直流鍋爐控制技術(shù)

1、二、直流爐的運(yùn)行控制(一)直流鍋爐汽壓控制機(jī)組負(fù)荷增加時(shí)，汽機(jī)調(diào)門(mén)開(kāi)大，蒸汽流量立即增加，使得汽輪機(jī)功率也同樣立即增加。由于鍋爐給水流量和燃燒率均未變化，蒸汽流量和汽輪機(jī)功率的暫時(shí)增加是由于蒸汽壓力下降而使鍋爐放出蓄熱引起。由于直流鍋爐蓄熱能力小，壓力下降的速度大一些。穩(wěn)定后汽壓維持在偏低的數(shù)值。(二)直流鍋爐汽溫控制直流鍋爐不像汽包鍋爐那樣有汽包可以將蒸發(fā)受熱面和過(guò)熱器分開(kāi)，由于直流鍋爐給水和燃料單一的變化特性決定了將明顯影響汽溫。為此必須保持燃水比不變，但即使保證燃水比作為調(diào)溫的基本手段，過(guò)熱器之間，往往仍需要噴水減溫，以適應(yīng)變動(dòng)工況下調(diào)節(jié)汽溫和保護(hù)過(guò)熱器的需要。運(yùn)行中應(yīng)使噴水調(diào)節(jié)閥開(kāi)度處

2、于中間位置，以備工況變動(dòng)既能開(kāi)大也能關(guān)小。因此，直流鍋爐汽溫控制的基本措施就是保持燃水比，噴水減溫只是臨時(shí)措施。通過(guò)控制中間點(diǎn)溫度不變，就表示汽溫變化穩(wěn)定。再熱器溫度的控制采用尾部煙道煙氣擋板和冷再入口事故一級(jí)噴水減溫。主要影響因素為再熱器出口汽溫、機(jī)組負(fù)荷變化速度、噴水減溫及低溫再熱器出口汽溫的變化速度。燃燒率和給水流量的比例變化1%，將使過(guò)熱蒸汽溫度變化10。1.過(guò)熱汽溫控制。過(guò)熱蒸汽溫度是由煤/水比和兩級(jí)噴水減溫來(lái)控制。噴水取自高加出口，每級(jí)減溫器噴水量為該負(fù)荷下的3%主蒸汽流量。系統(tǒng)在35%100%BMCR負(fù)荷范圍內(nèi)維持出口汽溫在。在20%BMCR負(fù)荷以下不允許投一級(jí)噴水。在10%BM

3、CR負(fù)荷以下不投二級(jí)噴水。如果噴水調(diào)節(jié)閥關(guān)閉超過(guò)10秒之后且過(guò)熱汽溫低于控制的目標(biāo)值，則每個(gè)隔離閥自動(dòng)關(guān)閉。若隔離閥關(guān)閉則減溫水控制閥自動(dòng)關(guān)閉。在失去控制信號(hào)和電源時(shí)噴水閥固定不動(dòng)。2.再熱汽溫控制。滑壓運(yùn)行時(shí)，在50%100%BMCR負(fù)荷之間，再熱器出口蒸汽溫度控制在569+510。正常運(yùn)行期間，再熱蒸汽溫度由布置在尾部煙道中的煙氣擋板控制。兩個(gè)煙道的擋板以相反的方向動(dòng)作。煙氣擋板的連桿有一個(gè)執(zhí)行器，可調(diào)節(jié)滿行程限制值，使之在關(guān)閉位置下至少有10%的煙氣量通過(guò)。再熱汽溫偏低時(shí)，再熱器煙道擋板向全開(kāi)位置調(diào)整，以減小再熱器煙道阻力，增加通過(guò)再熱器煙道煙氣量，提高再熱汽溫。在負(fù)荷低于約85%時(shí)再熱

