超临界直流锅炉控制系统的特点及控制方案
直流锅炉的特性及运行调整
直流锅炉的特性及运行调整(一）、直流锅炉的特点：水的临界点22.115MPa、374.15℃，大于这个压力，超临界机组。
蒸汽压力超过27MPa，超超临界火电机组。
由于超临界压力下无法维持自然循环即不能采用汽包锅炉，直流锅炉成为唯一型式。
超临界机组不仅煤耗大大降低，污染物排污量也相应减少，经济效益十分明显。
超临界机组与亚临界汽包锅炉结构和工艺过程有着显著不同，其特点：1、超临界直流炉没有汽包环节，给水经加热、蒸发和变成过热蒸汽时一次性连续完成，随着运行工况不同，锅炉将运行在亚临界或超临界压力下，蒸发点会自发的在一个或多个加热区段内移动，汽水之间没有一个明确的分界点。
这要求更为严格保持各种比值的关系（如给水量/蒸汽量、燃料量/给水量及喷水量/给水量等）。
对直流锅炉来说，热水段、蒸发段和过热段受热面之间是没有固定界限的。
这是直流炉的运行特性与汽包炉有较大区别的基本原因。
2、由于没有储能作用的汽包环节，锅炉的蓄能显著减小，负荷调节的灵敏性好，可实现快速启停和调节负荷，适合变压运行。
但汽压对负荷变动反映灵敏，变负荷性能差，汽压维持比较困难。
3、直流炉由于汽水是一次完成，因而不象汽包炉那样。
汽包在运行中除作为汽水分离器外，还作为煤水比失调的缓冲器。
当煤水比失去平衡时，利用汽包中的存水和空间容积暂时维持锅炉的工质平衡关系，以保持各断受热面积不变。
(二)、直流炉的运行特性动态特性指给水量、燃料量、功率（调门开度）变化而其他条件不变情况下蒸汽流量、汽温、汽压的变化。
1．给水量给水量扰动时，在其他条件不变的情况下，给水量增加。
由于壁面热负荷未变化，故热水段都要延长，蒸汽流量逐渐增大到扰动后的给水流量。
过渡过程中，由于蒸汽流量小于给水流量，所以工质贮存量不断增加。
随着蒸汽流量的逐渐增大和过热段的减小，出口过热汽温渐渐降低，但在汽温降低时金属放出贮热，对汽温变化有一定的减缓作用。
汽压则随着蒸汽流量的增大而逐渐升高。
值得一提的是，虽然蒸汽流量增加，但由于燃料量并未增加，故稳定后工质的总吸热量并未变化，只是单位工质吸热量减小（出口汽温降低）而已。
超超临界直流锅炉控制说明书
超超临界锅炉控制系统说明东方锅炉（集团）股份有限公司深圳东方锅炉控制有限公司目录1．分散控制系统原则 (4)1.1 机组负荷控制 (4)1.2 控制方式 (5)1.3 煤选择 (7)1.4 安全联锁操作 (7)1) MFT时的强制动作 (7)2) 减负荷操作 (8)3) 交叉限制回路 (9)1.5 负荷增加和减少闭锁操作 (12)1) 负荷增加闭锁 (12)2) 负荷减小闭锁 (13)2. 锅炉控制子系统说明 (14)2.1 机组主控 (15)1) 目标负荷设定 (15)2) 负荷变化率设定 (16)3) 频率偏差补偿 (17)4) 负荷上限和下限设定 (18)2.2 锅炉主控/汽机主控 (19)1）汽机主控 (19)2) 锅炉主控 (21)2.3 给水控制 (23)2.4 水－燃料比控制 (26)1)基本燃料程序 (27)2)汽机进汽前燃料减少偏置 (28)3)升温控制 (28)4) 主蒸汽压力控制 (29)5)主蒸汽温度控制 (30)6) 水－燃料比偏置补偿 (31)2.5 主蒸汽温度控制 (32)1) 过热器喷水（两级） (32)2）控制系统概述 (33)2.6 再热器蒸汽温度控制 (35)2)再热器喷水流量控制 (39)2．7风量控制 (40)2．7．1风量控制 (40)2.7.2 燃尽风挡板控制 (44)2.7.3 燃烧器二次风挡板控制 (46)2.7.4燃烧器中心风挡板控制 (49)2.8 压力控制 (50)1)炉膛压力控制 (50)2) 磨煤机入口热风压力控制 (51)2.9 燃油流量控制 (53)1)燃油流量控制 (53)2) 燃料量指令 (53)3) 轻油流量控制阀 (55)4) 轻油压力控制 (57)2.10 磨煤机控制 (58)1) 磨煤机煤量测量回路 (58)2) 煤热量补偿 (59)3) 磨煤机主控 (59)4)磨煤机入口风量控制 (61)2.11启动旁路控制 (65)1）锅炉循环水控制（360阀） (66)2）汽水分离器储水箱液位控制(361 阀) (67)3）汽轮机高压旁路阀(316 阀) (70)4）汽轮机高压旁路喷水控制阀 (71)5）主蒸汽管道疏水阀 (72)6）汽机高压旁路阀在启动时的动作 (73)7）汽机高压旁路阀在停炉时的动作 (74)2.12就地控制回路 (75)1) 吹灰器蒸汽压力控制 (75)2)排气疏水阀控制 (76)1．分散控制系统原则分散控制系统（DCS）利用调节控制技术来控制锅炉的压力、温度和机组负荷。
