某电厂循环流化床锅炉给水与出口过热蒸汽减温水

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摘要：对某电厂国产首台300MW循环流化床机组锅炉给水与锅炉出口过热蒸汽减温水自动控制系统较以往150MW循环流化床机组的改进。消除了原有锅炉给水与过热蒸汽减温水自动控制系统存在的不足，解决了循环流化床锅炉由于延时性大给控制带来的困难，保证了机组的安全运行，提高了机组的自动化程度。

关键词：循环流化床；锅炉给水；减温水；自动控制

中图分类号：TM6 文献标识码：A 文章编号：

某电厂国产首台设计容量为2×300MW循环流化床发电机组，锅炉由东方锅炉（集团）股份有限公司设计制造，型号为DG1025/17.45-II16，1025t/h亚临界参数循环流化床汽包炉（带外置床）。由于循环流化床锅炉工艺的特殊性，锅炉水位自动控制系统和出口过热蒸汽温度自动控制系统之间有关联影响，为使控制最佳效果，根据其与以往150MW循环流化床锅炉工艺系统设计上的差异，在原控制系统基础理论上增加了一套PID调节系统，并且修改增加了锅炉给水自动控制系统与出口过热器自动控制系统的耦合控制，使汽包水位和出口过热蒸汽温度能够很好地维持在给定值上，即实现了两系统的解耦控制。

1、150MW循环流化床工艺系统及控制系统分析

150MW循环流化床锅炉给水管道上，主路设计有一个关断型的锅炉主给水电动门，旁路设计有一个旁路给水调节门及旁路给水调节门前后各一个关段型电动门。如图1。

150MW循环流化床锅炉给水与锅炉出口蒸汽减温水自动控制系统的设计是互相独立的，之间没有耦合关系。锅炉给水与减温水自动调节控制逻辑设计如图2、3。

由图2和图3逻辑可以看出，当机组在较高负荷运行时，锅炉给水与减温水自动控制同时投入，其自动调节是独立的，锅炉给水自动控制系统调节的对象是汽包水位，减温水自动控制系统调节的对象是锅炉出口过热器出口汽温，两套控制系统之间没有任何的控制关联关系。如果机组快速升负荷，主蒸汽流量变大，汽包水位下降，给水控制输出快速变大，根据图1可以看出，给水泵出口锅炉给水压力会随之变大，到减温水管道减温水压力和流量也随之变大，此时给减温水自动控制系统减温水流量侧内扰过大，会造成汽温下降过快，较大可能出现减温水调节阀全关时过热器出口汽温还得不到控制的现象，降低了机组的热效率；如果机组快速降负荷，主蒸汽流量减小，锅炉给水流量大于主蒸汽流量，汽包水位升高，锅炉给水自动控制系统输出快速减小，到减温水管道减温水压力和流量也随之变小，此时过热器出口汽温快速上升，较大可能出现减温水调节阀全开时过热器出口汽温还得不到控制的现象。根据以上分析，在机组快速变动负荷时，由于锅炉给水自动控制系统的快速调整从而给减温水自动控制系统造成了较大的扰动，使过热器出口汽温变动过大，对机组的安全运行造成了重大影响。在许多电厂，根据锅炉给水控制系统与出口过热器出口减温水自动控制系统存在的缺陷，而将锅炉给水管道上锅炉主给水电动门改成点动控制，在机组变负荷时，由运行人员手动调整锅炉主给水电动门来调整锅炉过热器减温水压力，从而使过热器出口温度不至于变动过大。

2、300MW循环流化床较150MW工艺系统差异而对自动控制系统的改进

某电厂国产首台设计容量300MW循环流化床发电机组其锅炉给水管道上，较以往150MW循环流化床机组在锅炉给水管道主路跟旁路前增加了一个可调节电动门即主给水憋压阀。如图4。

根据工艺系统设计上的改进，控制系统上也做了相应的调整及改进。在原控制系统基础理论上增加了一套独立的PID调节系统，即增加了给水压力自动控制系统，由主给水憋压阀自动调节锅炉给水压力。在此基础上，锅炉给水自动控制系统与出口过热蒸汽减温水自动控制系统也做了相应的调整。逻辑改进如图5、6、7。

以上可以看出，图5逻辑为新增加的一套独立PID自动控制系统，锅炉给水压力自动控制系统。其设定值为根据机组负荷而对应的锅炉给水压力函数，此函数设定的压力值为根据机组负荷变化时保证足够减温水流量分配的压力值。因为机组在负荷变动的情况下，主汽压力及汽包压力会随之变动，因此锅炉给水压力也应做相应的变动。将此控制系统投入自动以后，主给水憋压阀会根据机组的负荷情况自动调整锅炉给水压力，保证了机组的正常给水压力。

图6为修改后的锅炉给水自动控制系统逻辑。较原来控制逻辑，锅炉给水压力经过耦合系数修正后以减法形式叠加到原锅炉给水自动控制系统主调节器前馈信号。在机组负荷变动情况下，由于主汽压力、汽包压力以及主蒸汽流量的变化，汽包水位也会变动。为了维持汽包水位在给定值，锅炉给水自动控制系统输出也会做相应的调整。前溃信号根据给水压力的变化情况，使给水自动控制系统主调节器提前动作，重新调整了给水流量，消除了由于给水压力变化而对汽包水位造成的扰动。

图7为修改后的锅炉出口过热蒸汽减温水自动控制系统逻辑。修改后逻辑较原逻辑增加了锅炉给水压力经过耦合系数修正后以加法形式叠加到原锅炉出口过热蒸汽减温水自动控制系统主调节器前馈信号。在机组负荷变动的情况下，给水压力的变化会引起出口过热器减温水流量的变化，憋压阀会根据机组负荷情况自动调整给水压力于新的给定值上，出口过热蒸汽减温水自动控制的前馈信号使主调节器提前动作，重新调整减温水流量，能够更加迅速地消除了负荷变动过程中由于给水压力的变化而对减温水侧造成的流量扰动。

3、结束语

经过逻辑改进后，某电厂300MW循环流化床机组锅炉给水与出口过热蒸汽减温水自动控制系统同时投入使用时，锅炉汽包水位与出口过热器汽温都得到了很好的控制，能够维持与给定值在误差允许范围之内。机组正常运行过程中，负荷快速变化时不会由于快速调整汽包水位而对过热器出口汽温造成大范围的波动，实现了锅炉给水与出口过热蒸汽减温水自动控制系统的解耦控制，保证了机组的安全运行，提高了机组的自动化程度。