4、器擋板全開(kāi)。過(guò)熱器煙道擋板向關(guān)閉位置調(diào)整可增大過(guò)熱器煙道阻力，這樣將增加通過(guò)再熱器對(duì)流受熱面的煙氣量以提高再熱器出口汽溫。當(dāng)再熱汽溫升高時(shí)過(guò)熱器煙道擋板將開(kāi)啟。在過(guò)熱器煙道擋板開(kāi)度低于72%時(shí)，再熱器煙道擋板維持在原來(lái)位置。當(dāng)過(guò)熱器煙道擋板開(kāi)度超過(guò)72%時(shí)，兩套擋板將同時(shí)操作。如果再熱器汽溫繼續(xù)升高，那么過(guò)熱器煙道擋板完全開(kāi)啟，再熱器擋板向關(guān)閉方向動(dòng)作。這將減少再熱器煙道的煙氣量，使再熱器溫升減小。過(guò)熱器煙道擋板在再熱器煙道擋板開(kāi)度超過(guò)72%之前在原位置不動(dòng)。推薦在分隔煙道擋板失去控制信號(hào)或電源時(shí)擋板固定不動(dòng)。煙氣擋板系統(tǒng)的響應(yīng)有一定的滯后性，在瞬變狀態(tài)或需要時(shí)，可以投布置在冷再管道上的減溫器

5、噴水減溫。如果再熱器煙道擋板完全關(guān)閉并且再熱出口汽溫繼續(xù)升高(例如在擾動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下)，那么在額定目標(biāo)值以上5時(shí)減溫器截止閥將自動(dòng)開(kāi)啟，且減溫器用于控制末級(jí)再熱器出口汽溫。噴水水源取自給水泵的中間抽頭。減溫器的隔離閥在負(fù)荷低于50%BMCR (271kg/s)時(shí)，在任何情況下都不應(yīng)使用。(三)直流鍋爐燃燒控制1.設(shè)計(jì)煤粉燃燒器共30只，分三層前后墻對(duì)沖布置。每臺(tái)磨煤機(jī)對(duì)應(yīng)前后墻一層六只燃燒器。制粉系統(tǒng)為六臺(tái)HP磨正壓直吹系統(tǒng)。燃燒控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)鍋爐燃料和燃燒空氣的總供給，在特定的范圍內(nèi)維持燃料的燃燒。2.中心風(fēng)的調(diào)整：中心風(fēng)由二次風(fēng)道提供并從每個(gè)二次風(fēng)擋板前引出。中心風(fēng)引入每臺(tái)燃燒器的中心風(fēng)管以防

6、止熱煙氣回流，并為油燃燒器提供一定比例的燃燒空氣。擋板位置在試運(yùn)期間根據(jù)負(fù)荷和風(fēng)壓來(lái)設(shè)定。3.在煤粉燃燒器上方共設(shè)置了10個(gè)燃燼風(fēng)噴嘴，前后墻各為5只，燃燼風(fēng)保證NOX排放控制在設(shè)計(jì)要求的范圍之內(nèi)。在正常運(yùn)行期間，燃燒器和燃燼風(fēng)噴口的總風(fēng)量應(yīng)滿足燃料燃燒要求爐膛出口的過(guò)量空氣。在BMCR工況下，爐膛出口的過(guò)量空氣系數(shù)是1.19，燃燒器區(qū)域的過(guò)量空氣系數(shù)為1.05。爐膛出口(省煤器)氧量信號(hào)用于調(diào)整所要求的總風(fēng)量。燃燒器區(qū)域的過(guò)量空氣系數(shù)是隨鍋爐負(fù)荷變化的，并受投運(yùn)磨煤機(jī)數(shù)量的影響。燃燒器區(qū)域的風(fēng)量是指經(jīng)過(guò)燃燒器進(jìn)入鍋爐的風(fēng)量，包括運(yùn)行燃燒器的一次風(fēng)，二次風(fēng)，未運(yùn)行燃燒器的漏風(fēng)/冷卻風(fēng)和所有燃燒

