超临界直流锅炉给水控制系统分析

李　涛西北电力建设调试施工研究所，陕西西安　710032

超临界直流锅炉给水控制系统分析

李涛
西北电力建设调试施工研究所，陕西西安710032

随着电力工程的发展，超临界直流锅炉得到了广泛应用，不同类型直流锅炉具有不同特点，而且其给水控制系统构造比较复杂，因而在实际的操作的也面临着一些难题。本文就超临界直流锅炉的给水控制系统进行分析，并通过对一些数据的分析提出一些改进的措施。

超临界；直流锅炉；给水控制系统

超临界直流锅炉机组与传统的燃煤机组相比具有容量大、启动速度快、污染小的特点。锅炉的给水控制系统负责机组的燃水比的调节，从而保证过热器出口气温恰当，维持机组的正常运作，一旦给水控制系统出现故障将直接导致机组的运行受阻，甚至出现安全生产事故。

1　给水流量扰动下直流锅炉动态特性

超临界直流锅炉机组与以往的机组存在着一些差异，首先是系统的相关性，在这种直流锅炉中一个参数的变化可能会直接影响到其他的参数。由于没有汽包，因而过热受热面与蒸发的界限不再清晰，给水控制系统的运行变化将直接影响机组汽压、汽温等的变化。

直流锅炉的动态特性主要表现在以下几点：第一，锅炉起始阶段的加热段以及蒸发段，主汽流量等于给水控制系统的给水流量。第二，正常情况下主汽压力与给水压力同向变化，但是当给水流量过高时会导致热汽温和蒸汽的下降，这时主汽压力不再随给水压力的升高而升高，反而呈现下降的态势。第三，机组的功率在整个运行过程中大致在一个稳定的水准，但是前期会随着主汽流量的增加稍有增高，之后又会因流量的降低而减小，但是由于燃料控制在一个相等的水平，因而变化值并不大。第四，蒸发量、主汽压力等对给水系统的流量变化的反应存在一个延后的现象，造成这种现象的原因是给水系统与加热段之间还有一定的距离，因而给水流量扰动开始时蒸发量并不能及时做出反应，同时这又造成了其他参数的反应延迟。

2　给水系统控制策略

2.1湿态下的给水控制

我们将湿态下的锅炉给水控制分为两个部分来具体阐述。首先是蒸汽产生之前，锅炉加水后在未点火之时不会产生水蒸气，在此阶段一般水泵不做功，不需要向直流锅炉中注水，只需要利用循环泵对锅炉中的水位进行控制即可。当锅炉点火之后便会有蒸汽产生，随着蒸汽量的不断增加，分离器的水位也会相应下降，这时可以先后启动电动给水泵和气动给水泵对机组进行给水补充。在此过程中为了保证机组的正常运行还需要对水冷壁流量进行控制，一般来说流量应当保持在600t/h以上，从而为机组的冷却提供保障，避免机组因为过热引起故障。除此之外随着燃料量、蒸汽量的增加，锅炉的负荷也不断攀升，这时就需要通过适当加大给水量，使其与蒸汽流量相适应，在此基础上还要保证循环泵的稳定。

2.2湿态和干态的转换下的给水控制

超临界直流锅炉运行过程中分为湿态和干态两种状态，机组启动初期给水控制系统可自主进行分离器水位的控制，之后锅炉随着时间的推移，燃料投入量和蒸汽量不断增加，锅炉的符合也不断提升，渐渐进入到干态（纯直流负荷方式），这时通过温度的控制进行给水量的控制。锅炉启动后随着蒸汽量的增加，分离器内水量越来越小，此时的给水流量便需要不断增加，当分离器入口处的蒸汽干度达到1时，分离器便停止运作，此时的省煤器入口处的给水流量与锅炉的给水流量相等。之后锅炉的功率不断增高，此时由于分离器内的蒸汽过热，而出口处的温度未达到温度控制的限定值，这时新产生的蒸汽便起到增高温度的目的。随着燃烧率的继续升高，分离器出口的温度也达到了温度控制的要求，此时锅炉正式达到干态，这时给水控制的主要目的就是维持分离器的燃水比。

