1050MW超超临界机组给水控制系统优化

吴鲁东，张晓东

（华电莱州发电有限公司，山东莱州 261400）

1050MW超超临界机组给水控制系统优化

吴鲁东，张晓东

（华电莱州发电有限公司，山东莱州 261400）

为提高机组的自动化控制水平，对华电莱州发电有限公司1050MW超超临界机组给水控制系统的给水控制策略进行了优化。将给水控制系统控制策略修改为以煤为主，通过同时调整燃料和给水来控制煤水比。采取了增加过热度控制回路、给水流量设定值增加锅炉燃烧仿真回路等优化措施，优化后的稳定负荷试验表明，机组的相关重要参数运行指标均合格，完善了协调控制品质并促进了节能降耗。

超超临界机组；给水控制系统；煤水比；过热度；给水流量

0 引言

在1050MW超超临界参数直流锅炉的协调控制中，通过给水控制系统来调整煤水比是其核心控制。直流锅炉正常运行中，给水控制系统的主要任务是保证锅炉合适的煤水比，控制直流锅炉汽水分离器出口温度（中间点温度），保证分离器入口过热度在一定范围内，实现主蒸汽温度的粗调；此外，煤水比的变化会直接导致机组负荷的变化，故给水控制系统不仅是实现机组负荷协调控制的基础，也是超超临界锅炉节能调整的重要手段之一。华电莱州发电有限公司（以下简称莱州发电公司）在机组大修过程中对1 050MW超超临界机组给水控制系统的给水控制策略进行了优化，保证运行调整中机组主蒸汽温度、压力、负荷等主要运行参数控制在合理的范围内，提高了机组的自动控制水平。

1 机组给水系统概况

莱州发电公司1 050MW超超临界机组给水系统主要涉及除氧器、给水泵、高压加热器、省煤器、水冷壁、汽水分离器等，分离器出口已由给水变为蒸汽；另外，给水系统还包括锅炉启停时所涉及的炉水再循环泵、再循环调节阀、分离器水位调节阀等。给水系统简化流程图如图1所示。

根据汽水分离器中是否有水以及分离器出口工质是否已离开饱和区域等条件来判断直流锅炉是处于湿态阶段还是干态阶段，不同阶段的给水控制区别较大。湿态阶段主要在机组启停过程中，而正常运行时机组负荷一般不会低于40%额定负荷，基本处于干态阶段［1］。

图1 给水系统简化流程

2 给水控制系统优化

超临界机组给水控制系统对水煤比控制要求非常严格，原控制理念以给水流量为主，通过修正燃料量来控制煤水比，有一定的滞后性，运行人员在对煤量进行调整时，容易出现煤水比失调现象。此次优化将给水控制策略修改为以煤为主，通过同时调整燃料和给水来控制煤水比［2］。

2.1 给水控制系统优化后的控制功能

此次给水控制系统优化基本保留原有逻辑，略作改动，优化后给水控制主要功能如下。

（1）根据锅炉主控对应目标给水流量，保证基本的煤水比。

（2）根据锅炉特性，采用三阶惯性模拟机组燃料变化时给水流量的变化速率，保证动态时给水流量与燃烧一致。

（3）燃料急剧变化时，防止煤水比严重失调。

（4）煤质变化等原因导致燃烧扰动时，防止煤水比失调，保证机组各参数稳定。

2.2 给水控制系统优化内容

2.2.1 给水控制系统增加过热度控制回路

过热度控制回路的主要作用：机组燃烧变化导致煤水比失调时，对给水流量设定值进行修正，从而保证参数稳定；煤质变化、吹灰等工况时，给水流量可快速变化，从而保证主蒸汽温度在设计范围内；当机组工况急剧变化（如跳磨、断煤）时，运行人员可通过过热度控制回路来增减给水流量设定值，以达到人为干预的目的。控制回路增加了手操画面，可手动调节其输出，达到增减给水流量设定值的目的，箭头每点击1次，给水流量变化10 t／h。自动情况下，可通过修改偏置值来修改过热度设定值，箭头每点击1次，过热度变化0.4℃。给水控制系统增加过热度控制回路逻辑图如图2所示。

图2 给水控制系统增加过热度控制回路

2.2.2 给水流量设定值增加锅炉燃烧仿真回路

在直流锅炉中，给水变成过热蒸汽是一次性完成的，因此锅炉的蒸发量不仅取决于燃料量，同时也取决于给水流量。当给水流量和燃烧效率的比例改变时，直流锅炉各受热面的分界就会发生变化，从而导致过热蒸汽温度发生剧烈变化。而直流锅炉燃烧有一定的滞后性，要使机组给水控制系统迅速响应，保证给水控制真正实现对过热蒸汽温度的粗调，给水流量设定值应尽量根据实际燃烧效率来给定。为了完好地模拟锅炉燃烧情况，可采用炉主控三阶惯性来仿真锅炉燃烧情况，不同工况（主要有快减负荷（RB）、升降负荷和负荷稳定3种工况）下炉主控的三阶惯性滞后时间不同。给水流量设定值增加锅炉燃烧仿真回路逻辑图如图3所示。

图3 给水流量设定值增加锅炉燃烧仿真回路

实际运行调整过程中，在煤质稳定的工况下，运行人员应尽量减少手动调整给煤总操中煤水比控制输出，如需调整，一次不要超过10 t／h，否则容易导致煤水比失调。现增加过热度调节控制器，可通过调整其输出，从而控制给水流量进而调整煤水比。

3 优化后稳定负荷过程主参数运行品质

对莱州发电公司＃1机组给水控制系统进行优化后，分别在550MW和800MW进行了2组稳定负荷考核试验，试验结果见表1。由于试验期间一次调频等未退出，机组负荷指令有一定的波动，但幅度不大，可将其视为稳定负荷工况。

由表1可以看出，在较高和较低负荷段，机组功率、主蒸汽压力、主蒸汽温度、氧量、炉膛压力等主要参数的控制品质优良，在保证机组安全生产的前提下，机组的经济性得到了极大的提高。

表1 ＃1机组稳定负荷工况主参数品质统计

4 结束语

莱州发电公司＃1机组给水控制系统全面优化后，采取了增加过热度控制回路、给水流量设定值增加锅炉燃烧仿真回路等手段，提高了机组的自动控制水平，完善了协调控制品质并促进了节能降耗。＃1机组的验收试验表明，在稳定负荷工况和升降负荷过程中，机组的重要参数运行指标均合格。本次给水控制系统的优化主要是在控制策略上进行了修改，并对相关系统的控制参数进行了全面深度调试，对控制系统进行了参数细调，给水控制系统优化后机组各系统的控制品质和自动投入率都满足了生产的需要。

［1］曹善勇.1000MW超超临界机组给水控制优化［J］.电力设备，2008，9（1）：16－18.

［2］刘维.超临界1 000MW机组控制策略问题［J］.电力设备，2006，7（3）：33－36.

（本文责编：刘芳）

TM 621.6

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1674－1951（2016）02－0041－03

吴鲁东（1978—），男，山东烟台人，工程师，从事火力发电厂集控运行工作。

2015－11－30；

2016－01－04

张晓东（1977—），男，福建莆田人，工程师，工程硕士，从事火力发电厂集控运行工作（E-mail：zxd7139＠126.com）。