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浅析660MW超临界机组过热汽温控制随着科技的发展，人们对超临界机组提出了更高的要求，从而使得超临界机组的容量不断变大，660MW超临界机组是目前我国电力系统中最常见的一种。
其在实际运行过程中经常会面临着机组过热现象，因此，文章就对怎样更好的控制其过热汽温问题进行了深入研究。
标签：660MW；超临界机组；直流炉随着科技的发展，常规的超临界机组已经不能满足人们日益增长的需求，促使着人们不断对其进行创新和改革，超临界机组应运而生，无论是起参数还是容量都得到了很大提升，主蒸汽压力和温度分别达到了20MPa以上、550℃以上，相比较于常规的超临界机组来说，其热效率得到了显著提升，大大满足了人们实际生产的需求。
然而超临界机组也存在着一些问题，尤其是其在实际运行过程中具有很高的参数，而且又是直流炉的锅炉，所以其调峰范围非常大，这就要求超临界机组汽温必须具有更强的控制力。
下面我们就对控制660MW超临界机组过热汽温进行详细的探讨和分析。
1 超临界机组的主要控制特点相比较于常规超临界机组来说，超临界机组有着更为明显的特征。
下面我们就超临界机组的主要控制特点进行详细的分析：（1）常规超临界机组中设有汽包环节，从而能够间断性的给水进行加热，但是超临界直接炉没有设置该环节，其一次性不间断的完成加热、蒸发以及水受热变成水蒸气的过程，在以上三个阶段中没有特别明显的分界线来区分。
另外处于亚临界或超临界状态下运行的锅炉，在遇到不同运行工况时，蒸发点也会适当的发生移动，移动范围是在一个或几个加热区内進行，所以超临界机组的一个主要特征是给水、燃烧以及汽温这三个系统之间具有紧密的联系，而且减温水、风燃比和燃水比具有较高的调节品质，同时还能够以整体的形式进行相应的控制。
（2）直流炉机组的水泵、汽机、汽水这三者之间是紧密联系的，因此，超临界机组的一个重要特征就是耦合特性非常强，这也是其得到广泛应用的重要前提。
（3）超临界机组中，不同区段中的比容、比热都具有很强的波动性，同时工质也没用非常规律的流动和传热。
600MW超临界直流锅炉主、再热汽温调节特性摘要：本文以实际运行经验为基础，总结了600MW超临界机组主、再热汽温调整的调整手段，既提高了安全性，又提高了经济性。
关键词：超临界直流锅炉；主、再汽温；影响因素；调节方法。
在火力发电机组运行中，机组主、再热汽温对机组安全性和经济性影响较大，当主、再热汽温超温时，容易引起金属壁温超限，长时间超限或短时多次超限，将会引起金属寿命下降，引发安全生产事故；当主、再热汽温长时间处于低温运行时，一般主汽温每降低10℃，相当使循环热效率下降0.5%，汽轮机出口蒸汽温度增加0.7%，降低了机组效率的同时，还加大了对汽轮机末级叶片的侵蚀，甚至发生水冲击，严重危险汽轮机安全运行。
因此主、再热汽温的调整显的尤为重要。
600MW机组经济性指标参照图如表1所示：一.首先要知道影响主、再热汽温的几个因素：1.炉内燃烧工况的影响。
当加负荷过程或者煤质突然变好时，炉内燃烧工况加强，主汽压力上升，主、再热蒸汽温度会由于烟温上升、烟气量增加而有所上升；反之则下降，汽温的变化幅度与燃烧的幅度有关。
实际过程中发生在加负荷过程，送风及煤粉送入炉膛加强燃烧后导致主、再热蒸汽温度升高。
2.炉内火焰中心的影响。
当炉内火焰中心上移，水冷壁受到的辐射传热减少，炉膛出口烟温上升，导致锅炉烟道布置的主、再热蒸汽传热加强，引起主、再热汽温上升；反之则会下降。
实际过程为中、上层制粉系统切换前后，汽温调节特性的不同，以及炉底漏风量大时，导致汽温升高。
3.锅炉受热面积灰结焦程度的影响。
受热面积灰结焦对汽温的影响非常大，当受热面积灰和积焦后，根据传热原理R=δ/λA (K/w) ，δ—材料层厚度（m）λ—材料导热系数[W/(m.k)]，传热热阻R不断增加，受热面的换热能力急剧下降，因此，换热面积灰结焦对主、再热蒸汽温调整影响非常大。