2.3干态时的给水控制

锅炉进行干态运行后，应当将给水流量与燃料量控制在一定的比例，从而保证整个系统的稳定运行。燃料量与给水流量呈现一种非线性的函数关系，这时需要对煤水比调节器进行设定，从而可以计算出实时给水量的需求，该仪器的误差在20%左右。除此之外中间点温度具有对给水流量反应快，延迟较小的特点，因此可以通过对中间点温度的测定进行给水流量的控制和调整。以上已经介绍过机组反应具有迟延的表现，这可能会造成给水流量无法适应锅炉燃烧功率升高或下降的要求，因而在实际的操作中需要通过对其反应延迟时间的测定对最低给水量进行调整。

3　异常工况下的给水控制

3.1RB工况

当进行RB时，超临界直流过流的负荷以及压力将呈现下降的趋势，为了保证下降过程的稳定及目标值的到达，在此过程中应当将给水控制的自动流量调节切换为手动调节，从而维持其他运行参数的稳定。除此之外锅炉内的燃料的急剧减少还会导致机组内部的温度的波

动，甚至会导致锅炉内火的熄灭，为了避免这种情况，相关的工作人员应当采取相应的助燃措施，并保证给水量的稳定，避免炉壁温度过高。RB动作时的给水流量也会大幅下降，这会导致汽化点的前移，这会导致内部过热器难以达到适当的温度，主蒸汽会呈现下降的态势。为了尽可能减少RB对锅炉正常运行的影响，可以在RB过程中先将减温水调门关闭30s左右后再打开。

3.2高加解列工况

高加解列会导致蒸汽抽送的中断，这时会使得汽轮机的做功骤然增加，进而导致锅炉整体的负荷增加。这时给水流量也会降低，可以通过提高设备转速维持给水流量的稳定。除此之外，该种工况还会造成锅炉内部水温的大幅降低，进而造成中间点温度和壁温的下降，无法维持主汽的温度，锅炉的整体功率受到影响，蒸汽能力降低。这时可以将主汽调门打开，从而维持机组的负荷，但是这种措施短时有效，如果时间过长将会导致汽轮机超负荷运转，汽轮机的气缸以及轮子可能会由于胀差而产生剧烈的震动，给锅炉的运行带来安全隐患。因此这种工况出现时，最直接的措施是对系统进行“减负”，先减少锅炉内的燃料量再减少给水量，保证水煤比维持在一个相对合理的比例。

3.3给水流量的超驰控制

通过对中间点温度的调节可以实现对给水流量的控制使其适应超临界直流锅炉的运行，可以满足过热器对温度的要求。但是在一些特殊情况下中间点的温度可能也会出现反应迟延等现象，这时就会导致过热器超温现象的出现，这将严重影响直流锅炉的安全运行。这时就需要对给水流量进行超驰控制，就是通过一些编程的设计让给水流量对过热汽温的升高做出反应，当温度达到一定的数值时，给水流量便会自动进行提高。目前已经由部分机组已经进行了给水流量的超驰控制，在实践中我们发现这种措施可以有效降低因为中间点温度或者焓值变化不显著引起的直流锅炉故障。

4　结论

超临界直流锅炉机组作为重要的供电设备，其安全运行对于保证整个电网的稳定来说至关重要，而给水控制系统在调节燃水比中又发挥着决定性的作用，因而相关技术人员应该通过对超临界直流锅炉不同运行阶段的特点分析，不断进行给水控制系统的优化和改进，提高其利用效率，推动我国的电力发展。

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TK22

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1674-6708（2015）152-0060-01

李涛，本科，中级职称，研究方向：火电电力自动化