关键词：直流；过热温度；设计
1.影响过热汽温的因素
影响过热汽温的因素主要有燃水比，锅炉燃水比是影响主汽温最根本的因素，锅炉燃水比增大，过热汽温升高；给水温度，给水温度降低，蒸发段后移，过热段减少，过热汽温下降；过量空气系数，过量空气系数增大，锅炉排烟损失增大，工质吸热量减少，主汽温下降，由于对流吸热量的比例增大，即再热器吸热量增大，过热器吸热量减少，汽温下降；火焰中心位置，火焰中心移动，再热器吸热量的变化和锅炉效率的变化将引起过热器吸热量的变化，火焰中心位置上移，主汽温下降；受热面玷污或结渣，过热器沾污或结渣将使受热面吸热量减少，主汽温下降。
2 燃水比控制系统设计与分析
锅炉的启动系统为带再循环泵式启动系统，内置式启动分离器布置在锅炉的前部上方，其进口为水平烟道侧墙出口和水平烟道对流管束出口连接管，下部与贮水箱相连。在直流负荷（30%BMCR）以下，汽水混合物在启动分离器中分离，蒸汽从分离器顶部引出到顶棚包墙和过热器中，分离下来的水经分离器进入贮水箱中。当贮水箱中的水位在正常范围内，水经再循环泵排入到省煤器入口的主给水管道中，进行再循环；当水位高于正常水位时，通过打开溢流管的溢流调节阀将水排至疏水扩容器中。
针对本锅炉来说，过热蒸汽温度是由煤水比和两级喷水减温来控制。煤水比的控制点选在汽水分离器出口，原因是：能快速反应燃料量的变化，当燃料量增加时，水冷壁最先吸收燃烧时放出的辐射热量，分离器出口温度的变化比依靠对流热量的过热器快得多；选在两级减温器之前，基本不受减温水流量变化的影响，即使减温水量大幅度变化，按锅炉给水量=给水泵入口流量-减温水量，中间点温度送出的调节信号仍保证正确的调节方向；在锅炉负荷在 30%～100%MCR 范围内，汽水分离器出口始终处于过热状态，温度测量准确 、灵敏。总之，汽水分离器出口温度能更早、更迅速、不受其它因素影响而反映出主蒸汽温度变化趋势。
当汽水分离器湿态运行,锅炉的控制方式为汽水分离器液位及最小流量控制。当汽水分离器干态运行,锅炉的控制方式转为主蒸汽温度控制及给水流量控制。在给水控制系统中一般采用串级控制,以汽水分离器出口作为中间点, 控制策略的特点为超临界压力锅炉的中间点选在汽水分离器出口；正常的汽水分离器出口温度是汽水分离器压力的函数，作为第一修正信号；以过热器的总喷水流量与给水流量的比值作为给水控制系统的第二修正信号。因为，此比值也间接反映了燃水比的变化，比值偏高，说明中间点的焓值偏高，引入此信号的目的是将过热器的喷水流量控制在规定范围内，使喷水减温在任何工况下均保持有可调节余地；当机组过临界压力时,汽水分离器出口附近工质均会经历最大比热区，分离器出口温度随焓值变化很不敏感，不能准确反映燃水比的变化，而此时过热器的总喷水流量与给水流量的比值仍能较好地反映燃水比的变化。
用给水流量控制中间点温度的原因：中间点温度或焓值可用燃料量控制也可用给水流量控制，一般在亚临界直流锅炉，采用中储式制粉系统，用燃料量控制中间点温度或焓值为主要手段；而超临界锅炉，采用直吹式制粉系统，惯性较大，用燃料量控制中间点温度或焓值比用给水流量控制迟延大。而从减少锅炉热应力及锅炉寿命考虑，动态温度控制应优先于压力控制，因此超临界机组以给水流量控制中间点温度或焓值为主要方案。挡板开度修正。由于再热汽温主要是采用挡板开度控制。当挡板开度发生变化时，将破坏过热汽温调节的平衡，因此在给水控制和减温水控制中采用挡板开度对控制信号进行修正。其修正的目的是，当过热器侧烟气挡板开大而再热器侧烟气挡板关小时，减少给水量，增加减温水量；而开度变化方向相反时，刚好相反。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆实际给水流量信号为省煤器入口流量加喷水量再减去分离器疏水量。
3 过热器喷水减温控制系统设计与分析