7、器的中心風(fēng)。停運(yùn)燃燒器的漏風(fēng)/冷卻風(fēng)量約為BMCR負(fù)荷下該風(fēng)室二次風(fēng)量的12%。停運(yùn)燃燒器的漏風(fēng)量是由二次風(fēng)擋板最小位置決定的，并隨著該負(fù)荷下熱二次風(fēng)道與爐膛負(fù)壓之間的壓差而變化。根據(jù)氧量信號(hào)操縱燃燒器風(fēng)室風(fēng)量和燃燼風(fēng)量?jī)烧叩谋壤?，使燃燼風(fēng)系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)趨勢(shì)最小。(四)直流鍋爐給水控制鍋爐給水系統(tǒng)配置了一臺(tái)35%容量的電動(dòng)泵和兩臺(tái)50%容量的汽動(dòng)泵。首先用電動(dòng)給水泵進(jìn)行鍋爐啟動(dòng)，用給水操縱臺(tái)中的啟動(dòng)控制閥調(diào)整給水流量。一旦該閥開(kāi)啟約75%，給水操縱臺(tái)中的主管路隔離閥緩慢開(kāi)啟并切換到單獨(dú)由給水泵轉(zhuǎn)速控制。當(dāng)主隔離閥完全開(kāi)啟時(shí)，啟動(dòng)控制閥緩慢關(guān)閉。MFT時(shí)給水控制閥和隔離閥關(guān)閉，汽動(dòng)給水泵甩負(fù)荷，運(yùn)行人

8、員啟動(dòng)電動(dòng)給水泵，必要時(shí)可以打開(kāi)啟動(dòng)控制閥。兩臺(tái)汽動(dòng)泵運(yùn)行時(shí)，一臺(tái)泵甩負(fù)荷，備用泵自動(dòng)啟動(dòng)，負(fù)荷降低至80%。燃燒率、減溫水量、汽機(jī)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度保持不變的情況下，給水流量擾動(dòng)增加時(shí)，由于直流鍋爐中工質(zhì)是一次強(qiáng)迫通過(guò)受熱面的，在達(dá)到穩(wěn)定流動(dòng)后，進(jìn)入的給水量應(yīng)等于送出的蒸汽流量，故給水流量增加時(shí)蒸汽流量也是增加的，其延遲很小。但是因?yàn)闋t內(nèi)供熱量未變，給水量增加使得加熱區(qū)和蒸發(fā)區(qū)變長(zhǎng)而過(guò)熱區(qū)變短，增加的給水量先要填補(bǔ)加熱區(qū)的增長(zhǎng)的空間，而且增加的水量變成蒸汽要經(jīng)過(guò)共質(zhì)流動(dòng)及傳熱過(guò)程，所以蒸汽流量是逐漸上升的。由于燃燒率沒(méi)有變動(dòng)，而給水量的增加使過(guò)熱區(qū)減少了，同時(shí)蒸汽流量增加，從而使過(guò)熱汽溫在經(jīng)過(guò)一段較

9、長(zhǎng)的遲延后，單調(diào)下降，最后穩(wěn)定在一個(gè)較低的溫度。實(shí)際顯示給水量變化1%，過(guò)熱汽溫度變化10%左右。三、結(jié)語(yǔ)600MW超臨界直流鍋爐以其啟停速度快、負(fù)荷變化快的特點(diǎn)已逐步發(fā)展成為我國(guó)調(diào)峰主力機(jī)組，對(duì)該機(jī)型的運(yùn)行特性應(yīng)更深入的了解，在實(shí)際運(yùn)行中更為合理和精確的控制機(jī)組運(yùn)行。參考文獻(xiàn)1汪祖鑫.超臨界壓力600MW機(jī)組的啟動(dòng)和運(yùn)行M.北京：中國(guó)電力出版社，1996.作者簡(jiǎn)介：李伯伙(1981-)，男，廣東清遠(yuǎn)人，廣東火電工程總公司助理工程師，研究方向：熱能動(dòng)力工程。直流鍋爐的技術(shù)特點(diǎn)(1) 適用于亞臨界和超臨界以及超超臨界壓力鍋爐。(2) 取消汽包，能快速啟停。與自然循環(huán)鍋爐相比，直流爐從冷態(tài)啟動(dòng)到滿

