锅炉技术给水控制特点.pdf

锅炉技术给水控制特点

导读

超临界发电机组以其热能转换效率高、发电煤耗低、环境污染小、

蓄热能力小和对电网的尖峰负荷适应能力强等特点而得到广泛应用，

已经成为我国火力发电的主力机组。给水控制作为过热汽温调节的基

本手段是超临界直流锅炉有别于亚临界汽包锅炉的显著特征。

一、超临界直流锅炉给水控制的特点

超临界直流锅炉没有汽包，工质通过蒸发

受热面过程中全部转换为蒸汽，即循环倍率为

1，且无固定的饱和蒸汽与过热蒸汽的分界点，

整个行程的流动阻力均由给水泵克服。

负荷扰动时，超临界直流炉无汽包，蓄热

能力小，导致主汽压力变化延迟很小，且幅度

较大，但主汽温度变化较小，所以超临界机组

较亚临界机组更适合变压运行。

直流锅炉的一次性通过特性使得工质流和

能量流相互耦合，从而在各个控制回路，如给

水、汽温及负荷控制回路之间存在着很强的非

线性耦合，机炉之间相互关联性强。因此变负

荷过程中，不能单独改变燃烧率或者给水流量，

给水量与燃料量必须以一定的比例协调动作，

即在不同的负荷下要保持一定的煤水比。

过热汽温对给水流量和燃料量的扰动具有

很大的滞后性，这样就必须有一个信号能够迅

速反映出燃料量和给水流量的变化，防止煤水

比失调导致机组超温或者主汽温度急剧下降，

我们一般选取分离器出口温度或者焓值作为这

个表征量。分离器出口的工质处于微过热状态，

在燃料量或给水流量扰动的情况下，微过热汽

温变化的滞后性远小于过热汽温。微过热点前

包括有各种类型的受热面，工质在该点前的焓

增占总焓增3/4左右，此比例在燃水比及其他

工况发生较大变化时变化并不大。同时，中间

点选在两级减温器之前，基本不受减温水流量

变化的影响，即使发生减温水量大幅度变化，

按省煤器入口水量＝给水泵入口流量－减温水

量，中间点送出的调节信号仍保证正确的调节

方向。因此，通过控制微过热点的汽温(或焓

值)，以间接控制出口汽温，是比较好的一个

控制策略。

二、汽水系统的动态特性

超临界直流炉启动直至满负荷过程中要经

历湿态－干态、亚临界－超临界运行工况的转

换，汽水系统动态特性随负荷变化存在很大的

差异，具有很强的非线性和变参数特性。

机组负荷＜30%时，超临界锅炉湿态运行，

此时锅炉的动态特性类似于汽包锅炉，给水流

量的变化主要影响的是汽水分离器液位，而燃

料量的变化主要影响汽水分离器出口蒸汽流量

和压力。

机组负荷＞30%时，超临界锅炉处于干态

运行，汽水分离器仅仅是作为蒸汽流动的通道。

系统处于亚临界压力工况时，锅炉的动态特性

类似于亚临界直流锅炉，蒸汽的饱和与过热之

间并没有一个固定的分界点，给水和燃烧的扰

动将导致主蒸汽温度、压力和流量同时变化，

各参数相互之间的耦合程度远大于汽包锅炉。

煤水比控制中间点焓（或温度），减温水作为

辅助调整措施。

亚临界－超临界转变过程中，由于临界压

力工况点附近存在着最大比热容区，工质定压

比热容变得很大，工质温度随焓值的变化很不

敏感，因此机组亚临界－超临界转变过程中的

动态特性差异非常显著。当系统处于超临界压

力工况时,工质的热力学特性较为均匀，锅炉

的汽水行程可看作一个单相区，此时其动态特

性类似于过热器。

三、超临界机组给水控制策略

1）湿态运行工况下的给水控制

直流炉在湿态工况下类似于汽包炉，分离

器水位是机组湿态时给水的最终控制目标。它

决定着汽水分离器汽水分离的效果是否良好，

控制分离器水位在最佳范围内是锅炉湿态时安

全运行的基础。如果分离器水位过高，则不能

保证汽水分离器能够达到良好的分离效果，很

可能造成过热器带水，汽温下跌，甚至汽轮机

进水等严重事故。相反，若分离器水位过低，

也是达不到良好的汽水分离效果，可能