超临界直流锅炉控制整体介绍
(2) 汽包除作为汽水分离器外，还作为燃水比失调的 缓冲器。
当燃水比失去平衡关系时，利用汽包中的存水和空间
容积暂时维持锅炉的工质平衡关系，而各段受热面积的界 限是固定，使得燃料量或给水流量的改变对过热汽温的影 响较小。因为过热蒸汽温度主要取决于加热段、蒸发段吸 热量与过热段吸热量的比值（Q1＋Q2）：Q3，由于汽包 锅炉各受热面的区域界限是固定的，所以当燃烧率变化时， 即使Q1、Q2、Q3也都发生了变化，但这个比值不会有过 大的改变，因而对汽温的影响幅度较小。
省煤器
水冷壁
过热器
给水
l
加热区 p
h
蒸发区 v
T
过热区
过热蒸汽
图3 直流锅炉原理示意图 p－压力；T－温度；h－焓；v－比容
• 当燃料量增加，给水流量不变时，由于蒸 发所需的热量不变，因而加热和蒸发的受 热面缩短，蒸发段与过热段之间的分界向 前移动，过热受热面增加，所增加的燃烧 热量全部用于使蒸汽过热，过热汽温将急 剧上升。
pT
t
PE
t (a) 燃料量M扰动
t (b) 给水流量W扰动
图5 直流锅炉动态特性曲线
t t t
t t (c) 负荷μT扰动
（１）负荷扰动时，主蒸汽压力的变化没有 迟延，变化很快，且变化幅度较大，这是 因为直流锅炉没有汽包，蓄热能力小。若 负荷扰动时，能保持给水流量不变，就能 减小对过热汽温的影响。
分开，不论负荷、燃烧率如何变化，各受热面的大小是固定不变的。
因此，在控制上具有如下特点：
（1）锅炉蒸发量主要由燃烧率的大小来决定（蒸发量由 加热段受热面的吸热量Q1和蒸发段受热面的吸热量Q2决 定），而与给水流量W的大小无关。所以在汽包锅炉中由 燃烧率调节负荷（实现燃料热量与蒸汽热量之间的能量平 衡），由给水流量调节水位（实现给水流量与蒸汽流量间 的物质平衡地这两个控制系统的工作可以认为是相对独立 的。
超超临界锅炉介绍详解
变压运行锅炉的水冷壁型式。
炉膛水冷壁采用螺旋管圈＋垂直管圈方式【即下部炉膛的水冷壁采 用螺旋管圈（内螺纹管），上部炉膛的水冷壁为垂直】，保证质量流 速符合要求。 水冷壁采用全焊接的膜式水冷壁
水冷壁采用一次中间混合联箱来实现螺旋管至垂直水冷壁管的过渡
垂直水冷壁
螺旋管圈+内螺纹管
漩涡效果 > 重力作用
第三章 主要受热面介绍
• • • • 水冷壁 过热器 再热器 省煤器
• 炉膛四周为全焊式膜式水冷壁，炉膛由下部螺旋 盘绕上升水冷壁和上部垂直上升水 冷壁两个不同 的结构组成，两者间由过渡水冷壁和混合集箱转 换连接。 • 炉膛下部水冷壁（包括冷灰斗水冷壁、中部螺旋 水冷壁）都采用螺旋盘绕膜式管圈。 螺旋水冷壁 管（除冷灰斗采用光管外）采用六头、上升角 60°的内螺纹管。 • 由垂直水冷壁进口集箱拉出三倍于引入螺旋管数 量的管子 进入垂直水冷壁，垂直管与螺旋管的管 数比为 3：1。这种结构的过渡段水冷壁可以把 螺旋水冷壁的荷载平稳地传递到上部水冷壁。
管子内表面充满了液体
垂直水冷壁进口 螺旋水冷壁出口 螺旋水冷壁
• •
采用内螺纹管，提高水冷壁安全裕度 管间吸热偏差小，适应变压运行
3：采用前后墙对冲燃烧方式: 锅炉水冷壁出口温度偏差小 技术特点：
上部炉膛宽度方向上的烟气温度和速度分布
比较均匀，使水冷壁出口温度偏差较小，也 就有利于降低过热蒸汽温度偏差，保证过热
左侧墙
器和再热器的安全性。
左侧墙 4ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ0 前墙 右侧墙 后墙
右侧墙 燃尽风口 流体温度(oC) 400
100%MCR
390
燃烧器
380
最大温差 燃烧方式 切圆燃烧 切圆燃烧(设置节流圈) 对冲燃烧方式
1000MW超(超)临界机组直流锅炉干、湿态转换控制技术分析
电力系统2020.7 电力系统装备丨87Electric System2020年第7期2020 No.7电力系统装备Electric Power System Equipment化输出电压，改善噪音，并以一半的静态电流提供两倍速度。
0PA2277运放器在工作电压内具有良好的性能。
二次侧的电流电压信号在经0PA2277运放处理后，信号中存在大量干扰高频信号，不利于数据处理，需继续对二次侧绕组予以数据滤波。