4.送风量的影响。
送风量的大小直接决定了烟气量的大小，提升送风量，会提高烟气流速，增加对流换热器（过热器、再热器）的换热能力，所以，送风量增加时气温上升，反之则下降。
超临界机组气温调节
超临界机组气温调节是一个复杂的过程，涉及到多个方面的操作和调整。
以下是对超临界机组气温调节的一般描述：
1. 维持汽水分开器出口蒸汽温度在420℃-430℃左右：这是超临界运行时的标准操作，由于参数的升高，机组发电煤耗大幅降低。
2. 直流锅炉的过热段没有明显的分界点，水冷壁由预热段、蒸发段、过热段组成。
当给水温度降低时，由于预热段变长，则蒸发段与过热段推迟，中间点温度下降。
因此，充分认识直流锅炉的特点对于调整才能更加清晰。
3. 在稳定工况下，过热汽温在30%～100%B-MCR、再热汽温在50%～100%B-MCR负荷范围时，保持稳定在额定值，其允许偏差为：过热汽温在+3℃～-5℃之间，再热汽温在±5℃之内，两侧偏差<10℃。
以上信息仅供参考，如需了解更多信息，建议咨询专业人士。
超临界机组给水和汽温控制摘要：600MW超临界直流锅炉采用带有循环泵的启动系统,其主要特点是采用给水泵与循环泵并联运行的方式,提高了水冷壁在低负荷下运行的可靠性和经济性以及机组对负荷变化的跟踪性能.可以对超临界直流锅炉启动过程中的循环流量调节,给水泵流量调节,储水箱水位调节,水冷壁由控制循环转为直流运行工况等复杂过程灵活控制.关键词：汽温；给水；调整；控制；水位1.超临界机组的给水控制系统直流锅炉是多变量系统，直流锅炉的控制任务与汽包锅炉有很大差别，对于直流锅炉不能象汽包炉那样，将燃料、给水、汽温简单地分为3个控制系统，而是将给水量与燃料量的控制与一次汽温控制紧密地联系在一起，这是直流锅炉控制最突出的特点。
2.汽水分离器水位控制我厂超临界机组采用内置式汽水分离器，锅炉启动点火前进行冷态冲洗，进入分离器的流量保持最低运行负荷50%MCR下的900t/h，冲洗排放经储水箱溢流阀排到疏水扩容器，然后排至锅炉排水管。
冷态冲洗合格后回收至凝汽器锅炉允许点火。
用炉水循环泵出口调门来控制省煤器入口保持30%BMCR流量，将锅炉上水旁路调门关回保持3-5%BMCR流量。
点火后随燃料量投入的增加，进入分离器的工质压力、温度和干度不断提高，汽水在分离器内实现分离。
蒸汽进入过热器系统，饱和水通过汽水分离器排入疏水扩容器实现工质回收。
随着压力上升，水冷壁汽水开始膨胀，分离器储水箱液位逐渐升高，这时可通过分离器储水箱小溢流阀排放控制水位，随着汽水膨胀的结束，分离器储水箱水位开始下降，分离器的正常水位由上水旁路调门、炉水循环泵出口调门和锅炉储水箱小溢流阀来控制，此时分离器为湿态运行，给水控制方式为分离器水位与最小给水流量控制。
当水冷壁出口（进入分离器）工质的干度提高到干饱和蒸汽后，汽水分离器已无疏水，转变成蒸汽联箱，锅炉切换到30%MCR下的干态运行（纯直流运行）。
锅炉在30%BMCR（本生负荷）以下为再循环运行方式。
随着负荷的提高，增加给水流量与负荷相适应，循环流量相应减少。
摘要21世纪以来，我国电力工业正迈向以高效、节能、环保的能源利用和环境并重的可持续发展为战略目标的发展阶段，其重要的标志是超超临界机组正在飞速发展。
超超临界发电技术的发展可以创造新的经济增长点，是我国电力工业可持续发展的战略选择。
而主汽温控制又直接关系到机组的安全经济运行，因此本课题开展了超超临界机组主汽温控制系统的特性及其控制策略研究。
在本篇中将以超超临界参数大型机组控制工程为背景，进一步讨论超超临界机组中关于过热汽温的控制。
