600MW超临界W形火焰锅炉机组给水控制策略分析

第33卷第12期2011年12月华电技术HuadianTechnologyVo1．33No．12DeC．2011600MW超临界W形火焰锅炉机组给水控制策略分析郭同书，赵明，朱能飞，李雷(1．国电南京自动化股份有限公司，江苏南京210032；2．华电四川珙县发电有限公司，四川宜宾6~60)摘要：分析了华电四川珙县发电有限公司600MW超临界w形火焰燃煤发电机组的特点，介绍了超临界机组的对象特性、控制难点及给水调节系统的任务、结构和控制策略，在原设计调节系统的基础上进行了改进和优化，实际应用效果良好。关键词：直流锅炉；w形火焰锅炉；超临界机组；给水控制；燃料、给水比控制中图分类号：TK223．52文献标志码：B文章编号：1674—1951(2011)12—0004—041机组概况华电四川珙县发电有限公司(以下简称珙县发电公司)一期工程为2×600MW超临界燃煤发电机组。锅炉为东方锅炉股份有限公司设计的w形火焰、超临界直流锅炉。额定工况下过热蒸汽压力为25．4MPa，温度为571℃；再热蒸汽进、出口压力分别为4．28MPa和4．10MPa，进、出口蒸汽温度分别为311oC和569oC。汽轮机为东方汽轮机厂生产的600MW超临界参数、中间一次再热、三缸四排汽、单轴、双背压、凝汽式汽轮机，额定功率为600MW，机前主蒸汽压力和温度分别为24．2MPa和566℃。该工程采用TCS3000分散控制系统(DCS)，包括模拟量控制系统(MCS)、炉膛安全监控系统(FSSS)、顺序控制系统(SCS)等1O个子系统。数字电液控制系统(DEH)采用东汽一日立H5000M系统，给水泵汽轮机电液调节系统(MEH)包含在TCS3000系统中。1机组于2011年2月完成168h试运行，控制系统投入良好、品质优良。直流锅炉给水调节系统是满足机组能量需求、响应负荷变动的重要途径，也是控制主蒸汽温度的一个最基本手段。现以该工程给水调节系统为例，分析直流锅炉给水调节系统的特点。2W形火焰直流锅炉对象及控制特性2．1W形火焰锅炉特性珙县发电公司机组是国产600MW超临界w形火焰锅炉的首次成功运用。w形锅炉由下部的拱形燃烧室和上部的辐射炉膛组成，前后突出的炉顶收稿日期：2011—08—16构成炉拱，煤粉喷嘴及二次风喷嘴装在炉拱上并向下喷射。煤粉气流向下流动扩展，在炉膛下部与二次风、乏气相遇经过180。的转弯向上流动进而形成w形。由于炉膛设计结构、较低的一次风率、炉内温度高等特点，w形燃烧方式对无烟煤及挥发分低于12％的劣质煤而言，在煤种适应性、稳燃能力、燃烧效率、负荷调节性能等方面具备明显的优势¨。但由于存在直流锅炉的蓄热相对较小，参数耦合严重，w形锅炉在配风不当时容易引起区域结渣，国内对w形锅炉在运行、管理等方面经验不足等因素_2J，珙县发电公司对机组控制系统的性能提出了更高的要求。2．2直流锅炉的对象特性直流锅炉的结构特点主要表现在受热面和汽水系统上。直流锅炉没有汽包，锅炉给水依靠给水泵的压头依次通过加热、蒸发和过热受热面变成过热蒸汽。各受热面之间没有固定的分界点，随着锅炉负荷和工况的变动，各受热面长度也会相应发生变化。2．2．1燃料、给水比控制的意义稳态工况下锅炉一次工质的热平衡式Hg～+Q1，(1)式中：H为过热蒸汽的焓；为人FI给水的焓；Q为一次工质的有效吸热量；g为给水流量。Q1=qmrQdy叼，(2)式中：q为燃料量；Q为单位体积烟气的放热量；叼为锅炉热效率；为一次工质占锅炉内有效吸热量的份额。当锅炉正常运行或工况变化不大时，其热效率叼和一次工质吸热份额变化不大，假定人口给水焓不变，则由式(1)和式(2)可以得到第l2期郭同书，等：600MW超临界W形火焰锅炉机组给水控制策略分析．5．△Ⅳ=fAqmr—Aqvss1(日一Hs)。(3)、qmrqvss对于超临界锅炉采用式(3)估算，当燃料量和给水量的比值偏差为10％时，过热汽温的变化可达100clC，可见燃料量和给水量的变化对直流锅炉过热汽温的影响很大。因此，为了保持一定的汽温，必须保证燃料、给水的匹配，即保证=Aqvg=qvgAqvg。㈩g+因此，保证燃料、给水比是维持过热汽温稳定的基础和关键，也是直流锅炉给水调节系统的一个最重要的目标和特征。2．2．2直流锅炉水动力特性直流锅炉与汽包锅炉最大的不同是水冷壁的水动力系统。直流机组采用定压运行还是滑压运行，与直流锅炉的水动力特性和汽水特性密切相关J。(1)水动力的多值性。锅炉水冷壁的水动力特性是指当炉内热负荷一定时，水冷壁中工质的流量与压差的关系，即△p=g)，其中g是质量流量。水动力的多值性是指平行工作的水冷壁管道在同样压差下对应多个不同的流量的情况。直流锅炉产生水动力多值性的最主要原因是加热段和蒸发段的共同存在以及蒸汽和水比容的差异。一般情况下，压力越