此次测试系统的一次侧，通入工频50 Hz 的交流电，为低频，变电站现场以高频干扰为主，故选择低通滤波器。
而且，巴特沃兹滤波器的幅频特性较好，被大量应用，本系统应用了二阶巴特沃兹的低通滤波器。
②软件处理。
经硬件处理后，信号里的高频信号已大体滤出，需把采集数据输入STM32F103芯片予以软件处理，互感器一次侧接通工频50 Hz 信号，但信号频率不稳。
所以，设计了自适应频率的跟踪算法，当频率发生变化时，也可准确地进行数据采集，提升数据精度。
先借助迅速傅里叶变换（FFT ）处理信号，算出输入信号频率。
依据采样间隔的频率，对A/D 采样时间做出调整，保证各周期的采样点数相同，确保了采样精度。
3.3 测试方案此次测试系统有测试方案的导入模块，变电站中有很多间隔，各间隔由断路器、隔离开关、电力互感器、电流互感器、避雷器构成。
测试方案以间隔单元作为基础，包括全部种类的互感器、接线模式、测试方法，按照导入的测试方案展开测试，方案可提示操作人员现在测试的互感器种类及接线方式。
依据测试方案给出的互感器类型及接线方式，数据处理模块，对比相应的判据，比较采集信号与判据，进而判定互感器的极性正确与否。
由于不同的变电站适应不同的测试方案，实际工作中，可根据变电站情况，制定多种测试方案，测试时，结合需要进行选择。
工作薄表示Excel 文件名，输入文件名完成搜寻，点击格式转换键，不仅可以转换文件格式，而且还把文件储存于该软件的文件夹，保存后，把txt 文件复制在SD 卡上，数据处理模块由SPI 端口可读取信息，结束测试。
350MW超临界直流锅炉技术特点及相关问题研究
350MW超临界直流锅炉技术特点及相关问题研究摘要：伴随着国民用电量的逐步扩大，火力发电仍然具有其独特的市场份额和作用，是当前生产生活中不可忽视的重要环节，可以为相关行业的发展做出贡献。
目前，市场上对火力发电的使用量和需求量都在增加，但不可忽略的是，在火力发电的应用过程中，要对各种因素进行协调，以减少火力发电在运行中产生的问题和隐患。
关键词：350MW超临界直流锅炉；技术特点；问题研究前言：超临界直流锅炉是一种由多个系统构成的复杂系统，每一个系统都有其特定的作用，只有各个系统发挥作用，才能发挥出最大的作用，一旦其中一个系统发生了失效，将直接影响到整个锅炉的正常运行。
为了防止锅炉发生故障，应根据锅炉的工艺特性，对其进行分析和处理。
随着电网技术的进步，该问题得到了很好的解决。
1超临界直流锅炉的技术特点1.1超临界直流锅炉的测试和调整目的产品的形成对温度有较高的要求，若温度不达标，将导致产品质量与目标产品差别较大，严重时还会产生有害物质。
因此，必须安装汽水分离器，及时地将蒸汽与液体水分离开来，防止蒸汽与液体水影响到锅炉的温度。
除影响气温外，还能有效地控制潮气和湿度。
如果储水罐中的水太湿太干，则会对储水罐中的反应产生影响。
对潮气湿度进行控制的过程就变成了干、湿态转换，在此过程中要对给水进行严格的控制，并对水位进行记录，以便在生产过程中最大程度的保障安全，提高生产效率。
只要有一道工序出错，就会造成无法完成的后果，必须从头再来，这是极大的浪费。
若温度超出控制范围，或湿度未达标，则需调整给水，或调整煤粉输送速度。
1.2超临界直流锅炉吹管的组成+超临界直流锅炉吹风系统是一个结构比较复杂的系统。
超临界直流锅炉由过热器、再热器和其它管路构成。
喷嘴有很多种方式，其中压力对喷嘴效果的影响最大，通常采用稳定喷嘴和减压喷嘴两种方式。
从名称上讲，“恒压法”适合在相对稳定的环境下工作，“降压法”适合在相对复杂、变化较大的环境下工作。
600MW超临界直流锅炉特点分析与运行控制
600MW超临界直流锅炉特点分析与运行控制作者：李伯伙发布时间：2011-04-18 来源：繁体版摘要：600MW超临界直流锅炉以其启停速度快、负荷变化快的特点已逐步成为调峰主力机组，所以有必要对该机型的运行特性进行更深入的了解。
文章对600MW超临界直流锅炉与汽包锅炉差异进行了比较分析，并提出了该系统的运行控制。
一、直流锅炉与汽包锅炉差异1.直流锅炉蒸发受热面内工质的流动不像汽包炉那样，依靠汽水的重度差而形成自然循环来推动。
而是与在省煤器、过热器中的工质流动一样，完全依靠给水泵产生的压头，工质在此压头的推动下顺次通过加热、蒸发、过热过程，水被逐渐加热、蒸发、过热，最后形成合格的过热蒸汽送往汽轮机。
