直流炉的协调控制共23页

超超临界机组直流炉协调控制策略探讨发表时间：2016-11-04T15:39:22.453Z 来源：《电力设备》2016年第15期作者：郑建林[导读] 随着科学技术的发展，人们对物质的要求也越来越高。

（国网能源新疆准东煤电有限公司新疆昌吉 831800）摘要：随着科学技术的发展，人们对物质的要求也越来越高。

我们希望当前的材料技术是节能环保的，是符合现代可持续发展理念的，而超超临界机组的火力发电模式就适应了这一要求，它不仅在材料上体现了高度的清洁，在效率上也是非常突出的。

这种机组与传统的方式不同，它主要采用的是直流锅炉，所以相应的控制协调方式也有了很大的改变。

本文以超超临界机组直流锅炉为研究对象，探讨其协调控制策略的应用。

关键词：超超临界机组；直流炉；控制协调方式前言：随着社会的逐渐进步，电力在人们的生活中发挥着越来越重要的作用。

当前的用电过程中，人们不仅重视的是它的亮度，还有其能源利用质量。

传统时期内，煤炭是我们生活中比不可少的物质，而它的污染也是不可估量的。

而现阶段临界机组的出现将其完全取代，以能耗低、利用效率高的优势在生产中占据了主要地位。

一、超超临界机组（一）超超临界机组的发展从上个世纪开始，就有国家对超超临界机组进行了研究。

以美国、原苏联、日本等三个国家为首，它们分别对临界机组进行了研究发明。

随后，各国也都开始效仿，他们也都看到了其中的重大意义，想要将此技术延续到本国之中。

最初的超超临界机组的运行规律还不是非常的稳定，可靠性也不是很强。

这主要是因为运行参数与投入材料不符，二者的协调性导致了一系列问题的产生。

接着，各国又都致力于高配置参数的研究中，只要将参数运行差异的问题解决，就能在很大程度上提高超超临界机组的运行效率与质量。

直到丹麦燃煤超超临界机组的产生，将质量提升到了世界发展水平之上。

它的参数为传统参数运行的二十倍，机组容量是传统机组的十倍。

这个数值是从前不敢想象的，它的延续与改进将超超临界机组推向了一个新的高潮。

二、直流炉的运行控制(一)直流锅炉汽压控制机组负荷增加时，汽机调门开大，蒸汽流量立即增加，使得汽轮机功率也同样立即增加。

由于锅炉给水流量和燃烧率均未变化，蒸汽流量和汽轮机功率的暂时增加是由于蒸汽压力下降而使锅炉放出蓄热引起。

由于直流锅炉蓄热能力小，压力下降的速度大一些。

稳定后汽压维持在偏低的数值。

(二)直流锅炉汽温控制直流锅炉不像汽包锅炉那样有汽包可以将蒸发受热面和过热器分开，由于直流锅炉给水和燃料单一的变化特性决定了将明显影响汽温。

为此必须保持燃水比不变，但即使保证燃水比作为调温的基本手段，过热器之间，往往仍需要喷水减温，以适应变动工况下调节汽温和保护过热器的需要。

运行中应使喷水调节阀开度处于中间位置，以备工况变动既能开大也能关小。

因此，直流锅炉汽温控制的基本措施就是保持燃水比，喷水减温只是临时措施。

通过控制中间点温度不变，就表示汽温变化稳定。

再热器温度的控制采用尾部烟道烟气挡板和冷再入口事故一级喷水减温。

主要影响因素为再热器出口汽温、机组负荷变化速度、喷水减温及低温再热器出口汽温的变化速度。

燃烧率和给水流量的比例变化1%，将使过热蒸汽温度变化10℃。

1.过热汽温控制。

过热蒸汽温度是由煤/水比和两级喷水减温来控制。

喷水取自高加出口，每级减温器喷水量为该负荷下的3%主蒸汽流量。

系统在35%～100%BMCR负荷范围内维持出口汽温在℃。

在20%BMCR 负荷以下不允许投一级喷水。

在10%BMCR负荷以下不投二级喷水。

如果喷水调节阀关闭超过10秒之后且过热汽温低于控制的目标值，则每个隔离阀自动关闭。

若隔离阀关闭则减温水控制阀自动关闭。

在失去控制信号和电源时喷水阀固定不动。

2.再热汽温控制。

滑压运行时，在50%～100%BMCR负荷之间，再热器出口蒸汽温度控制在569+5～10℃。

正常运行期间，再热蒸汽温度由布置在尾部烟道中的烟气挡板控制。

两个烟道的挡板以相反的方向动作。

烟气挡板的连杆有一个执行器，可调节满行程限制值，使之在关闭位置下至少有10%的烟气量通过。

第四章直流炉给水控制系统直流锅炉给水调节系统具有多重控制任务：（1）维持中间点温度等于定值；（2）快速跟随燃料量，保证燃水比，共同满足负荷要求；（3）调整中间点温度，实现过热汽温粗调。