本篇将讨论大型机组的过热汽温控制策略问题，分析机组过热汽温控制的基本特点，比较不同控制策略的差异，提出过热汽温控制的主要问题，同时通过仿真描述具体的控制策略的实现关键词：超超临界机组，过热汽温，串级PID控制，控制策略ABSTACTSince the 21century，China’s electric Power industry is moving towards an effieient，energysaving environmentrol protection,energy utilization and the environment both sustainable development for the strategic target of development stage,its important mark of ultra superitical unit is growing .The ultra supercritieal power generation technology’s cancreate new economie points, it is the strategic choice of sustainable development of china’s power industry, it is the innovation of economic..And the main steam temperature control is direetly related to the safe and economic operation of enerating units.Therefore，features of the main steam temperature control system and the main temperature control strategy of the ultra supereritieal units is studied in this paper.we will future discuss the overheat temperature control in ultra-supercritical unit will with large ultra-supercritical parameter control works in the background In this paper. In this article we will discuss the large unit overheat temperature control strategy, analysis of basic unit overheat temperature control features and compare the differences of different control strategies then raise superheat temperature control problems, through realization of control strategy simulation describing specificKEY WORDS: ultra supercritical unit, super heated control, cascade PID control,the main temperature control strategy目录摘要 (I)ABSTACT........................................................ I I 第1章绪论.. (1)1.1 研究背景及意义 (1)1.2 超超临界机组的发展概况 (1)1.2.1 超超临界机组的发展历程 (1)1.2.2 目前过热汽温控制方法和策略 (3)1.3 本篇主要研究内容及预期目标 (4)第2章超超临界机组概述 (5)2.1 超超临界机组的特点 (5)2.2 发展超超临界机组的必要性 (7)2.3 超超临界机组汽温控制系统难点及控制现状 (8)2.3.1 过热汽温控制难点 (8)2.3.2 超超临界机组汽温控制系统的控制现状 (9)第3章超超临界机组过热汽温系统 (11)3.1 超超临界机组直流炉的概述 (11)3.2蒸汽过热系统的工艺过程 (11)3.3 过热汽温控制系统 (12)第4章超超临界机组控制方法和策略 (16)4.1 串级汽温控制系统构成及其工作原理 (16)4.2 采用导前汽温微分信号的双回路汽温控制系统 (17)4.3 两种汽温自动控制系统的比较 (18)第5章过热汽温串级控制系统的分析与仿真 (19)5.1 串级控制系统的分析与整定 (19)5.1.1 逐步逼近法 (19)5.1.2 两步整定法 (20)5.2 过热汽温控制系统的仿真 (20)第6章结论与展望 (24)参考文献 (25)致谢 (26)第1章绪论1.1 研究背景及意义火电厂超超临界机组和超临界机组指的是锅炉内工质的压力。
超临界机组主汽温控制超临界机组过热汽温的调节1.1、过热汽温的粗调（即煤水比的调节）对于直流锅炉，控制主蒸汽温度的关键在于控制锅炉的煤水比，而煤水比合适与否则需要通过中间点温度来鉴定。
在直流锅炉运行中，为了维持锅炉过热蒸汽温度的稳定，通常在过热区段中取一温度测点，将它固定在相应的数值上，这就是通常所谓的中间点温度。
实际上把中间点至过热汽出口之间的过热区段固定，相当于汽包炉固定过热器区段情况类似。
在过热汽温调节中，中间点温度实际是与锅炉负荷有关，中间点温度与锅炉负荷存在一定的函数关系，那么锅炉的煤水比B/G 按中间点温度来调整，中间点至过热器出口区段的过热汽温变化主要依靠喷水减温调节。
对于直流锅炉，其喷水减温只是一个暂时措施，要保持稳定汽温的关键是要保持固定的煤水比。
其原因是：从图1可以看出直流炉G=D ，如果过热区段有喷水量d ，那么直流炉进口水量为(G-d)。
如果燃料量B 增加、热负荷增加，而给水量G 未变，这样过热汽温就要升高，喷水量d 必然增加，使进口水量(G-d)的数值就要减少，这样变化又会使过热汽温上升。
因此喷水量变化只是维持过热汽温的暂时稳定（或暂时维持过热汽温为额定值），但最终使其过热汽温稳定，主要还是通过煤水比的调节来实现的。
而中间点的状态一般要求在各种工况下为微过热蒸汽。
加热区段过热区段G-d dD图1 超临界压力锅炉工作示意图超临界压力直流锅炉中间点温度选择为内置式分离器的出口温度，以该点作为中间点有以下几方面的好处：(1) 能快速反应出燃料量的变化。
当燃料量增加时，水冷壁最先吸收燃烧释放出的辐射热，分离器出口温度的变化比依靠吸收对流热量的过热器快得多。
(2) 中间点选在两极减温器之前，基本上不受减温水流量变化的影响，即使发生减温水量大幅度变化，按锅炉给水量=给水泵入口流量-减温水量，中间点温度送出的调节信号仍保证正确的调节方向。
(3) 当锅炉负荷大于37%MCR 时,分离器呈干态，分离器出口处于过热状态，这样在分离器干态运行的整个负荷范围内，中间点具有一定的过热度，而且该点靠近开始过热的点。
从直流锅炉汽温控制的动态特性可知：过热汽温控制点离开工质开始过热点越近，汽温控制时滞越小，即汽温控制的反应明显。
根据中间点温度可以控制燃料——给水之间的比例。
在运行中，当负荷变化时，如煤水比维持或控制得不准确，中间点温度就会偏离设定值。
中间点温度的偏差信号指示运行人员或计算机及时调节煤水比，消除中间点温度的偏差。
如能控制好中间点温度（相当于固定过热器区段），就能较方便地控制其后各点的汽温值。
但需要强调的是，中间点温度的设定值与锅炉特性和负荷有关，如变压运行，饱和温度随压力下降而降低，中间点温度也随之下降（保证有一定的过热度），而不是一个固定值。
超临界压力直流锅炉是以锅炉给煤量与总燃料量为基础的函数作为基本的需求信号，再加上燃烧器摆角修正、分离器出口温度修正、分离器出口温度微分信号就产生了给水需求信号。