2.锅炉在直流状态运行时，汽水通道中的加热区、蒸发区、过热区三部分之间并没有固定的界线(可以把水在沸腾之前的受热面称为加热区，水开始沸腾到全部变为干饱和蒸汽的受热面称为蒸发区，蒸汽开始过热到全部被加热至额定温度压力的过热蒸汽的受热面称为过热区)。
当给水量、空气量、燃料量和机组负荷有扰动时，此三个区段就会发生移动。
3.直流锅炉的另一个特点是蓄热能力小。
而汽包锅炉则相反，降压速度不能过快，因为压力减小的过快，可能会使下降管中工质发生汽化而破坏水循环。
由于直流锅炉的蓄热能力小，在受到外部扰动时，自行保持负荷及参数的能力就较差，对扰动较敏感，因此对调节系统提出更高的要求。
但是在主动调整锅炉负荷时，由于其蓄热能力小，且允许的压力降速度快，可以使其蒸汽参数迅速地跟上工况的需要，所以能较好的适应机组调峰的要求。
4.直流锅炉在纯直流状态下工作时，蒸发区的循环倍率等于1，而自然循环的汽包锅炉的循环倍率为3～5。
低倍率强制循环锅炉的循环倍率为1.5左右。
5.直流锅炉的金属消耗量小。
与同参数的汽包锅炉相比，直流锅炉可节约20%～30%的钢材。
6.直流锅炉的设计，不受工质压力的限制，可以做成亚临界，超临界，甚至是超临界。
因此制造、安装和运输方便。
超临界直流锅炉机组的控制策略分析
374
的 临 界点 � 时 水 � 会瞬 间 汽化 饱和 水 与 饱 汽 压力 汽温 )受到 汽机 调门 开度 燃料 量 给水 量影
和蒸汽 不存 在二 相区 � 因 此 在 超临 界压 力下 无法 维 响 是 一个 三 输入 三 输 出 的 控制 系 统 其 输 入输 出 持自然 � 循环 不 能采 用汽 包锅炉 直 流锅 炉是 唯一 的 相 互耦合 关联 极强 型式 直 流锅 炉没 有汽 包等 中间 环节 给水 的加 热 蒸
超临界机组的特点
� 使 汽温下 降 导致 蒸汽 流量 增加但 压力 和功 率下 降
超 临界 机组 � 过热 器出 口主 蒸汽 压力 可达 上 当 水 的 状� 态 参 数 达 到 22 .12 9 综 上 直 流 锅炉 机 组的 主 要控 制 参 数 (功 率 蒸
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协调 控制 系统 使 发电 负荷 控制 与锅 炉控 制解
汽 水 一次 性通 � 过 汽 机侧 对直 流锅 � 炉的 影响 远大于 协调 控制 系统 的任 务是 最 大限度 地利 用蓄 能 对汽包 � 锅炉 的影 响 既影 响锅 炉的 出口压 力 还影 响 快 速响应 负荷 变化 给水流 � 量和 汽温 耦 在所 有工 况下 锅炉 指令 均反 映汽 轮机 的能 量需 (2 )锅 炉燃 料扰 动对 压力 汽温 功率 的影 响 燃 � 求 压力 控制 是直 流锅 炉控 制系 统的关 键 压力 反映
1000MW 超超临界直流锅炉运行特性浅析
1000MW超超临界直流锅炉运行特性浅析卜建昌华能玉环电厂，浙江省玉环县大麦屿开发区下青塘 317600；摘要：根据华能玉环电厂4x1000MW超超临界机组的运行特性及在运行中出现的一些问题，特别是由于缺乏超超临界直流锅炉的运行经验，难于掌握直流方式运行的动态特性。
对这些问题进行分析探讨和总结经验，为以后大型超超临界机组的调试及运行提供参考经验。
关键词：超超临界、直流锅炉、干态、湿态、水煤比1引言本文从超超临界直流锅炉运行特性入手，通过启动过程的分析和探讨，为以后大型超超临界机组的调试及运行提供借鉴。
2机组设备概况2.1锅炉设备概况本厂1000MW锅炉是由哈尔滨锅炉厂有限责任公司引进日本三菱重工业株式会社技术制造的超超临界变压运行直流锅炉，型号为HG-2953/27.46-YM1。
其采用П型布置、单炉膛、低NO X PM主燃烧器和MACT燃烧技术、反向双切圆燃烧方式。
炉膛采用内螺纹管垂直上升膜式水冷壁、循环泵启动系统，一次中间再热系统。
调温方式除采用煤/水比外，还采用烟气出口调节挡板、燃烧器摆动、喷水等方式。
锅炉采用平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构，设计煤种为神府东胜煤和晋北煤。
锅炉设计为带基本负荷并参与调峰。
在30%至100%负荷范围内以纯直流方式运行，在30%负荷以下以带循环泵的再循环方式运行。
制粉系统采用中速磨煤机直吹式制粉系统，每台炉配6台磨煤机。
机组配置2×50%B-MCR调速汽动给水泵和一台启动用25%BMCR容量的电动调速给水泵。
