660MW超超臨界直流鍋爐汽溫控制策略分析

惠偉民

摘 要：針對超超臨界直流鍋爐控制汽溫系統(tǒng)的具體需求與特征，將某660MW超超臨界機組的工程實例相結(jié)合，對一種全新的過熱汽溫控制方法加以介紹，就是選用控制給水中間點焓值的相關(guān)方式實現(xiàn)對過熱汽溫進(jìn)行粗調(diào)，并選用物理減溫水的控制手段細(xì)調(diào)過熱汽溫。經(jīng)工程現(xiàn)場的投運試驗表明，此種控制對策是完全可行的，既能實現(xiàn)過熱汽溫控制質(zhì)量的改善，還能促進(jìn)機組運行經(jīng)濟性的全面提升。

關(guān)鍵詞：660MW超超臨界;直流鍋爐;汽溫控制策略

基于660MW超超臨界直流鍋爐來講，過熱汽溫的加強控制屬于強耦合多輸入特點，在汽水流程中能夠一次性可通過，無汽包合理地隔開過熱段、蒸發(fā)段、加熱段，所以，無法像汽包爐設(shè)備組僅僅依靠噴水減溫與燃燒器擺角來調(diào)節(jié)蒸汽溫度。

1 分析超超臨界機組調(diào)節(jié)汽溫的有效手段

1.1 通過調(diào)節(jié)水煤比例“粗調(diào)”過熱汽溫

因噴水減溫引自融入鍋爐的總體給水量，水煤比例失調(diào)致使溫度出現(xiàn)偏差，是不可僅僅依靠噴水減溫的手段進(jìn)行校正。譬如，若是水煤比例過大致使汽溫逐漸升高的同時，保持過熱汽溫要一成不變需大量減溫水，這樣定會使水煤比失調(diào)現(xiàn)象日益加劇，噴水點前受熱面，特別是水冷壁之中工質(zhì)流量勢必會縮減，引發(fā)噴水點前的各段金屬受熱面與工質(zhì)的溫度提升，其結(jié)果不但難以發(fā)揮調(diào)節(jié)汽溫效用，并且還會使水冷壁超溫加劇，對鍋爐運行的安全性造成嚴(yán)重的影響。

在給定負(fù)載的情況下，和主蒸焓值相同，中間點焓值也會遭受水煤比例的影響。只要水煤比例稍微出現(xiàn)變化，就會對中間點焓值造成影響。而中間點的溫度反應(yīng)水煤比情況，遠(yuǎn)比熱蒸汽溫的反應(yīng)速度快。運營經(jīng)驗顯示：每當(dāng)中間點的溫度變化1攝氏度，過熱蒸汽溫度就會變化5-10攝氏度。為此，選取中間點溫度對水煤比例進(jìn)行控制，相對于熱蒸汽能夠發(fā)揮預(yù)先調(diào)節(jié)的作用。當(dāng)運行工況出現(xiàn)變化的過程中，依據(jù)中間溫度對水煤比例進(jìn)行調(diào)節(jié)，不但能夠降低調(diào)節(jié)汽溫的滯后時間，還能及時對水冷壁工質(zhì)溫度及時進(jìn)行控制，避免水冷壁出現(xiàn)水傳熱惡化現(xiàn)象。

通過調(diào)節(jié)水煤比使中間點溫度保持穩(wěn)定，并確保合適的過熱度，實質(zhì)上相等于通過調(diào)節(jié)水煤比把中間點到過熱器調(diào)出口間的過熱段進(jìn)行固定，以此讓汽包爐具和直流鍋爐具備相同的過熱汽溫特征。因此，基于超超臨界直流的鍋爐而言，應(yīng)確保過熱汽溫的定值，同時必須保證合適的水煤比。

1.2 通過減溫噴水“細(xì)調(diào)”過熱汽溫

在中間點的溫度基本上穩(wěn)定之后，過熱汽溫不會發(fā)生較大的溫度偏差，但因調(diào)節(jié)超超臨界鍋爐存在諸多影響因素，僅依靠粗調(diào)對水煤比進(jìn)行調(diào)劑是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還要運用噴水減溫設(shè)備快速進(jìn)行細(xì)調(diào)，由于噴水減溫的惰性不大及反應(yīng)快，從剛開始噴水至噴水點之后溫度發(fā)生變化僅需幾秒時間。因為超超臨界鍋爐的過熱管道加長了，整體結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，這就會增加滯后性與慣性，為此，需使用多級噴水減溫設(shè)備進(jìn)行細(xì)調(diào)。