在机组启动状态中，或机组自动启停系统(UAM)在自动方式下，则给水需求信号由自动启停系统发生，其原理如图2所示。
F(X)∑∑∑T PI 总燃料量UAM 需求喷嘴倾角修正分离器出口温度修正分离器出口温度前馈UAM投入PV 省煤器入口流量给水需求倾角修正值2040608010020406080100总燃料量，％基本的的给水需求F(X),%图2 给水需求信号原理图分离器出口温度修正，即为中间点温度修正，其作用就是修正煤水比，其修正原理是：对给定的锅炉负荷，其允许的喷水量与分离器出口温度有一定关系。
或者说，当喷水量与给水量的比例增加时，说明煤与水的比例中煤多一些，而煤量一多，反应最快的是分离器出口温度。
正常的分离器出口温度与分离器压力有一定的函数关系，喷水量与给水量的比例又是锅炉负荷的函数。
分离器出口温度修正原理与图3所示。
F(x)∆PID F(x)∆≮∆F(x)分离器压力分离器出口温度35％MCR基本给水流量需求分离器出口温度修正锅炉负荷喷水/给水比-++-+-91922200320380400500分离器压力，MPa分离器出口温度℃1030507090100锅炉负荷，％1.82.83.84.85.8喷水给水比％图3分离器出口温度修正原理1.2、过热汽温的细调考虑到实际运行中锅炉负荷的变化，给水温度、燃料品质、炉膛过量空气系数以及受热面结渣等因素的变化，对过热汽温变化均有影响，因此在实际运行中要保证比值B/G的精确值也是不容易的。
特别是燃煤锅炉，控制燃料量是比较粗糙的，这就迫使除了采用B/G作为粗调的调节手段外，还必须采用在蒸汽管道设置喷水减温器作为细调的调节手段。
超临界锅炉的过热汽温调节方法一般采用水煤比进行粗调，二级喷水减温进行细调。
其中第一级喷水减温器装置在前屏过热器与后屏过热器之间，消除前屏过热器中产生偏差；第二级喷水减温器装置在后屏过热器与高温过热器之间，维持过热器出口汽温在额定值。
超临界机组屏式过热器汽温调节以屏式过热器入口汽温与锅炉负荷作为基本调节回路，再加上修正信号，通过改变喷水调节器（一级喷水减温）的开度来调节汽温。
图4为屏式过热器汽温调节的基本回路。
在机组自启停装置（UAM）投自动时，喷水调节阀开度决定于UAM指令。
当UAM指令不在自动时则由锅炉负荷的函数得到屏式过热器入口汽温的设定值。
当燃烧器倾角变化、屏式过热器入口汽温变化或其它运行工况变化时，则在该入口汽温的设定值上再加上修正信号，实际的屏式过热器入口汽温与设定值的偏差决定喷水减温器的开度。
这一屏式过热器汽温调节的修正信号综合了煤水比修正与屏式过热器出口汽温偏差的修正，其中屏式过热器出口汽温的设定值由锅炉负荷函数与高温过热器的喷水函数的差值得到。
这样设计的目的是当高温过热器的喷水量大于或小于一定范围后，通过改变屏式过热器的出口汽温，以使高温过热器的喷水量恢复到前述范围内，保证高温过热器有一定的可调范围。
而煤水比修正信号是通过前馈方式送到过热器入口汽温设定值修正回路，如图5所示。
F(X)∑PID T锅炉负荷温度前馈PV屏过入口汽温UAM 指令至喷水阀3070410420430440450460屏过入口汽温，℃图4 屏式过热器汽温调节的基本回路 F （X ）F ˊ（X ）∑PID∑∑锅炉负荷屏过入口汽温修正信号总燃料量末级过热器喷水指令PV 屏过出口汽温给水流量喷水量屏过入口汽温屏过入口汽温负荷图5 屏式过热器入口汽温设定值修正在屏式过热器汽温调节回路中，屏式过热器汽温有一个切换点，它是由于分离器由湿态到干态的切换影响。
在启动过程中，分离器由湿态转向干态运行时，用增加燃料量的方法。
当炉内燃料量增加时，炉膛出口烟温也增加，使炉膛内单位公斤燃料的放热量反而减少，就是说对于前、后屏过热器，单位公斤燃料的吸热量反而减少。