旁路系统采用高低压串联旁路，40%容量。
本锅炉在燃用设计煤种时，不投油最低稳燃负荷为35%BMCR。
2.2汽机设备概况汽轮机是上海汽轮机有限公司引进德国西门子技术生产的1000MW超超临界汽轮发电机组。
型号为N1000-26.25/600/600（TC4F）。
型式是超超临界、一次中间再热、单轴、四缸四排汽、双背压、凝汽式、采用八级回热抽汽。
660MW超临界直流锅炉控制分析
660MW超临界直流锅炉控制分析摘要：贵州省习水鼎泰能源开发有限责任公司2×660MW超临界机组控制系统为艾默生公司OVATION分散控制系统，该系统包括了FSSS、MCS、SCS、DAS、ECS等系统。
直流炉中给水变成过热蒸汽是一次性完成的，因此锅炉的蒸发量D不仅决定于燃料量M，同时也决定于给水流量W。
因此，超临界机组的负荷控制是与给水控制和燃料量控制密切相关而不可分的。
关键词：超临界；锅炉；控制1.1 超临界锅炉定义超临界机组是指过热器出口主蒸汽压力超过22.129MPa。
目前运行的超临界机组运行压力均为24～25MPa。
理论上认为，在水的状态参数达到临界点时（压力22.129MPa，温度374℃），水的汽化会在一瞬间完成，即在临界点时饱和水和饱和蒸汽之间不再有汽水共存的二相区存在，二者的参数不再有区别。
1.2 直流炉的工作原理直流锅炉依靠给水泵的压头将锅炉给水依次通过预热、蒸发、过热各受热面而变成过热蒸汽。
直流炉的汽水流程如图1所示。
在直流锅炉蒸发受热面中，由于工质的流动不是依靠汽水密度差来推动，而是通过给水泵压头来实现，工质依次通过各受热面，蒸发量等于给水量，故可认为直流锅炉的循环倍率为1。
图1 直流炉工作原理图2. 超临界直流锅炉的控制特点在直流炉中给水变成过热蒸汽是一次性完成的，因此锅炉的蒸发量D不仅决定于燃料量M，同时也决定于给水流量W。
因此，超临界机组的负荷控制是与给水控制和燃料量控制密切相关而不可分的。
当给水量和燃烧率的比例改变时，直流锅炉的各个受热面的分界就发生变化，从而导致过热汽温发生剧烈的变化。
由此可见，主汽压力与过热汽温构成多变量相关被控对象，可按单回路控制系统设计。
①超临界机组是一个多输入、多输出的被控对象，输入量为给水量、燃料量、送风量，输出量为汽温、汽压和蒸汽流量；②负荷扰动时，主汽压力反应快，可作为被调量；③超临界机组工作时，其加热区、蒸发区和过热区之间无固定的界限，汽温、燃烧、给水相互关联，尤其是燃水比不相适应时，汽温将会有显著的变化，为使汽温变化较小，要保持燃烧和给水量的适当比例；④从动态特性来看，微过热汽温能迅速反应过热汽温的变化，因此可以将该信号来判断给水和燃烧率是否失调；⑤超临界机组的蓄热系数小对压力控制不利，但有利于迅速改变锅炉负荷，适应电网尖峰负荷的能力强。
超临界机组锅炉启动系统特点及分析
超临界机组锅炉启动系统特点及分析(2) 内置式分离器启动系统内置式启动系统指在机组启动、正常运⾏、停运过程中，启动分离器均投⼊运⾏，所不同的是在锅炉启停及低负荷运⾏期间，启动分离器湿态运⾏，起汽⽔分离作⽤；⽽在锅炉正常运⾏期间（负荷⾼于最低直流负荷时，通常为30%BMCR或35%BMCR），从⽔冷壁出来的微过热蒸汽经过分离器，进⼊过热器，此时分离器仅起⼀连接通道作⽤。
内置式启动系统的启动分离器设在蒸发区段和过热区段之间，启动分离器与蒸发段和过热器之间没有任何阀门，系统简单，操作⽅便，不需要外置式启动系统所涉及的分离器解列或投运操作，从根本上消除了分离器解列或投运操作所带来的汽温波动问题，但分离器要承受锅炉全压，对其强度和热应⼒要求较⾼。
内置式分离器启动系统适⽤于变压运⾏锅炉。
⽬前，在世界各国超（超）临界锅炉上，内置式启动系统得到⼴泛应⽤。
内置式的启动系统可分为扩容式（⼤⽓式、⾮⼤⽓式两种）、启动疏⽔热交换器和循环泵（并联和串联两种）⽅式。
⼏种内置式分离器启动系统的简单⽐较见表1。
表1 内置式启动系统的分类由表1可知，启动疏⽔热交换式和带再循环泵的启动系统具有良好的极低负荷运⾏和频繁启动特性，适⽤于带中间负荷和两班制运⾏。
扩容式（⼤⽓式和⾮⼤⽓式）低负荷和频繁启停特性较差，但初投资较前者少，适⽤于带基本负荷的电⼚。
① 简单疏⽔扩容式启动系统在机组启动过程中，启动分离器中的疏⽔经⼤⽓式扩容器扩容，⼆次汽排⼊⼤⽓，⼆次⽔经集⽔箱、疏⽔泵排⾄凝汽器。
启动系统主要由除氧器、给⽔泵、⼤⽓式扩容器、集⽔箱、AN阀、ANB阀及启动分离器等组成。
