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        超臨界直流鍋爐主汽溫的控制

        2014-11-27 22:00:53丁超
        科技與創(chuàng)新 2014年21期

        丁超

        摘 要:在超臨界直流鍋爐的運(yùn)行過(guò)程中,主蒸汽溫度是一個(gè)重要的參數(shù),其控制方法與汽包鍋爐不同。通過(guò)分析超臨界直流鍋爐主汽溫控制的基本方法,以期對(duì)現(xiàn)場(chǎng)主汽溫的控制起到理論指導(dǎo)的作用。

        關(guān)鍵詞:直流爐;主汽溫;燃水比;中間點(diǎn)溫度

        中圖分類號(hào):TK229.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):2095-6835(2014)21-0055-02

        使用超臨界技術(shù)可以提高火電機(jī)組的工作效率、減輕環(huán)境污染、節(jié)約能源,因此,它被世界各國(guó)廣泛采用。由于直流鍋爐沒(méi)有汽包,所以,熱應(yīng)力問(wèn)題特別突出。而維持主蒸汽溫度的穩(wěn)定性對(duì)超臨界機(jī)組運(yùn)行人員來(lái)講是一項(xiàng)特別重要的任務(wù)。

        1 主汽溫控制的基本方法

        在純直流負(fù)荷以前,過(guò)熱器的汽溫選用噴水減溫的方法控制。在純直流負(fù)荷以后,由于燃料量的擾動(dòng)或變負(fù)荷過(guò)程中燃料量、水量沒(méi)有協(xié)調(diào)好等原因使得燃水比失調(diào),使主蒸汽溫度發(fā)生了很大的變化。一般情況下,燃水比變化1%,則過(guò)熱汽溫變化為8~10 ℃。在這種情況下,單純依靠噴水減溫的方法很難維持主蒸汽溫度的穩(wěn)定性,因此,應(yīng)將保持合適的燃水比作為主蒸汽溫度調(diào)節(jié)的根本手段。但在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中,要嚴(yán)格維持燃水比是不容易的,所以,一般只能把保持燃水比作為粗調(diào)節(jié),而采用噴水減溫作為細(xì)調(diào)節(jié)。

        2 燃水比調(diào)節(jié)

        2.1 確定適當(dāng)?shù)娜妓?/p>

        利用燃水比來(lái)調(diào)節(jié)主蒸汽溫度最重要的一點(diǎn)是:如何在不同的工況下選擇合適的燃水比?對(duì)于無(wú)再熱器的超臨界直流鍋爐,可建立平衡關(guān)系式,如式(1)所示:

        G(h″gr-hgs)=BQar,net ηgl. (1)

        式(1)中:G——給水的流量;

        h″gr——主蒸汽的焓;

        hgs——給水的焓;

        B——鍋爐的燃料量;

        Qar,net——燃料收到基的低位發(fā)熱量;

        ηgl——鍋爐的熱效率。

        分析式(1)后,將鍋爐的熱量分配等因素考慮進(jìn)去,得出燃水比的函數(shù),如式(2)所示:

        m=f(Tgs,Pgs,P″gr,Qar,net,ηgl,Vdam). (2)

        式(2)中:m——燃水比;

        Tgs——給水的溫度;

        Pgs——給水的壓力;

        P″gr——主蒸汽的壓力;

        Vdam——燃燒器擺角或煙氣擋板的開(kāi)度。

        在式(2)中,給水的溫度(Tgs)、給水的壓力(Pgs)、主蒸汽的壓力(P″gr)和鍋爐的熱效率(ηgl)都與機(jī)組的負(fù)荷(M)有直接關(guān)系,而燃料收到的低位發(fā)熱量(Qar,net)則與煤質(zhì)有關(guān),所以,可以將其近似地看成是一個(gè)不變的常數(shù)。因此,燃水比的函數(shù)可簡(jiǎn)化成式(3):

        M=f(M,Vdam). (3)

        考慮到計(jì)算量的影響和實(shí)際控制器的功能限制,在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施的過(guò)程中,可以利用建立燃水比(m)與負(fù)荷(M)和燃燒器擺角或煙氣擋板開(kāi)度(Vdam)之間的模糊規(guī)則的方式確定燃水比的比值。

        2.2 選擇合適的中間點(diǎn)溫度

        中間點(diǎn)溫度是指在水冷壁和末級(jí)過(guò)熱器之間選擇的某一測(cè)點(diǎn)的溫度。普通的燃水比調(diào)節(jié)是采用中間點(diǎn)溫度作為被控參數(shù)的。在給定負(fù)荷下,與主蒸汽焓值一樣,中間點(diǎn)的焓值(或溫度)也是燃水比的函數(shù),只要燃水比稍有變化,就會(huì)影響中間點(diǎn)的溫度,引發(fā)主蒸汽溫度超限的情況。而中間點(diǎn)溫度對(duì)燃水比的指示顯然要比主蒸汽溫度的指示快得多,所以,它可以起到提前調(diào)節(jié)的作用。

