防止超超临界锅炉水冷壁超温控制策略的应用

赵庆东 计敏焜 江波

摘要：该电厂2×660MW超超临界机组自2010年投产至今，发生10余次因锅炉管壁超温等原因造成的锅炉泄漏事件，对该电厂的安全生产及经济效益产生了很大的影响。为解决锅炉水冷壁的超温问题，在调整磨煤机运行方式和调整吹灰频次等运行方式基础上，对1号机组锅炉水冷壁超温特点进行分析，从热工自动控制角度出发，提出了以调整过热度设定值来调整给水量与给煤量的控制策略，以图解决锅炉水冷壁超温问题。

关键词：超超临界机组;锅炉;水冷壁超温

一、超温特点分析

该电厂为防止锅炉管壁超温爆管事故发生，制定了锅炉管壁超温管理制度（报警值：475℃，考核值：501℃）。由于机组在协调控制系统投入状态，在增减负荷或启停制粉系统时，管壁温度上升较快频繁超过考核值，甚至高达550℃，严重威胁锅炉安全运行。运行人员手动将过热度设定值降低几度（或十几度），以增加给水量和减少给煤量，降低管壁温度。当管壁温度接近考核温度值时，人为手动干预过热度设定值，完全凭借个人运行经验调整，快速增加给水量或减少给煤量，不但影响机组CCS控制对电网AGC指令的响应，增加了“两个细则考核”，而且“手动”快速大幅度调整“给煤”或“给水”增加锅炉管热应力，增大锅炉爆管风险，影响机组安全运行。通过对机组数据综合分析，在机组检修时对锅炉受热面管壁检查发现，锅炉右墙#34到#120管壁容易超温，如下图1所示：

二、机组CCS控制策略优化

2.1优化燃水比控制策略

锅炉的燃水比是根据分离器温度的偏差来进行调整的，常规的调整方法有调整给煤量或给水流量二种方法，这二种方法各有优缺点。对于调整给煤量的方法，缺点是给煤量对分离器温度的影响较慢，通过调整给煤量来控制分离器温度的效果相对较差。优点是给煤量对主汽压力和负荷的影响也慢，因此，有利于主汽压力和机组负荷的稳定。而对于调整给水流量的方法，给水流量对分离器温度的影响较快，因此，调整给水流量有利于控制分离器的温度，但对机组负荷及主汽压力的影响相对较大。本文通过综合这二种方法的优点，提出了同时调整给煤量和给水流量的协调解耦控制策略，整个控制方案分为二个部分，首先计算燃水比控制分配系数 ， 是一个数值在0～1之间的系数， 表示给水侧的校正强度，1- 则表示燃料侧的校正强度。燃水比控制分配系数 的计算回路如下图2所示。从图中不难看出，燃水比控制分配系数的确定遵循如下原则：

⑴ 当分离器温度偏差不大时，说明燃水比失配并不严重，此时单纯校正燃料侧燃料量来调节燃水比，减小对协调控制系统的扰动;

⑵ 当分离器温度偏差大于某一阈值时，即 > 时，给水侧校正回路开始投入，弥补燃料侧调节响应慢的缺点，控制汽温偏差在合理范围内;

⑶ 当中间点温度差时， 为始终为1，燃水比校正作用完全由给水侧完成;

⑷ 在考虑中间点温度偏差的同时，还参考偏差的变化趋势：若温度差和温度差的变化率的乘积 为正，说明温度差有逐步扩大的趋势，则给水侧校正回路提前投入，相应增加 ;

⑸ 若温度差和温度差的变化率的乘积 为负，说明温度差有逐步收敛的趋势，相应减少 ，削弱给水侧校正强度，防止过调。

2.2优化燃烧调整方式

2.2.1停炉期间检查燃烧器摆角情况，发现B、E、F层存在部分下搭、卡死情况，其他均能够正常摆动。因此结合锅炉燃烧调整需要，将E、F层下搭、卡死燃烧器固定在水平位置，B层卡死的燃烧器解开连杆保持不动。

2.2.2因水冷壁右墙超温严重，故对#1、#3、#4角AA风左右摆角进行调整，以调整炉内燃烧切圆，降低右墙水冷壁区域热负荷。具体调整角度如下表1所示：

2.2.3根据#1炉煤粉取样结果发现C、D、F磨细度高于设计值（R90=22），需对分离器挡板进行调整。将C、D、F磨煤机分离器挡板由60°调至45°，调整前后煤粉细度（R90）由44%降至28%。

2.3应用效果

在机组变负荷或启停磨时，对锅炉水冷壁超温情况进行试验验证，结果表明：通过优化燃水比控制策略及燃烧调整方式，能够较好地控制右墙水冷壁的超温情况，同时提高了机组对AGC的响应速度。在AGC方式下，在机组反复升降负荷过程中进行试验。其中，水冷壁温度最大升至506℃，机组动态负荷偏差在5MW以内。

三、结束语

对超超临界发电机组锅炉水冷壁超温问题，从热工自动控制角度，提出了通过对燃水比控制策略的优化以及对燃烧调整的优化，在AGC变负荷方式下，反复升降负荷过程中，减少或消除了水冷壁超温现象的发生，且对主蒸汽压力及机组负荷影响较小，具有较好的控制品质。

参考文献：

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作者简介

赵庆东（1977.5.1），性别：男;籍贯：河南许昌;民族：汉;学历：大专;职称：高级技师/工程师;研究方向：锅炉安全经济运行及节能管理