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1、超超临界机组专题报告 USC-01DATE:1600MW超临界机组给水掌握的分析王富有南京科远自动化集团股份，江苏，南京，211100摘要：汽包炉的给水掌握是相对独立的，而超临界机组锅炉给水掌握则是和燃烧、汽温等系统相互耦合在一起的，因此直流炉的给水掌握相对于汽包炉而言要简单些。同时给水掌握系统又是超临界机组热控系统中的重点，对提高机组的掌握自动化程度、削减启停误操作、缩短机组启动时间、提高机组启停的牢靠性具有重要作用，也是实现机组级自启停 APS掌握的一个技术关键。本文以某超超临界600MW机组为例，介绍锅炉给水调整系统的掌握。关键词：600MW，超临界，给水，焓，煤水比，自动调整一、超临界
2、机组给水系统的掌握特性汽包炉通过转变燃料量、减温水量和给水流量掌握蒸汽压力(简称汽压)、蒸汽温度(简称汽温)和汽包水位，汽压、汽温、给水流量掌握相对独立。而直流炉作为一个多输入、多输出的被控对象，其主要输出量为汽温、汽压和蒸汽流量负荷，其主要的输入量是给水量、燃烧率和汽机调门开度,由于是强制循环且受热区段之间无固定界限，一种输入量扰动将对各输出量产生作用，如单独转变给水量或燃料量，不仅影响主汽压与蒸汽流量，过热器出口汽温也会产生显著的变化，所以比值掌握(如给水量/蒸汽量、燃料量/给水量及喷水量/ 给水量等)和变定值、变参数调整是直流锅炉的掌握特点。实践证明要保证直流锅炉汽温的调整性能，维持特定
3、的煤水比来掌握汽水行程中某一点焓分别器入口焓到达规定要求，是一个切实有效的调温手段。当给水量或燃料量扰动 时，汽水行程中各点工质焓值的动态特性相像；在锅炉的煤水比保持不变时工况稳定， 汽水行程中某点工质的焓值保持不变，所以承受微过热蒸汽焓替代该点温度作为煤水比校正是可行的，其优点在于：1) 分别器入口焓中间点焓值对煤水比失配的反响快，系统校正快速；2) 焓值代表了过热蒸汽的作功力量，随工况转变焓给定值不但有利于负荷掌握，而且也能实现过热汽温粗调正。科远掌握二部王富有3) 焓值物理概念明确，它不仅受温度变化影响，还受压力变化影响，在低负荷压力上升时分别器入口温度有可能进入饱和区，焓值的明显变化有
4、助于推断，进而能准时实行相应措施。因此，静态和动态煤水比值及随负荷变化的焓值校正是超临界直流锅炉给水系统的主要掌握特征。二、超临界机组给水系统工艺介绍表一：主要参数某电厂 2600MW 超超临界燃煤锅炉HG-1792/26.15-YM1，由哈尔滨锅炉厂引进三菱技术制造，其形式为超超临界、型布置、单炉膛、墙式切园燃烧方式，炉膛承受内螺纹管垂直上升膜式水冷壁、带再循环泵的启动系统、一次中间再热。锅炉承受平衡通风、半露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊构造，燃用烟煤。主要参数见表一：工程BMCR工程BMCR过热蒸汽流量1792t/h再热器出口蒸汽压力4.58Mpa过热蒸汽出口压力26.15Mpa再热
5、器出口蒸汽温度603过热蒸汽出口温度605省煤器进口给水温度292再热蒸汽流量1462t/h锅炉纯直流运行负荷25% BMCR启动系统配有 2 只内置式分别器，在锅炉启动和低负荷运行时，分别器处于湿态运行， 同汽包一样起着汽水分别的作用，此时适当掌握分别器水位，通过循环回收合格工质；当锅炉进入直流运行阶段，分别器处于干态运行，成为过热蒸汽通道。锅炉给水系统的工艺流程如图 1 所示，机组配备有二台 50%BMCR 汽动给水泵和一台 25%BMCR 的电动给水泵，电泵转速由液耦调整，用于启动时调整给水压力。启动过程中，蒸汽加热除氧器给水，主给水泵的出水经高压加热器后进入省煤器，考虑到低负荷下直流锅
6、炉对重量流速的要求，在启动和低负荷阶段最小给水流量设置为 25%BMCR，流过水冷壁管的汽水混合物进入分别器，分别器贮水箱出来疏水分两路，一路进入省煤器，另一路经扩容器扩容后进入疏扩箱，由扩疏泵输送至凝汽器或直接向外排放。随着循环加热的进展，当给水到达肯定温度后，锅炉允许火。锅炉汽水系统如图一所示：三、超临界机组给水系统掌握方案第一阶段：启动和低负荷阶段；当启动初期在湿态时30负荷以下，给水掌握系统使省煤器入口流量维持在 30BMCR 流量本生流量左右，省煤器入口流量为循环泵出口流量和高加出口流量之和，此时省煤器流量掌握主要依靠循环泵出口调阀掌握，电泵液耦手动掌握给水母管压力，通过 BR 阀掌