另外，在湿态转换到干态运行过程中，通过前屏过热器的蒸汽流量是增加的，这样屏式过热器的汽温是随着负荷的增加反而减少（相当于辐射过热器的汽温特性），因此屏式过热器入口（后屏入口）汽温有一个下降的过程。
当分离器转入干态运行后，也即锅炉转入直流运行，其汽温变化是随着锅炉负荷（燃料量）的增加而增加的。
因此分离器由湿态转入干态运行过程中屏式过热器入口汽温有一个明显切换点。
超临界机组高温过热器汽温调节从控制原理来看，高温（末级）过热器的汽温控制回路与屏式过热器的汽温控制回路基本相同，它也是一个基本回路和一个修正回路所组成。
在机组自动启停装置(UAM )投自动时，喷水调节阀开度决定于UAM指令。
当UAM指令不在自动时则由锅炉负荷的函数得到基本的高温过热器入口汽温的设定值。
同样在其它工况变化时，则在这一基本设定值上再加上修正信号。
在高温过热器入口汽温曲线上同样有一个切换点，它也是由于分离器由湿态转换到干态运行的影响。
主汽温度控制的修正信号，其原理如图6所示，主汽温度设定值的修正参考了锅炉热应力裕度、汽机热应力裕度与汽机需求温度。
其中汽机需求温度是在暖机、初负荷阶段使用。
正常后，这一信号用主蒸汽温度设定值代替，见图4-6。
主汽温度设定值，高温过热器入口汽温设定值均为锅炉负荷的函数，其曲线见图7。
V≯＜PIDK＜≮≯V≯∑A汽机需求温度锅炉热应力裕度汽机热应力裕度操作员偏置SPPV终端过热器出口汽温修正信号终端过热器出口温度图6主汽温度修正信号255075100460405469474478锅炉负荷，％终端过热器入口温度，℃255075100锅炉负荷，％主汽温度，℃530490450图7 高温过热器入口、出口温度与锅炉负荷关系2.超临界机组再热汽温控制2.1再热蒸汽温度调节特点1) 再热蒸汽压力低于过热蒸汽，一般为过热蒸汽的1/4～1/5。
由于蒸汽压力低，再热蒸汽的定压比热较过热蒸汽小，这样在等量的蒸汽和改变相同的吸热量的条件下，再热汽温的变化就比过热汽温变化。
因此当工况变化时，再热汽温的变化就比较敏感，且变化幅度也较过热蒸汽为大。
反过来在调节再热汽温时，其调节也较灵敏，调节幅度也较过热汽温大。
2) 再热器进口蒸汽状况决定于汽轮机高压缸的排汽参数，而高压缸排汽参数随汽轮机的运行方式、负荷大小及工况变化而变化。
当汽轮机负荷降低时，再热器入口汽温也相应降低，要维持再热器的额定出口汽温，则其调温幅度大。
由于再热汽温调节机构的调节幅度受到限制，则维持再热汽温的负荷范围受到限制。
3) 再热汽温调节不宜采用喷水减温方法，否则机组运行经济性下降。
再热器置于汽轮机的高压缸与中压缸之间。
因此在再热器喷水减温，使喷入的水蒸发加热成中压蒸汽，使汽轮机的中、低压缸的蒸汽流量增加，即增加了中、低压缸的输出功率。
如果机组总功率不变，则势必要减少高压缸的功率。
由于中压蒸汽做功的热效率低，因而使整个机组的循环热效率降低。
从实际计算表明，在再热器中每喷入1% MCR 的减温水，将使机组循环热效率降低0.1%～0.2%。
因此再热汽温调节方法采用烟气侧调节，即采用摆动燃烧器或分隔烟道等方法。
但考虑为保护再热器，在事故状态下，使再热器不被过热烧坏，在再热器进口处设置事故喷水减温装置，当再热器进口汽温采用烟气侧调节无法使汽温降低，则要用事故喷水来保护再热器管壁不超温，以保证再热器的安全。
4) 采用再热器目的是降低汽轮机末几级叶片的湿度和提高机组的热经济性，在超高压和亚临界压力机组中，再热汽温与过热汽温采用相同的温度。
而在超临界压力机组，如果再热汽温采用与过热汽温相同值，则汽轮机末几级叶片的湿度仍比较大，则需要采用较高的再热汽温，以减少其末几级叶片的湿度。
石洞口二厂超临界压力的1900t/h 的直流锅炉，其再热汽温采用569℃，管材质采用X8CrNiNb1613.5) 再热蒸汽压力低，再热蒸汽放热系数低于过热蒸汽，在同样蒸汽流量和吸热条件下，再热器管壁温度高于过热器壁温。
