摘 要：本文主要分析超超臨界直流鍋爐和汽包鍋爐控制方式的不同點，重點分析了直流鍋爐給水控制策略;燃燒控制策略及協(xié)調(diào)控制策略。

　　關(guān)鍵詞：超超臨界直流爐,水煤比控制,給水控制系統(tǒng),協(xié)調(diào)控制

　　概述

　　華能沁北電廠三期2×1000MW超超臨界機組鍋爐為超超臨界參數(shù)，變壓直流爐、對沖燃燒方式、固態(tài)排渣、單爐膛、一次再熱、平衡通風(fēng)、露天布置、全鋼構(gòu)架。汽輪機為哈爾濱汽輪機廠制造的超超臨界凝汽式汽輪機，采用一次中間再熱、單軸、四缸、四排氣、48級(高壓II+9級、中壓2×7級、低壓4×6級)、八段抽汽結(jié)構(gòu)。DCS和DEH控制系統(tǒng)均采用美國EMERSON 公司的OVATION系統(tǒng)，構(gòu)成一體化的控制。直流鍋爐的燃燒自動、給水自動、協(xié)調(diào)系統(tǒng)相互作用影響，而給水自動控制是核心。

　　1直流鍋爐和汽包鍋爐控制方式的不同點

　　由圖一、二可知：汽包鍋爐汽包水位是汽水分界界面，它依靠汽水的重度差而形成自然循環(huán)來推動受熱面內(nèi)工質(zhì)的流動，通過主汽流量，給水流量、汽包水位三沖量調(diào)節(jié)控制鍋爐給水流量，維持汽包水位在合理范圍內(nèi)，既保證了鍋爐鍋內(nèi)水自然循環(huán)，又使給水流量隨時適應(yīng)主汽流量的變化，滿足機組及電網(wǎng)負(fù)荷變化的需要。鍋爐啟動過程中由于主汽流量和給水流量測量信號尚未建立，所以用單沖量調(diào)節(jié)方式控制給水流量。燃料的燃燒控制由協(xié)調(diào)控制中生成的鍋爐主控指令分別控制給煤、引風(fēng)、送風(fēng)、一次風(fēng)等燃燒調(diào)節(jié)系統(tǒng)。給水和燃燒調(diào)節(jié)保持各自的獨立回路;根據(jù)水--蒸汽性質(zhì)，超臨界以上鍋爐在超過臨界點后，汽水系統(tǒng)只存在水相和汽相兩種狀態(tài)，而水、汽混合的兩相流動狀態(tài)已不存在，為此，超臨界以上鍋爐必須要采用直流爐運行。 鍋爐在直流狀態(tài)運行時，汽水通道中的加熱區(qū)、蒸發(fā)區(qū)、過熱區(qū)三部分之間并沒有固定的界線，當(dāng)給水流量、送風(fēng)量、燃料量和機組負(fù)荷有相應(yīng)擾動時，此三個區(qū)段就會發(fā)生移動。

　　2水煤比控制策略

　　直流鍋爐的核心控制就是給水和燃料的配比控制，當(dāng)鍋爐進(jìn)入干態(tài)運行方式后，機組按照滑壓方式(復(fù)合變壓)運行時，只要將分離器入口蒸汽的過熱度控制在設(shè)計值上，就可以將鍋爐汽水分界面控制在設(shè)計值上，分離器入口蒸汽的過熱度是指分離器入口溫度與分離器壓力對應(yīng)的飽和溫度偏差。直流鍋爐給水和燃料的配比采用以鍋爐主控的輸出通過兩個不同的折線函數(shù)，同時形成給水流量和燃料量的設(shè)定。同時對于水煤比控制的輸出，為修正給水流量和燃料量的配比，可以修正給水流量的設(shè)定或修正燃料量的設(shè)定，也可以按照控制的要求依次修正給水流量和燃料量的設(shè)定。控制好水煤比的關(guān)鍵是合理的機組滑壓曲線選擇及鍋爐主控控制主汽壓力偏差的調(diào)節(jié)品質(zhì)。主汽壓力的波動會影響分離器壓力的波動，從而影響水煤比的調(diào)節(jié)效果。