10、負(fù)荷運(yùn)行，變負(fù)荷 速度可提高一倍左右。(3) 直流鍋爐啟動(dòng)時(shí)約有30%額定流量的工質(zhì)經(jīng)過(guò)水冷壁并被加熱，為了回收啟動(dòng)過(guò)程的工質(zhì)和熱量并保證低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)水冷壁管內(nèi)有足夠的重量流速，直流鍋爐需要設(shè)置專(zhuān)門(mén)的啟動(dòng) 系統(tǒng)，而且需要設(shè)置過(guò)熱器的高壓旁路系統(tǒng)和再熱器的低壓旁路系統(tǒng)。加上直流鍋爐的參數(shù)比較高，需要的金屬材料檔次相應(yīng)要提高，其總成本不低于自然循環(huán)鍋爐。(4) 鍋爐本體金屬消耗量最少，鍋爐重量輕。一臺(tái)300MW 自然循環(huán)鍋爐的金屬重量約為5500t 7200t，相同等級(jí)的直流爐的金屬重量?jī)H有4500t5680t，一臺(tái)直流鍋爐大約可節(jié)省金屬 2000t。加上省去了汽包的制造工藝，使鍋爐制造成本降低。

11、(5) 系統(tǒng)中的汽水分離器在低負(fù)荷時(shí)起汽水分離作用并維持一定的水位，在高負(fù)荷時(shí)切換為純 直流運(yùn)行，汽水分離器起到一個(gè)蒸汽聯(lián)箱的作用。(6) 水冷壁的流動(dòng)阻力全部要靠給水泵來(lái)克服，這部分阻力約占全部阻力的25%30%。所需 的給水泵壓頭高，既提高了制造成本，又增加了運(yùn)行耗電量。(7) 為了達(dá)到較高的重量流速，必須采用小管徑水冷壁。這樣，不但提高了傳熱能力而且節(jié)省 了金屬，減輕了爐墻重量，同時(shí)減小了鍋爐的熱慣性。(8) 水冷壁的金屬儲(chǔ)熱量和工質(zhì)儲(chǔ)熱量最小，即熱慣性最小，使快速啟停的能力進(jìn)一步提高， 適用機(jī)組調(diào)峰的要求。但熱慣性小也會(huì)帶來(lái)問(wèn)題，它使水冷壁對(duì)熱偏差的敏感性增強(qiáng)。當(dāng)煤質(zhì)變化或爐內(nèi)火焰偏斜

12、時(shí)，各管屏的熱偏差增大，由此引起各管屏出口工質(zhì)參數(shù)產(chǎn)生較 大偏差，進(jìn)而導(dǎo)致工質(zhì)流動(dòng)不穩(wěn)定或管子超溫。(9) 為保證足夠的冷卻能力和防止低負(fù)荷下發(fā)生水動(dòng)力多值性以及脈動(dòng)，水冷壁管內(nèi)工質(zhì)的重量流速在MCR 負(fù)荷時(shí)提高到2000 /(*s)以上。加上管徑減小的影響，使直流鍋爐的 流動(dòng)阻力顯著提高。600MW 以上的直流鍋爐的流動(dòng)阻力一般為5.4MPa6.0MPa。(10)低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，給水流量和壓力降低，受熱面入口的工質(zhì)欠焓增大，容易發(fā)生水動(dòng)力不穩(wěn)定。由于給水流量降低，水冷壁流量分配不均勻性增大;壓力降低，汽水比容變化增大;工質(zhì)欠焓增大，會(huì)使蒸發(fā)段和省煤段的阻力比值發(fā)生變化。(11)汽溫調(diào)節(jié)的主要方式是調(diào)節(jié)燃料量與給水量之比，輔助手段是噴水減溫或煙氣側(cè)調(diào)節(jié)。由 于沒(méi)有固定的汽水分界面，隨著給水流量和燃料量的變化，受熱面的省煤段、蒸發(fā)段和過(guò)熱段長(zhǎng)度發(fā)生變化，汽溫隨著發(fā)生變化，汽溫調(diào)節(jié)比較困難。(12)水冷壁可靈活布置，可采用螺旋管圈或垂直管屏水冷壁。采用螺旋管圈水冷壁有利于實(shí)現(xiàn) 變壓運(yùn)行。(14)變壓運(yùn)行的超臨界參數(shù)直流爐，在亞臨界壓力范圍和超臨界壓力范圍內(nèi)工作時(shí)，都存在工 質(zhì)的熱膨脹現(xiàn)象。并且在亞臨界壓力范