7、握省煤器入口流量稳定。汽水分别器起到汽水分别的作用，蒸汽进入过热器，水进入贮水箱，此时贮水箱中的水位主要依靠 WDC 阀 1 和 WDC 阀 2 掌握，此次掌握贮水箱水位掌握如同汽包炉的汽包水位，应留意虚假水位的掌握。为防止循环泵BCP入口汽化，从高加出口引入一路喷射水，一般维持在 1%3%左右的喷射水量以到达掌握 BCP 入口的过冷度的目的。其次阶段：转直流运行阶段；在负荷大于 25%35%BMCR 以上时锅炉即转入直流运行方式。1、概述：锅炉进入直流状态，给水掌握与汽温调整和前一阶段掌握方式有较大的不 同，给水不再掌握分别器水位而是和燃料一起掌握汽温即掌握煤水比 WFR。负荷大于 20 后
8、，第一台汽泵启动，到达冲转转速，泵出口压力到达预定压力后，汽泵可以投入自动，并入第一台汽泵，并逐步降电泵负荷转移到汽泵上来，到 40负荷左右可以将电泵退出运行。电泵退出运行后，启动其次台汽泵，冲转到预定转速，泵出口压力到达预定压力后，投入自动，并入其次台汽泵，将第一台汽泵的局部负荷转移到其次台汽泵上来。转直流后，汽水分别器中已没有水存在，仅作为一个蒸汽通道，循环泵退出运行。在本生负荷以上时，汽水分别器入口汽温是微过热蒸汽，这个区域的汽温变化，可以直接反映出燃料量和给水蒸发量的匹配程度以及过热汽温的变化趋势。所以在直流锅炉的汽温调整中，通常选取汽水分别器出口汽温做为主汽温调整回路的前馈信号，此点
9、的温度称为中间点温度。依据该点温度的变化对燃料量和给水量进展微调。直流锅炉肯定要严格掌握好水煤比和中间点过热度。2. 给水流量需求指令形成生成；锅炉给水流量给水掌握系统负责向锅炉给水泵发出流量需求信号，使进入锅炉的给水量与离开锅炉的蒸汽量相匹配。当与锅炉启动系统协作时，给水流量掌握系统还需负责维持炉膛水冷壁管中的流量不低于最小流量值 ；给水指令形成回路见图二所示：这是一个承受中间点焓值掌握直流锅炉给水的方案，锅炉燃烧需求指令并行的送至燃烧主控和给水流量需求回路，在各个负荷下燃料和给水匹配，参加煤水比修正。回路一是一个焓值掌握校正回路。焓值掌握的任务是保证分别器出口蒸汽焓始终在其微过热蒸汽焓汽水
10、分别器入口。微过热蒸汽焓与过热器出口蒸汽焓比较，他们有相像的动态特性曲线，但微过热蒸汽焓惯性小，响应快，能快速地反映锅炉煤水比信号的变化，代表性强，取该点修正煤水比可以猎取较好的掌握质量。由负荷指令经 FX1 生成一个不同负荷下的微过热蒸汽的额定焓值，经过一个多阶惯性环节，由于负荷指令反映到中间点温度有一个锅炉的惯性环节。运行过程由于煤质变化会引起炉膛热负荷变化，也会反映到温度变化，所以增加一个操作人员手动修正焓值设定的接口。过热器减温水校正直流锅炉的给水流量掌握与减温水总量的掌握之间有着必定的联系，依据设计在不同的负荷下，给水流量和减温水流量有相对应比值，假照实际减温水流量发生偏差时，焓设设
11、定值发生器就会自动校正焓要求值，转变煤水比，最终给水流量指令使减温水量逐步消退偏差。负荷变化时焓值设定的动态补偿，变负荷时，中间点焓值会有一个动态的变化，负荷稳定后会自动消退，加上这个补偿，则会在变负荷时维持焓值设定值有个动态的变化，以适应变负荷时焓值的变化。中间点焓值由中间点压力和中间点温度经过焓值生成器生成。回路二是给水指令形成回路。燃料量锅炉指令经 F (X)2 的函数变换后，作为给水流量的指令信号，它代表不同负荷燃料量下对给水流量的要求。由于汽温对给水量的动态响应要比燃烧率快，设置一个多阶惯性环节，使给水迟于燃烧率变化，减小汽温的动态变化。给水量用分别器出口温度来微调，保证汽温。给水量
12、需求中增加 FQ 是为了快速响应电网需求而加的。另外给水调整系统中设有煤、水穿插限制回路，用于保证煤水比在安全的范围内。为了防止省煤器出口汽化，增加了省煤器保护功能；在蒸汽流量小于最小炉膛给水流量时，炉膛最小给水流量限制程序强制给水流量给定值为炉膛最小给水流量。3. 给水掌握回路；给水需求指令和实际给水流量进给水掌握器，产生锅炉给水泵转速指令，经过一个平衡回路，安排给两台给水泵，当两台给水泵都投自动时，可以人工给两台泵设定偏置。由于电泵为 25的启动泵，而且电泵和汽泵的出口压力不一样，不推举电泵和汽泵并列运行，因此电泵的转速掌握有单独回路。给水掌握回路如图三：四、结论超超临界机组的给水掌握和亚临界汽包炉的给水掌握有着很大的区分，超超临界锅炉给水掌握系统的掌握任务是在低负荷时保持给水流量不低于最小炉膛给水流量，在锅炉进入直流运行时，保持适当的煤水比，这也是超超临界机组掌握过热汽温的最根本的手段。