第一节直流炉给水系统的特点一、汽包炉给水系统特点在汽包锅炉中，汽包把整个锅炉的汽水流程分隔成三部分，即加热段（省煤器）、蒸发段（水冷壁）和过热段（过热器）。

这三段受热面面积的大小是固定不变的。

汽包除作为汽水的分离装置外，其中的存水和空间容积还作为燃水比失调的缓冲器。

当燃水比（给水跟踪燃料流量的比例关系）失调后，在一段相当长的时间里（非事故的范围内），并不改变原来那三段受热面面积的大小。

例如，增加给水流量，给水量的变化就破坏了原来的平衡状态，汽包水位升高了；但由于燃料流量没有变化，所以蒸发段的吸热量及其产生的蒸汽量可近似认为不变。

因为过热段的受热面是固定的，因此出口汽压、汽温都不会有什么变化，如同燃水比未失调一样。

如果燃料方面的变化破坏了原来的平衡状态，比如燃料量增加，蒸发段就会产生较多的蒸汽，但同时过热段也吸收了较多的热量，所以可使汽温变化不大，然而此时出口蒸汽压力和流量却都增加了。

由于给水流量没有改变，汽包中的部分水变成了多蒸发的那部分蒸汽，所以汽包水位降低了。

从以上所述可以看出，在汽包锅炉中，水位是燃水比是否失调的标志。

用给水流量调节水位，实质上起到了间接保持燃水比不变的作用。

二、直流炉给水系统特点直流炉的汽水流程中既没有汽包，又没有炉水小循环回路。

直流炉是由受热面以及连接这些受热面的管道所组成，图4-1是直流炉汽水流程示意图．给水泵图4-1直流炉汽水流程示意图给水泵强制一定流量的给水进入炉内，一次性流过加热段、蒸发段和过热段，然后去汽轮机。

它的循环倍率始终为1，与负荷无关。

给水泵出口水压通过上述三段受热面里的工质，直接影响出口汽压，所以直流炉的汽压是由给水压力、燃料流量和汽轮机调节汽门共同决定的。

直流炉汽水流程中的三段受热面没有固定的分界线。

超超临界直流炉机组协调控制策略发布时间：2021-10-09T05:15:31.927Z 来源：《中国电业》2021年第15期作者：杨忠山[导读] 最近五年，随着我国经济的快速腾飞，用电量需求急剧增加，电网容量也在不断扩大杨忠山甘肃电投常乐发电有限责任公司邮编：736100摘要：最近五年，随着我国经济的快速腾飞，用电量需求急剧增加，电网容量也在不断扩大，用户对电能质量要求日益提高。

电网负荷分配通常采用AGC控制方式，由中调统一分配，机组升负荷、降负荷均要达到电网的要求。

对配备中间粉仓的中储式制粉系统的机组，达到相应速率指标难度不大，但对直吹式机组，由于其惯性大，要达到规定的升负荷、降负荷速率除与机组本身特性有关外，还与所设计的控制系统有关。

当负荷指令发生变化时，由于直吹式制粉系统锅炉燃烧存在极大的惯性，主汽压力不能及时随汽机调汽门变化而变化，容易造成主汽压力调节过调，偏差超过规定值，影响锅炉系统运行的安全性。

要使机组在确保稳定性的前提下，具有更快、更灵活的负荷响应，就需要协调机组负荷适应能力和主汽压力稳定的矛盾，对协调控制系统的设计提出来更高的要求。

论文所设计的协调控制策略已在某电厂660MW超超临界机组中得到应用，长时间的良好应用效果证明所设计的控制系统具有一定的适用性、代表性。

关键词：直流炉；协调控制；超超临界；AGC引言节约一次能源，加强环境保护，减少有害气体的排放，降低地球的温室效应，已经受到国内外的高度重视。

我国电力总装机容量已逾3亿kW，但火电机组平均单机容量不足10万kW，平均供电煤耗高达394g／kWh，较发达国家高60～80g／kWh，高出25％左右，资源浪费大，废气排放严重。

火电机组随着初蒸汽参数的提高，效率相应提高，超临界机组平均煤耗在310～320g，比亚临界机组平均减少20～40g 煤耗，因此我国从20世纪80年代后期开始重视发展超临界机组。