　　3給水控制策略

　　當(dāng)直流鍋爐運行在濕態(tài)方式時，汽水分離器起到汽水分離的作用，控制上基本可以把它看為一個汽包鍋爐。這時的給水控制系統(tǒng)的任務(wù)就是保持鍋爐最小給水流量不變。機組在啟動過程中，省煤器入口流量來自兩路，再循環(huán)流量和給水旁路流量，再循環(huán)流量的設(shè)定來自分離器水位，旁路閥流量閥用于維持給水流量的設(shè)定(在濕態(tài)過程中)，此時的給水泵在自動狀態(tài)，來維持給水操作臺前后的差壓，當(dāng)給水主閥全開后，汽泵開始給水流量的控制。超臨界以上直流爐干態(tài)的給水控制與汽包爐不同，給水的需求信號主要根據(jù)總?cè)剂狭縼頉Q定。鍋爐主控輸出決定的給水流量，并由鍋爐給水流量設(shè)定的折線函數(shù)修正作為前饋，加上水煤比過熱度的調(diào)節(jié)輸出作為鍋爐給水流量的修正。

　　4協(xié)調(diào)控制策略

　　直流鍋爐在正常運行時不存在汽包，從能量平衡的角度考慮，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)只能以間接能量平衡的方式來控制、采用煤跟水、爐跟機的協(xié)調(diào)控制方式，間接能量平衡是以機前壓力的偏差來衡量機爐能量的平衡性，煤跟水是指鍋爐負(fù)荷在手動時跟蹤給水流量轉(zhuǎn)換的負(fù)荷，在給水手動、燃料主控投入自動后，改變給水流量時，燃料量跟著變化，通過修正燃料量來維持給水與燃料的配比關(guān)系。在過熱度偏差較大時投入對給水設(shè)定的修正，在偏差小時調(diào)節(jié)器輸出不進(jìn)行修正。爐跟機協(xié)調(diào)方式指鍋爐控制主汽壓力來維持鍋爐與汽機的能量平衡，汽機調(diào)節(jié)負(fù)荷，與電網(wǎng)負(fù)荷要求相適應(yīng)。具體控制策略見圖三，機組協(xié)調(diào)控制及主要子系統(tǒng)控制簡圖。

　　在直流鍋爐中，為了保證鍋爐燃燒的安全性和經(jīng)濟性，控制系統(tǒng)設(shè)計了燃料量和鍋爐總風(fēng)量、給水量與燃料量之間的交叉限制。

　　(1)風(fēng)煤交叉限制：根據(jù)當(dāng)前實際的燃料量(經(jīng)系數(shù)修正后)，經(jīng)過折線函數(shù)給出當(dāng)前總風(fēng)量指令的下限;根據(jù)當(dāng)前的總風(fēng)量，經(jīng)過折線函數(shù)給出燃料指令的上限，以確保任何工況下都有足夠的風(fēng)量，保證進(jìn)入爐膛的燃料充分燃燒。風(fēng)煤交叉限制功能是考慮燃燒過程中“富風(fēng)”的控制策略，在實際燃料與設(shè)定燃料取大值后作為風(fēng)量的設(shè)定，保證在任何工況下的總風(fēng)量設(shè)定都不小于燃料量的需求。但為了保證鍋爐的熱效率，通常對風(fēng)量的設(shè)定增加氧量校正。對燃料量的設(shè)定是考慮總風(fēng)量對燃料量設(shè)定及給水流量對燃料量設(shè)定取小值后形成，以確保鍋爐的安全運行。

　　(2)煤水交叉限制：當(dāng)鍋爐進(jìn)入干態(tài)運行時，為了防止給水與燃料出現(xiàn)失調(diào)現(xiàn)象，控制系統(tǒng)采用煤水交叉限制，根據(jù)當(dāng)前實際的燃料量(經(jīng)系數(shù)修正后)給出給水流量的最大值和最小值，使得給水流量指令在上下限之內(nèi)，一旦出現(xiàn)特殊工況，交叉限制功能就能將給水流量自動控制在合理范圍內(nèi)，另外根據(jù)當(dāng)前實際的給水流量給出燃料量指令的最大值，以防止鍋爐受熱面超溫。

　　5.結(jié)束語

　　以上是根據(jù)華能沁北電廠三期5號機組邏輯圖分析出的自動控制策略，該系統(tǒng)自動控制策略將在不同機組調(diào)試、試運、生產(chǎn)中不斷完善，該機組為超超臨界1000WM燃煤汽輪發(fā)電機組之一，該機組一次通過168小時滿負(fù)荷試運行，充分考驗了協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)及各個子系統(tǒng)控制策略的合理性，并經(jīng)過了實踐驗證，該機組的自動控制策略對同類機組的調(diào)試和生產(chǎn)具有一定的借鑒作用，為今后新疆境內(nèi)超臨界以上機組的調(diào)試及生產(chǎn)運行打下了堅實的基礎(chǔ)。