摘要：火电厂主要运行设备主机包括火力发电厂锅炉、发电机以及汽轮机， 这三大主机联合其他辅助设备共同完成了火力发电整个运行过程，其中主机的运行状况对火力发电厂的综合运行效率影响重大， 直接关乎发电厂的综合发电效率， 对其安全发电的有否意义重大。汽水系统是火力发电厂的生命线，汽水系统的安全稳定运行对于电厂的安全生产、经济运行具有重要意义。对于现代火电厂来说，锅炉、汽轮机和发电机是其三大核心设备。下文中，将就发电厂集控运行中的汽水系统和锅炉控制展开研究。
关键词：发电厂；集控；汽水系统；锅炉控制
前言
随着我国国民经济的进步和电力工业的飞速发展，现代发电厂正向着规模化和集中控制的方向发展。大容量和特大容量的发电厂不断增多。近年来，我国建设的火电厂中，至少为300MW的发电机组，目前还有一批600MW和1000MW的超临界和超超临界机组将投运。火电厂的工作原理即为利用燃料燃烧所产生的热量来加热锅炉中的水，使其受热后成为蒸汽和过热蒸汽，这些具有很大热量的蒸汽推动汽轮机转动，产生的动能带动发电机发电。火电厂的集控运行是指利用计算机、控制、通信、图形显示技术，对火电厂的生产和运行过程进行集中控制，将机、炉、电的控制集合为一体的方法，包括正常情况下的运行状态和参数的监视、紧急情况下的事故处理和启停机控制等。
1、发电厂集控的汽水系统
发电厂主要有三大主系统：燃烧系统、汽水系统和电气系统。其中，发电厂的汽水系统主要由锅炉、汽轮机、凝汽器、加热器、除氧器等组成，包括给水系统、水冷系统和补水系统三个方面。
直流锅炉的工作原理如图１所示，热水段为水未达到沸腾点时的受热面；蒸发段为水由开始沸腾（ｘ＝０）至全部变为干饱和蒸汽（ｘ＝１．０）的区段，过热段为蒸汽由开始过热至额定的过热温度的区段。直流锅炉各加热受热面中的工质在给水索压头的作用下循环流动。并依次经过加热面、蒸发面、过热面，工质也由液态变成气态。直流锅炉相对自然循环锅炉缺少汽包。因此其各个加热面之间均不存在固定的分界点。
图１中的曲线表示各阶段工质的存在状态和参数的改变情况：在加热段，水的烙值巧温度逐步升高，比容也得到了提升，工质的压力由于受到阻力的影响不断下降；在蒸发段，大量的水由于受热而不断蒸发从而使汽水混合物的烙值不断升高，比容快速提升，降低了工质的压力，进而影响到饱和湿度，造成湿度的不断降低；在过热段，蒸汽的洽值变大、比容升高、温度升高而压力则突降。在锅炉运行过程中，受到各方因素的影响工况发生变化，都将进一步改变汽水管道内各点的工质参数，进而影响各个受热面的分布区域。
图1
超临界直流锅炉现多运用具有垂直内螺纹管的管圈水冷壁的压力变化运行的超临界锅炉。经过多年的运行得出，变压运行时具有垂直内螺纹管的管圈水冷壁优越性更强，它不仅结构相对简单易于组装而且阻力不大在各种运行的工况下热应力也不大等先进之处。启动控制系统多采用分离器启动系统，常用的为内置式（正常运行时参与工作）。
2直流炉汽温控制策略
2.1 直流炉的温度控制装置减温
直流炉的温度调节装置由两部分组成，水煤比和水温调节。将水煤比作为首要的调节方式进行研究，发现它的运作过程是用水煤比作为调节汽温、用喷水减温作为调节手段、用汽水分割器出口的公共质量温度作为导前信号等方式进行的。在这个运行过程中，水煤比调试是超临界直流炉汽温的主要调节设备，只有水煤比控制在一定额定值内，才能将直流炉内的汽温控制在规定值内。喷水减温是降低过热温度最好、最快的方式，使用科学的方式安装超临界直流机组调温装置时，安装既方便又快捷。
2.2温度串级控制设备
串级控制设备在控制受热面积和长管道加热方面是最主要的控制方式，它也是火电厂最为重要的温度调节方式。在串级控制设备当中，因为喷水降温系统的加热管道太长，所以导致了减温之后的温度要在一段时间后才能穿过锅炉的出口，因此，使得主蒸汽的温度产生了变化。串级控制设备和导前微分相结合，能增强主回路和设备之间的信号，以此保障各个装置之间的温度保持恒温。
2.3过热器温度的变量控制
超临界直流炉机组在运行时，遇到蒸汽低压负荷，这一因素将影响温度的控制失调。在直流炉运行过程中，主蒸汽流量低压负荷性能产生变化时，导致了过热器运行时间加长，使得过热器上的各个温度节点在温度产生变化之前就发生了变化。如果控制系统不能在发生变化前控制各个温度点的变化，那么对于主蒸汽的温度也不能进行调节。为了能够调节主蒸汽的温度，可以采用过热器中的动态数学模式对各个温度点进行计算和测量，估算出温度点的变化量，依据变化量的数据对主蒸汽的温度进行适当调节。这一调节的过程能够有效增加一、二级喷水减温的启动时间，以防主蒸汽的温度变化过大，导致主蒸汽的控制装置滞后。汽温的调节方式由许多因素组成，包括水煤比、入口蒸汽温度过热、中间点的温度和温差以及内外干扰等综合因素组成。
3、结束语
发电厂的汽水系统和锅炉控制是一个极其复杂的系统，实际的电厂集控运行中，包括锅炉的水位控制、温度控制、节能控制等多个方面，随着计算机、自动控制等4C技术的发展，我国火电厂的集控控制正向着更加智能化的方向发展。
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论文作者:王云鹏
论文发表刊物:《电力设备》2019年第16期
论文发表时间:2019/12/9
标签：温度论文; 锅炉论文; 蒸汽论文; 汽水论文; 发电厂论文; 系统论文; 火电厂论文; 《电力设备》2019年第16期论文;