        中間點(diǎn)位置越靠前,則出口汽溫調(diào)節(jié)的靈敏度越高,如果位置過(guò)于靠前 (比如水冷壁出口),當(dāng)負(fù)荷或其他工況變動(dòng)時(shí),中間點(diǎn)溫度一旦低至飽和溫度就不會(huì)再變化,會(huì)失去信號(hào)功能。所以,中間點(diǎn)位置一般選為在正常負(fù)荷范圍內(nèi),具有一定過(guò)熱度的微過(guò)熱蒸汽處(比如分離器出口)。

        在調(diào)節(jié)溫度時(shí),應(yīng)保持中間點(diǎn)汽溫的穩(wěn)定,這樣出口汽溫也會(huì)穩(wěn)定。中間點(diǎn)溫度可以通過(guò)燃料量來(lái)控制,也可以通過(guò)給水的流量來(lái)控制。超臨界直流鍋爐一般采用的是直吹式制粉系統(tǒng)。燃料量的多少是通過(guò)控制系統(tǒng)所產(chǎn)生的給煤指令去控制給煤機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)的,即給煤機(jī)轉(zhuǎn)速越快,給煤量越多。而亞臨界直流鍋爐一般配備中間倉(cāng)儲(chǔ)式制粉系統(tǒng),所以,亞臨界直流鍋爐普遍采用燃料量來(lái)控制中間點(diǎn)溫度。一般機(jī)組的給水系統(tǒng)配有2臺(tái)汽泵和1臺(tái)電泵,給水流量主要是通過(guò)控制系統(tǒng)產(chǎn)生的給水指令去控制給水泵的轉(zhuǎn)速來(lái)控制鍋爐的給水量,即給水泵轉(zhuǎn)速越高,給水流量越大。由于直吹式制粉系統(tǒng)在調(diào)節(jié)燃料量時(shí)遲滯較大,而給水流量的響應(yīng)較快,所以,用燃料量來(lái)控制中間點(diǎn)溫度比用給水流量控制遲滯大。因此,超臨界機(jī)組主要是通過(guò)調(diào)整給水流量來(lái)控制中間點(diǎn)溫度的。

        3 噴水調(diào)節(jié)

        雖然精確的燃水比可以保證主蒸汽溫度的穩(wěn)定性,但是,引入中間點(diǎn)溫度可以克服調(diào)節(jié)滯后的現(xiàn)象。在實(shí)際運(yùn)行中,要精確保證燃水比是很困難的,而且運(yùn)行中的一些大擾動(dòng)對(duì)主蒸汽溫度產(chǎn)生較快的影響,只單純依靠燃水比維持主蒸汽溫度的穩(wěn)定性是有一定困難的。采用減溫水調(diào)節(jié)汽溫時(shí),可以實(shí)現(xiàn)響應(yīng)快、調(diào)溫迅速且調(diào)節(jié)幅度較大,所以,除了調(diào)節(jié)燃水比外,噴水減溫仍然是超臨界直流鍋爐調(diào)節(jié)主蒸汽溫度的重要方法。

        大型直流鍋爐的噴水減溫裝置通常分為兩級(jí),第一級(jí)布置在后屏過(guò)熱器入口處,第二級(jí)布置在末級(jí)過(guò)熱器入口處。每級(jí)減溫器噴水量一般為該負(fù)荷下的3%主蒸汽流量,并且原則上一級(jí)減溫水在20%BMCR負(fù)荷以下不允許投入使用,二級(jí)減溫水在10%BMCR負(fù)荷以下不允許投入使用。與汽包爐一樣,直流鍋爐的減溫水量主要是通過(guò)調(diào)節(jié)減溫水閥門(mén)的開(kāi)度來(lái)控制的,減溫水閥門(mén)開(kāi)度越大,減溫水投入的量就越多。

        4 結(jié)束語(yǔ)

        通過(guò)以上分析可知,控制超臨界直流鍋爐的主蒸汽溫度,普遍采用燃水比作為主調(diào)節(jié),噴水減溫作為微調(diào)節(jié)或者輔助調(diào)節(jié)的基本方法。在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中,要根據(jù)實(shí)際情況,選擇合適的中間點(diǎn)溫度。針對(duì)不同的工況,要及時(shí)修正燃水比,同時(shí)配合噴水減溫的輔助方法保證主蒸汽溫度的穩(wěn)定性,進(jìn)而保證機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

        參考文獻(xiàn)

        [1]張磊.大型火力發(fā)電機(jī)組集控運(yùn)行[M].北京:中國(guó)電力出版社,2006.

        〔編輯:白潔〕

        Supercritical Once-through Boiler Main Steam Temperature Control

        Ding Chao

        Abstract: In the process of running a supercritical once-through boiler, the main steam temperature is an important parameter, which controls the different methods and drum boiler. This paper analyzes the basic method of supercritical once-through boiler main steam temperature control; with a view of the main steam temperature control of the scene plays the role of theoretical guidance.

        Key words: DC furnace; main steam temperature; burning water ratio; intermediate point temperature

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