随着国家建设节约型社会的规划，600MW超临界机组及1000MW超超临界机组在国内日趋成为主流，尽快掌握并消化吸收超临界机组的控制技术，显得尤为重要。

第二章协调控制一、协调控制概述协调控制系统关键在于处理机组的负荷适应性与运行的稳定性这一矛盾。

既要控制汽机充分利用锅炉蓄能，满足机组负荷要求；又要动态超调锅炉的能量输入，补偿锅炉蓄能，要求既快又稳。

超临界机组中的锅炉都是直流锅炉，作功工质占汽－水循环总工质的比例增大，锅炉惯性相对于汽包炉大大降低；超临界机组工作介质刚性提高，动态过程加快。

超临界直流炉大型机组的协调控制需要更快速的控制作用，更短的控制周期，以及锅炉给水、汽温、燃烧、通风等之间更强的协同配合。

二、协调控制的主要策略（1）锅炉、汽机之间功率平衡信号与汽机相比，锅炉系统动态响应慢、时滞大；对直流炉来说，合理地选择功率平衡信号，才能适应直流炉对快速控制的要求。

因此功率平衡信号的选择，对整个机组动态特性的影响极大。

依照实际的P1(或MW)信号出现后,再反馈到锅炉侧,因此是基于反馈的锅炉跟踪汽机设计.根据MWD,控制锅炉侧,因此是一种前馈控制.控制策略思想比P1信号慢,相差一个汽机/发电机时间常数τ.比MWD 信号慢,相差一个锅炉侧时间常数τB 。

时间上MWD 信号出现最早.时间关系机组的实发电功率.当前发电汽机实际消耗的功率.机组为达到一定负荷应当需要的功率.特点当前的机组发电功率代表了当前机组承担的负荷,也即锅炉应产生的负荷功率。

汽机第一级压力P1可换算为汽机侧当前实际消耗的蒸汽量,也即锅炉侧当前应提供的蒸汽功率。

机组负荷指令(MWD)代表了机组应发的功率,也代表了锅炉侧应提供的蒸汽功率。

物理意义第三方案机组实发功率(MW)第二方案汽机第一级压力(P1)第一方案机组负荷指令(MWD)需求信号MWD信号在快速性及时间上具有优势，前苏联及日本一般采用MWD信号。

下图为前苏联设计的协调系统示意框图。

图1 所示的前苏联协调控制方案，则是简单地采用了主汽压力Pt的动态微分来抵消锅炉侧的内扰，虽可以发挥一定的作用，但未能考虑到主汽压力与额定（设定）值之间的偏差，例如主汽压力已低于设定值，主汽压力升高过程中，锅炉侧反会减负荷，是其设计不合理之处。

直流锅炉的温度控制与调节1 过热汽温的控制与调节1）影响过热汽温的主要因素a 燃料、给水比（煤水比）直流锅炉过热器出口焓（h ″ss ）的表达式为：,''ar net ss fw BQ h h G η=+式中''ss fw h h 、—过热器出口和给水焓，kJ/kg ；B 、G —燃料和给水量，kg/h ；Q ar,net —燃料的低位发热量（收到基），kJ/kg ；η—锅炉效率，％。

可以看出，若公式中h fw 、Q ar,net 和η保持不变，则''ss h （即过热汽温）的值就取决于B/G 的比值；只要B/G 的比值不变，过热汽温就不变。

另一方面还可以看出，只要保持适当的煤水比，在任何负荷和工况下，直流锅炉都能维持一定的过热汽温。

b 给水温度在正常情况下，给水温度一般不会有大的变动，但当高压加热器因故障出系时，给水温度就会降低。

对于直流锅炉，若燃料不变，由于给水温度降低，加热段加长、过热段缩短，过热汽温会随之降低，负荷也会降低。

因此，当给水温度降低时，必须改变原来设定的煤水比，即适当提高煤水比，以使过热汽温维持在额定值。

一般高加出系时，在燃料不变的情况下，适当减少给水量，提高煤水比，但此时机组负荷有所降低。

在锅炉满负荷运行时出现高加出系，若要维持机组负荷不变，必须增加燃料，锅炉超出力运行；这是必须注意锅炉各受热面的温度水平，防止管壁过热。

c 过量空气系数过量空气系数的变化直接影响锅炉的排烟损失（q 2），同时影响对流受热面与辐射受热面的吸热比例。

当过量空气系数增大时，除排烟损失增加、锅炉效率降低外，炉膛水冷壁吸热减少，造成过热器出口温度降低、屏式过热器出口温度降低；虽然对流过热器吸热量有所增加，但在煤水比不变的情况下，末级过热器出口汽温有所下降。

过量空气系数减少时，结果与增加时相反。

若要保持过热汽温不变，则需重新调整煤水比。

d 火焰中心高度火焰中心高度变化的影响与过量空气系数变化的影响相似。