图2 简单疏⽔扩容器的启动系统在锅炉启动时，分离器⽔位容器建⽴⽔位，此时压⼒为0，点⽕后，炉⽔被加热并逐渐开始蒸发产汽，分离器内开始建⽴压⼒，此时汽压通过汽机旁路门开度来维持和控制，⽔位由分离器排⽔阀控制。
⽴式内置式分离器（或⽔位容器）的⾼度很⾼，主要是由于满⾜⽔位的较⼤波动和便于控制，因为⽴式容器横断⾯积很⼩，单位长度储⽔量不⼤，所以⽔位波动往往很⼤，有时波动量达±5m，甚⾄更⼤⼀些，特别是在炉⽔开始蒸发的阶段，由于⽔冷壁系统产⽣汽⽔膨胀现象，瞬间有⼤⼤多于给⽔流量的⽔涌往分离器，使其⽔位产⽣剧烈波动。
600MW机组超临界直流锅炉的控制策略
600MW机组超临界直流锅炉的控制策略一、超临界直流锅炉的动态特性及其控制系统设计特点与亚临界机组相比，内置式分离器超临界直流锅炉采用联合变压运行方式，在机组的起停过程中(图1)或工况发生大范围变化时，水冷壁工质压力大幅度变化，导致工质的相变点、比容、温度、汽化潜热等都发生较大变化，被控对象的动态特性复杂，控制难度大。
对象动态特性的复杂性主要表现在以下几方面。
(1)超临界压力直流锅炉机组在起、停过程中要经历汽水分离器湿态-干态运行的转换和亚临界与超临界压力运行工况的转换，因此动态特性随负荷变化很大，在不同的运行工况下存在着根本性的差别，呈现出很强的非线性特性和变参数特性。
当汽水分离器湿态运行时，锅炉的动态特性类似于汽包锅炉，被控参数为分离器水位并维持启动给水流量，这时给水流量的变化主要影响的是汽水分离器水位，燃料量的变化主要影响汽水分离器出口蒸汽流量和压力。
当汽水分离器干态运行且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，所要控制的量为蒸汽温度和给水流量，此时由于直流锅炉蒸发受热面的各个区段之间无固定分界线，各参数相互之间的耦合程度远大于汽包锅炉，任何扰动都将导致锅炉出口蒸汽温度、压力和流量同时变化，给水、燃烧和汽温控制之间密切相关，特别在煤水比失调时锅炉出口汽温的变化显著大于汽包锅炉。
当锅炉处于超临界压力工况时，锅炉汽水流程上的任何环节均为单相区段，此时其动态特性类似于过热器或省煤器。
在湿态-干态转换过程中蒸汽温度可能会发生较大变化，应特别注意操作控制。
在亚临界-超临界压力转变过程中，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，因此机组在亚临界压力向超临界压力区域转换过程中的动态特性差异非常显著。
(2)超临界直流锅炉蓄热能力小，惯性较小，对外界扰动的响应速度要快于亚临界机组，容易超温超压。
但在对电网调峰要求的适应能力、机组正常运行时的变负荷能力和快速起/停能力等方面超临界机组优于亚临界机组。
直流炉控制
超临界直流炉控制策略特点一、超临界直流炉机组特点当蒸汽压力提到高于22.1Mpa时就称为超临界机组，如果蒸汽压力超过27Mpa，则称为超超临界火电机组。
由于超临界压力下无法维持自然循环即不能采用汽包锅炉，直流锅炉成为唯一型式。
随着锅炉朝着大容量参数的方向发展，超临界机组日益显示其诸多优点，不仅煤耗大大降低，污染物排污量也相应减少，经济效益十分明显。
超临界机组与亚临界汽包锅炉结构和工艺过程有着显著不同，其控制具有如下一些特点：1、超临界直流炉没有汽包环节，给水经加热、蒸发和变成过热蒸汽时一次性连续完成，随着运行工况不同，锅炉将运行在亚临界或超临界压力下，蒸发点会自发的在一个或多个加热区段内移动，汽水之间没有一个明确的分界点。
这要求控制系统更为严格保持各种比值的关系（如给水量/蒸汽量、燃料量/给水量及喷水量/给水量等）。
2、由于没有储能作用的汽包环节，锅炉的蓄能显著减小，负荷调节的灵敏性好，可实现快速启停和调节负荷，但汽压对负荷变动反映灵敏，变负荷性能差，汽压维持比较困难。
3、直流炉由于汽水是一次完成，因而不象汽包炉那样。
汽包在运行中除作为汽水分离器外，还作为燃水比失调的缓冲器。
当燃水比失去平衡时，利用汽包中的存水和空间容积暂时维持锅炉的工质平衡关系，以保持各断受热面积不变。
这使得直流炉汽机与锅炉之间具有强烈的耦合特性，整个受控对象是一多输入多输出的多变量系统。
二、超临界机组的控制策略超临界机组的发电负荷在电网中的比重正在稳步上升，电网要求超临界机组能调峰运行，其控制策略应保证机组良好的负荷响应性和关键运行参数的稳定。