控制系统设计通常考虑较多的是被控对象的数学特征，即其数学模型，由于这些数学特征和模型的抽象性，控制策略大都是基于数学方法的。但在一些场合，基于被控对象和过程物理机理的控制策略可以不需要复杂的计算和补偿环节，更简单和有效。下面两级的过热汽温控制策略主要是基于过程的物理机理，系统结构简单，可改善过热汽温这种大惯性对象的控制性能，可适应大范围负荷变化的需要。
过热器两级减温控制原理基于双回路控制。外层慢速回路基于前馈与锅炉响应的匹配，而内层快速回路基于常规的 PID 调节器控制。其中 G2(S)为导前区传递函数。针对本锅炉来说，喷水取自高加出口。每级减温器喷水量为该负荷下的 3%主蒸汽流量。系统在35%～100%BMCR 负荷范围内维持出口汽温在561～576℃之间。在 20%BMCR 负荷以下不允许投一级喷水，在 10%BMCR 以下不允许投二级喷水。如果喷水调节阀关闭超过10秒之后且过热汽温低于控制的设定值，则每个截止阀自动关闭。若截止阀关闭则减温水调节阀自动关闭。
3.1 一级过热器喷水减温控制系统设计与分析
一级过热器喷水减温控制系统是通过Ⅰ级减温水流量的控制，使屏式过热器出口汽温维持在设定值 ，以保护屏式过热器管壁不致超温，同时配合高温过热汽温控制系统的工作。外层慢速回路控制屏式过热器出口蒸汽温度，内层快速回路通过控制一级减温水流量来保证屏式过热器入口蒸汽温度达到要求值。一级 A 侧与B侧控制原理相同，下面以A侧为例介绍过热器喷水减温控制系统工作原理， 屏式过热器出口蒸汽温度设定值采用用运行人员手动设定和系统自动设定两种方式。在自动设定方式下，屏式过热器出口温度设定值以经过 PTn 惯性环节的二级减温器出口温度信号与期望的二级减温器温度降之和为基础，并受锅炉负荷允许的屏式过热器出口温度的限制。屏式过热器入口蒸汽温度的设定值由外层慢速回路给定。外层慢速回路根据以下主要因素预测维持或达到所设定的二级减温器入口温度所要求的一级减温器出口所需的温度。
3.2 二级过热器喷水减温控制系统设计与分析
二级过热器喷水减温控制系统是通过Ⅱ级减温水流量的控制，使末级过热器出口汽温即主汽温维持在规定范围内，并保护末级过热器管壁不致超温。外层慢速回路控制末级过热器出口蒸汽温度，内层快速回路通过控制Ⅱ级减温水流量来保证末级过热器入口蒸汽温度达到要求值。二级 A 侧与 B 侧控制原理相同，下面以A侧为例介绍过热器喷水减温控制系统工作原理。
末级过热器出口汽温设定采用运行人员手动设定和系统自动设定两种方式 。在自动设定方式下，经过焓值解耦回路修正的锅炉负荷的函数，末级过热器出口汽温实测值以及经过速率限制的末级过热器出口汽温实测值这三者中的小选值作为低负荷时的汽温设定值。当此温度设定值距离额定温度 5℃范围内时，设定值自动切换到额定温度并保持不变。MFT 时恢复到先前的方式。末级过热器入口汽温的设定值由外层慢速回路给定。二级过热器喷水减温系统原理与一级过热器喷水减温系统原理基本相同。外层慢速回路根据以下主要因素预测维持或达到所设定的末级过热器出口温度所要求的末级过热器入口所需的温度。
4结论
过热汽温的控制任务是维持过热器出口汽温在允许范围内，并且使过热器温度不超过允许的工作温度。过热蒸汽温度是锅炉运行质量的重要指标之一。过热蒸汽温度是全厂工质温度的最高点，也是金属壁温的最高处。如果蒸汽温度过高，容易烧坏过热器，会引起汽轮机高压部分过热，严重影响机组安全运行；而蒸汽温度过低，则会影响全厂热效率，引起汽轮机末级蒸汽湿度增加，甚至使之带水，严重影响汽轮机安全运行。因此，在锅炉运行中必须严格控制过热蒸汽温度在给定值附近。
参考文献：
[1]张丽香，王 琦.大型火电机组控制技术丛书-模拟量控制系统[M].北京：中国电力出版社，2006.
[2] 夏明.超临界机组汽温控制系统设计[J].中国电力，2006,32(3):74-77
作者通讯地址：山东省滨州市滨北办事处 大唐滨州发电公司 梁帅华（18705436977）
论文作者:梁帅华
论文发表刊物:《中国电业》2019年16期
论文发表时间:2019/11/29
标签：温度论文; 过热器论文; 锅炉论文; 蒸汽论文; 慢速论文; 分离器论文; 汽水论文; 《中国电业》2019年16期论文;