2 分析控制水煤比的有效措施

2.1 選取控制水煤比例的反饋信號

中間點溫度與焓值都能被當(dāng)成反饋水煤比的信號，并且當(dāng)負(fù)荷出現(xiàn)變化的時候，中間點焓值在線性度與靈活度方面皆具備顯著地優(yōu)勢。中間點焓值不僅能快速的反映出體現(xiàn)煤水逼得失調(diào)變化，焓值還象征著過熱蒸汽作功力，焓值給定值不僅有益于對符合加強控制，并且還能實現(xiàn)對過熱汽溫的粗調(diào)。所以使用中間點焓值，能夠保障調(diào)節(jié)煤比的性能與精準(zhǔn)度。

2.2 控制設(shè)計水煤比例的回路

調(diào)節(jié)水煤比屬于保持汽溫的最佳手段，但對過熱汽溫的延遲影響很大;噴水減溫可以快速實現(xiàn)過熱汽溫的改變，但無法保持恒定的汽溫。如若二者能夠相互協(xié)調(diào)，定能得到汽溫調(diào)整與響應(yīng)最優(yōu)的性能。爐膛的吸熱目標(biāo)值屬于給水目標(biāo)和省煤器進(jìn)口到分離器出口概論的焓增乘積，該目標(biāo)值通過金屬鍋爐儲能瞬態(tài)修正金屬鍋爐作為爐膛出口飽和溫度轉(zhuǎn)變率除源自T控制器爐膛焓增值，減鍋爐的減溫水流量，最終得出爐膛實際的給水流量要求值。

進(jìn)入T控制器偏差屬于一級減溫器的進(jìn)口汽溫與一級減溫器前后的溫度偏差。將兩個控制偏差量相加之后產(chǎn)生T控制器的偏差，通過此種偏差信號對水煤比例進(jìn)行修正。增加一級減溫設(shè)備的前后溫度偏差信號的目標(biāo)作為信號表示一級減溫設(shè)備適量的進(jìn)行噴水。依據(jù)對水煤比調(diào)節(jié)后會讓一級減溫設(shè)備更加穩(wěn)定在布置預(yù)定溫度差比值，保持一級減溫器在適中的位置進(jìn)行工作，通過及時響應(yīng)調(diào)整汽溫的上下波動，規(guī)避減溫器長時間處在全關(guān)或是全開位置造成滯后調(diào)節(jié)。

3 分析設(shè)計過熱汽溫的控制策略

通常我國在控制過熱汽溫方面選用串級PID控制措施，基于工況較為穩(wěn)定的狀況下，此種控制措施基本上可以符合運行生產(chǎn)方面的需求，但是在鍋爐啟磨停磨、負(fù)荷大幅度上升下降、鍋爐核的火焰中心變化等比較復(fù)雜的工況下，通常會出現(xiàn)調(diào)節(jié)落后甚至于反調(diào)。同時一般的減溫水電動落實結(jié)構(gòu)不具備快速的響應(yīng)速度，不適合頻繁的動作，這樣勢必會使串級PID調(diào)節(jié)對突發(fā)性大幅度干擾的控制力。為此，我國使用物理過程控制減溫水的方案，待進(jìn)口的汽溫發(fā)生改變之后通過過熱設(shè)備實現(xiàn)汽溫出口的改變，進(jìn)口汽溫需通過模擬過熱設(shè)備特點PTn產(chǎn)生變量，在PID調(diào)節(jié)設(shè)備設(shè)定值的回路和經(jīng)過調(diào)節(jié)因子相乘具體出口汽溫互相抵消。若是所模擬的過熱器特征PTn，需要充分接近過熱器的具體特性，需要在整體動態(tài)化調(diào)節(jié)中設(shè)定值的回路基本保持恒定，系統(tǒng)的調(diào)節(jié)功能非常穩(wěn)定。同時為了避免汽溫太低造成過熱器內(nèi)進(jìn)水，需運用減溫水附近壓力測點相應(yīng)對的飽和度加上裕量當(dāng)做出口汽溫的設(shè)定值下限。

4 結(jié)語

總之，本文就控制水煤比例與過熱設(shè)備控制減溫水在超超臨界設(shè)備組在控制汽溫當(dāng)中發(fā)揮的一定作用，著重對校正中間點溫度思想控制水煤比例粗調(diào)的汽溫方法與物理過程控制減溫水細(xì)調(diào)汽溫方法。上述兩類方案已在660MW×2超超臨界設(shè)備組，當(dāng)AGC運營方法中，已具備長時間承受商業(yè)運營以及復(fù)雜工況方面的考驗，主蒸控制其溫度品質(zhì)完全符合機組的安全性與經(jīng)濟運行的穩(wěn)定性需要。

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