直流锅炉作为一个多输入、多输出的被控对象，其主要输出量为汽温、汽压和蒸汽流量（负荷），其主要的输入量是给水量、燃烧率和汽机调门开度，由于是强制循环且受热区段之间无固定界限，一种输入量扰动将对各输出量产生作用，与汽包炉相比，其控制策略最大的区别在于：协调控制系统、给水调节系统、减温调节系统。
超临界直流锅炉控制
（ ． 国水 电崇信发 电有 限责任公 司 ， 肃 崇信 ７ ４ ０ ２ 哈 尔滨锅 炉厂有 限责任公 司， １中 甘 ４０ ０；． 黑龙江 哈 尔滨 １０ ４ ） ５ ００
摘 要 ： 绍 了超 临 界 直 流 锅 炉 的启 动 系 统 结 构 特 点 ， 要 功 能 、贮 水 箱 水 位 控 制 原 理 和 控 制 模 块 ， 介 主 ， 阐述 了超
水 冷壁 ， 焰角 下 降管 ， 折 折焰 角 回路 ， 环泵 ， 循 去省 煤 器 的再循 环 管 。注 意 ： 离 器 引 出管 和分 离 器 分 可 以不 充 满水 。贮 水箱 应充 至本 生水 位 。
旦循 环泵 启 动 并 且 达 到 了本 生 流 量 （ ５ ３ ％ Ｂ Ｒ） 烧器 逐步 点火 。 ＭＣ 燃
表 １ 锅 炉 蒸 发 量 与 省 煤 器 流 量对 应表
Ｋｅ ｒ ｙ ｗｏ ｄｓ：ｕ ｒ ｒｔｃ ｌ ｏ ｃ ｓ ｐｅ ｃ ｉｉａ ； ｎ ｅ—ｔ ｒ ｕ ｈ； ｏ ｔｏ ｌ ｈ ｏ ｇ ｃ ｎ ｒ ｌ ｎｇ； ｏｌ ｒ ｉ ｂｉ ｅ
０ 引 言
超 临界 直 流锅 炉 在 较 高 的压 力 下 运 行 ， 且 并 适 用 于各种 变压 工况 ， 易于蒸 汽 温度 的控 制 ， 具有 较 高 的锅炉 效 率和 可靠 性 。本 生点 或本 生 流量 是 在 这个 流量 下锅 炉 由再 循环 运行 方 式转 变成 直 流
超临界直流锅炉自动控制技术研究
对于 超临 界机 组 控制 而 言 ， 轮 机 的控 制 与亚 汽
临界机组类似 ， 超临界与亚临界锅炉控制差异 ， 主要 是直 流锅 炉和 汽包锅 炉控 制 的差别 。随 着机 组容量
的增 大和参数 的提 高 ， 临 界 比 亚 临界 控 制 技术 更 超
加 复杂。
高加给水通过省煤器进入水冷壁 ， 水冷壁 出 口
位， 宜采用 手 动控制 且关 闭溢 流 阀 ；
流量控 制 对 锅 炉 口的 主 蒸 汽 温 度起 到 粗 调 的作
用 。给水 流量为 串级控 制 系统 。给 水流量控 制 南两
带负 荷 阶段 ： 当分 离 器 口压 力 大 于 ２ Ｐ ， ０ Ｍ ａ 超 驰关 闭 水 箱溢 流 门 ， 它 阶段 常规 ＰＤ控 制 或 其 Ｉ 折 线 函数控 制 。
１温度 运行在 正 常值 ） ＝ ／
２ ２ １ 控 制原 理 ： 临界 机组 中的给水 流量控 制 是 ． ． 超 针 对锅 炉 ｝ 口主蒸 汽温 度进 行粗 调的重 要手 段 。锅 Ｉ ｛
量 的 目的 。
分 离器液位运 行在 正常值 ） 控制 原理 ： 流锅 炉 有 湿 态运 行 和干 态运 行 两 直
种 Ｔ况 ， 当存湿 态运 行时 ， 为蒸汽 流量 小于最 小 给 因
水 流量 ， 以必须 汽水 分 离 器 分离 ｍ 的蒸 气进 入过 所 热器 ， 而水 则经 过调 节 门疏放 到扩 容器 中 ， 如果 分离 器 下端储水 箱 的液 位 太 高 则会 使 蒸 汽 中带 水 ， 果 如 太低 则 容易造 成省 煤 器 汽 化 ， 炉 受热 面 的安 全 受 锅
到影 响 。
汽 泵控 制阶段 ， 当机 组负荷 允许 时 ， 汽泵 投入运
火电厂集控运行专业《超临界直流锅炉控制手段》
超临界直流锅炉控制手段
• •
• • •
总体要求： 1、给水与燃料比率协
烟
气 挡 板
喷 水
煤 水 比
•燃烧
•给煤 •配风
•磨煤机 •给煤机
调
•再热汽温 •过热汽温
2、风煤比率协调
•水燃煤比控制
主要内容
1 子工程一 直流炉控制特点
1 超临界直流锅炉控制任务 2 超临界直流锅炉控制对象 3 超临界直流锅炉控制手段
2 子工程二 直流炉控制方案
主要内容
3 超临界直Biblioteka 锅炉控制手段1总体控制要求 2 负荷控制手段 3 汽温控制手段
超临界直流锅炉控制手段
1、总体控制要求 直流锅炉控制系统中，最主要的是给水控制系统和燃料控制系统，这 两个控制系统的正确协调动作和配合，使锅炉的负荷到达要求值，也 使过热汽温根本稳定。 1〕当负荷改变时，给水流量和燃料量同时按比例协调变化，这不仅满 足了负荷改变的要求，同时维持过热汽温根本不变。 2〕当负荷不变时， 那么保持给水量与燃料量之比稳定不变。以稳定 负荷和汽温。
