譚業(yè)杰

摘? 要：超臨界機(jī)組是一項(xiàng)全新的工業(yè)技術(shù)，因其具有高效率，低污染優(yōu)點(diǎn)故此得到廣泛應(yīng)用，如今該技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于火力發(fā)電的主力機(jī)組，并成為其核心部分。但因該機(jī)組在運(yùn)用過程中多變量耦合、強(qiáng)非線性、不確定性等特點(diǎn)，導(dǎo)致工作人員難以對(duì)其進(jìn)行操作。鑒于此，加強(qiáng)超臨界機(jī)組研究具有非常重要的意義和作用，能夠?qū)ζ淇刂葡到y(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。本文主對(duì)超臨界機(jī)組給水系統(tǒng)進(jìn)行研究，從造價(jià)，安全性，可靠性等多個(gè)角度分析給水系統(tǒng)配置方案的優(yōu)缺點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：給水系統(tǒng);優(yōu)化設(shè)計(jì);超臨界火電機(jī)組

現(xiàn)如今，隨著我國工業(yè)企業(yè)快速發(fā)展，火電機(jī)組已經(jīng)成為其中不可或缺的重要部分，越來越多的臨界機(jī)組被應(yīng)用在行業(yè)發(fā)展中。煤炭資源是火電機(jī)組工作基礎(chǔ)，同時(shí)這種供電方式也符合人們對(duì)電力供應(yīng)提出的要求。然而因煤炭屬于不可再生資源，雖然我國領(lǐng)土面積遼闊，但仍舊缺乏不可再生資源，為此國家正積極尋找新的方式以減少資源消耗。通過不斷研究并結(jié)合當(dāng)下我國社會(huì)發(fā)展形勢，科研人員發(fā)現(xiàn)應(yīng)用超臨界機(jī)組可以減少資源消耗，減少成本投入，能夠有效節(jié)約資源。

1 超臨界機(jī)組的優(yōu)點(diǎn)

首先，超臨界機(jī)組在運(yùn)行過程中具有快速調(diào)峰功能，其次可以提高熱能利用率，減少煤炭資源消耗，最后在工作過程中該機(jī)組不會(huì)產(chǎn)生過多能耗，減少CO2排放量。火電廠運(yùn)營過程中其產(chǎn)生的蒸汽往往會(huì)影響熱能應(yīng)用效果，若為其裝置數(shù)量相同的設(shè)備可以發(fā)現(xiàn)超臨界機(jī)組資源消耗要明顯優(yōu)于亞臨界機(jī)組，且空氣環(huán)境質(zhì)量受到影響較小。通過對(duì)火電廠以往工作狀況進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，超臨界機(jī)組在資源節(jié)約方面具有很大的優(yōu)勢，但其使用過程中動(dòng)態(tài)性較為復(fù)雜，故此該機(jī)組在應(yīng)用過程中要增加自動(dòng)控制系統(tǒng)來提升機(jī)組本身的可靠性和實(shí)用性。

2 350MW超臨界火電機(jī)組給水系統(tǒng)

2.1 超臨界直流爐

2.1.1 超臨界直流爐的工作原理

臨界組在工作過程中如果空氣密度與水流密度一致，汽水循環(huán)系統(tǒng)定然會(huì)受到影響，在這種情況下，需要借助直流爐本身實(shí)用性來解決此類問題。在直流鍋當(dāng)中，工質(zhì)流動(dòng)需要依靠水泵壓頭才能夠完成，其具體步驟包括加熱，蒸發(fā)，過熱等。在臨界條件允許情況下，上述步驟可以順利完成。若直流爐工作過程中燃料量增加，機(jī)組中的水將直接進(jìn)入蒸發(fā)階段，此時(shí)就會(huì)出現(xiàn)一種超溫情況，故此機(jī)組在運(yùn)行過程中要重視蒸發(fā)階段，該階段將直接影響工作質(zhì)量和效果。

2.1.2 超臨界直流爐的熱點(diǎn)

超臨界直流爐本身具有自動(dòng)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)在運(yùn)用過程中要注意燃料燃燒狀況，另外還需要把控系統(tǒng)參數(shù)。機(jī)組運(yùn)行過程中水流量和蒸汽流量不能夠出現(xiàn)偏差，若出現(xiàn)偏差將會(huì)影響蒸汽壓力實(shí)用效果。直流爐工作過程中把控噴水量和總給水量之間的比例，以保證工作質(zhì)量。機(jī)組正常工作時(shí)，水煤比數(shù)據(jù)不能夠發(fā)生變化。若有突發(fā)情況發(fā)生，需要結(jié)合實(shí)際需求適當(dāng)增減燃料，改變機(jī)組負(fù)荷。機(jī)組運(yùn)行過程中控制燃燒器通風(fēng)效果，盡量避免產(chǎn)生氮氧化合物，以風(fēng)煤比作為控制依據(jù)。

2.1.3 超臨界直流爐的特征

超臨界直流爐在工作過程中主要具有以下兩點(diǎn)特征，分別是靜態(tài)和動(dòng)態(tài)。當(dāng)熱量和給水量發(fā)生變化時(shí)，主蒸汽將會(huì)出現(xiàn)超溫，超壓等現(xiàn)象，這就是靜態(tài)特征。而機(jī)組在工作過程中受到外在因素影響從而發(fā)生騷動(dòng)是動(dòng)態(tài)特征，圖1是動(dòng)態(tài)特性圖。從圖1（a）中可以看出，功率會(huì)隨主蒸汽流量增加而逐漸上升，但之后會(huì)逐漸恢復(fù)到原來標(biāo)準(zhǔn)。從圖1（b）數(shù)據(jù)能夠看出主蒸汽流量上升的時(shí)候如果燃料增加，就會(huì)出現(xiàn)上升過程;從圖1（c）數(shù)據(jù)里面能夠看出給水量增加的時(shí)候主蒸汽流量也會(huì)增加。

2.2 超臨界直流爐給水控制系統(tǒng)

2.2.1 直流爐給水控制的主要任務(wù)

超臨界直流鍋爐里面沒有汽包，所以在使用超臨界直流鍋爐的時(shí)候需要通過噴水降溫的方式控制整個(gè)直流爐的主汽溫度，這樣在使用的時(shí)候就不會(huì)受氣溫的影響進(jìn)而影響整個(gè)工作的正常運(yùn)行。這個(gè)時(shí)候給水控制的主要任務(wù)就是在保證煤水不變的時(shí)候控制主蒸汽的溫度，最終達(dá)到滿足給水量的需求。目前國內(nèi)外已經(jīng)提出了很多種關(guān)于煤水比動(dòng)態(tài)修正信號(hào)的方案。

2.2.2 直流爐給水控制的特點(diǎn)

超臨界機(jī)組給水控制系統(tǒng)主要有以下幾點(diǎn)：超臨界直流爐的加熱、蒸發(fā)、轉(zhuǎn)變過程都是一次完成，隨著直流爐工作的不斷進(jìn)行，直流爐里面的受熱面、過熱段、蒸發(fā)段都會(huì)開始發(fā)生變化：在超臨界直流爐中需要通過給水控制系統(tǒng)來保持水煤比，這就是動(dòng)態(tài)平衡;過熱蒸汽溫度會(huì)延遲給水量和燃料量的擾動(dòng)，這個(gè)時(shí)候就需要在控制系統(tǒng)里面通過中間點(diǎn)溫度和中間點(diǎn)焓值來校正信號(hào)。

3 超臨界火電機(jī)組給水控制系統(tǒng)優(yōu)化方案

3.1 分析給水控制策略

超臨界火電機(jī)組在進(jìn)行工作的時(shí)候如果機(jī)組的燃燒率小于本來負(fù)荷率的時(shí)候，分離器就會(huì)轉(zhuǎn)變成濕態(tài)運(yùn)行的模式進(jìn)行工作，這個(gè)時(shí)候就需要通過調(diào)節(jié)分離器水位的方法控制給水流量。如果在工作的時(shí)候鍋爐里面的水想要保持直流運(yùn)行狀態(tài)就需要適當(dāng)?shù)目刂平o水量，因?yàn)樵谶\(yùn)行的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)一些誤差，所以需要通過中間點(diǎn)溫度來進(jìn)行校正。超臨界機(jī)組在控制給水的時(shí)候需要控制煤水比，控制煤水比的方式有水跟煤和煤跟水兩種。煤跟水的控制方案能夠控制主蒸汽壓力的穩(wěn)定。水跟煤的控制方案能夠控制主蒸汽的溫度。

3.2 給水控制方案修正

超臨界機(jī)組給水系統(tǒng)在控制的時(shí)候主要分為干、濕兩種。在鍋爐啟動(dòng)的時(shí)候給水系統(tǒng)里面的爐水循環(huán)要想一直保持正常，就需要在使用的時(shí)候充分給足水的流量和水的壓力，給水系統(tǒng)的任務(wù)就是要保證主蒸汽溫度的穩(wěn)定和負(fù)荷調(diào)整。

4 結(jié)束語

綜上所述可以看出，超臨界機(jī)組的多變量和煤質(zhì)變化與實(shí)際需求之間存在一定差異性，難以對(duì)二者采取有效控制措施，機(jī)組在運(yùn)行過程中不僅需要滿足負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)，且要穩(wěn)定主汽溫度值，以免機(jī)組正常運(yùn)行受到干擾，而想要解決此類問題就必須優(yōu)化350MW超臨界火電機(jī)組給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，使給水變化情況與實(shí)際需求相符，并在方案當(dāng)中把控燃水比，如此方可推動(dòng)我國火力發(fā)電發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]于浩.350MW超臨界火電機(jī)組給水系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[D].2015.

[2]李云鵬.350MW火電機(jī)組鍋爐給水控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)[D].2006.

[3]盧曉玲.超臨界機(jī)組給水系統(tǒng)的建模與優(yōu)化控制[D].2015.