超临界直流锅炉控制手段
2、负荷控制手段 〔1〕负荷扰动时，主汽压力反响迅速，没有迟延，而且变化幅度较 大。功率信号、主汽压力信号均可作为直流锅炉负荷控制系统的被 控量。 〔2〕由于燃料量和给水流量的变化都对输出功率〔或汽压〕产生明 显影响，所以对于直流锅炉的负荷控制就有燃煤水比控制、水燃煤 比控制两种不同的原那么性方案。
超临界直流锅炉控制手段
2、负荷控制手段 〔1〕燃煤水比控制 燃水比控制系统，即用燃料量调 整主汽压或功率，给水流量跟踪 燃料量，然后，再由某一个反映 两者是否成适当比例的信号来校 正给水流量。
超临界机组控制方案说明
超临界机组控制方案说明1．超临界机组模拟量控制系统的功能要求超临界机组相对于亚临界汽包炉机组，有两点最重要的差别：一是参数提高，由亚临界提高至超临界；二是由汽包炉变为直流炉。
正是由于这种差别，使得超临界机组对其控制系统在功能上带来许多特殊要求。
也正是由于超临界机组与亚临界汽包炉机组这两个控制对象在本质上的差异，导致各自相对应的控制系统在控制策略上的考虑也存在差别。
这种差别在模拟量控制系统中表现较为突出。
此处谨将其重点部分做一概述。
1.1 超临界锅炉的控制特点(1)超临界锅炉的给水控制、燃烧控制和汽温控制不象汽包锅炉那样相对独立，而是密切关联。
(2)当负荷要求改变时，应使给水量和燃烧率（包括燃料、送风、引风）同时协调变化，以适应负荷的需要，而又应使汽温基本上维持不变；当负荷要求不变时，应保持给水量和燃烧率相对稳定，以稳定负荷和汽温。
（3）湿态工况下的给水控制——分离器水位控制，疏水。
（4）干态工况下的给水控制-用中间点焓对燃水比进行修正，同时对过热汽温进行粗调。
（5）汽温控制采用类似汽包锅炉结构，但应为燃水比+喷水的控制原理，给水对汽温的影响大；给水流量和燃烧率保持不变，汽温就基本上保持不变。
1.2 超临界锅炉的控制重点超临界机组由于水变成过热蒸汽是一次完成的，锅炉的蒸发量不仅决定于燃料量，同时也决定于给水流量。
因此，超临界机组的负荷控制是与给水控制和燃料量控制密切相关的;而维持燃水比又是保证过热汽温的基本手段;。
因此保持燃/水比是超临界机组的控制重点。
本公司采用以下措施来保持燃/水比：（1）微过热蒸汽焓值修正对于超临界直流炉，给水控制的主要目的是保证燃/水比，同时实现过热汽温的粗调，用微过热蒸汽焓（或中间点温度）对燃/水比进行修正，控制给水流量可以有效对过热汽温进行粗调。
(2) 中间点温度本工程采用过热器入口温度（即中间点温度）对微过热蒸汽焓定值进行修正。
当中间点温度过高，微过热蒸汽焓定值立即切到最低焓，快速修改燃/水比、增加给水量。
超临界直流锅炉的给水控制与汽温调节
超临界直流锅炉的给水控制与汽温调节众所周知，过热蒸汽温度与再热蒸汽温度直接影响到机组的安全性与经济性。
蒸汽温度过高可能导致受热面超温爆管，而蒸汽温度过低将使机组的经济性降低，严重时可能使汽轮机产生水冲击。
超临界直流锅炉的运行调节特性有别于汽包炉，给水控制与汽温调节的配合更为密切，下面谈一下自己的认识。
根据锅炉的运行方式、参数可分为三个阶段；第一启动及低负荷运行阶段，第二亚临界直流炉运行阶段，第三超临界直流炉运行阶段。
每个阶段的调节方法和侧重点有所不同。
1 第一阶段：锅炉启动及低负荷运行阶段不同容量的锅炉其转干态直流运行的最低负荷有所不同，一般在25%～35% BMCR 之间，在湿态情况下，其运行方式与强制循环汽包炉是基本相同的。
汽水分离器及贮水罐就相当于汽包，但是两者容积相差甚远，贮水罐的水位变化速度也就更快。
由炉水循环泵将贮水罐的水升压进入省煤器入口,与给水共同构成最小循环流量。
其控制方式较之其它超临界直流锅炉（不带炉水循环泵，贮水罐的水经361 阀直接排放至锅炉疏扩、除氧器、凝汽器等）有较大不同，控制更困难。
给水主要用于控制贮水罐水位，炉水循环泵出口调阀控制省煤器入口流量保证锅炉的最小循环流量，贮水罐水位过高时则通过361 阀排放至锅炉疏水扩容器。
此阶段汽温的调节主要依赖于燃烧控制，通过投退油枪的数量及层次、调节炉前油压、减温水、烟气挡板等手段来调节主再热蒸汽温度。
在第一阶段水位控制已可投自动，但是大多数锅炉的水位控制逻辑还不够完善，只是单纯的控制一点水位，还没有投三冲量控制，当扰动较大时水位会产生较大的波动，甚至根本无法平衡。
此阶段要注意尽量避免太大的扰动，扰动过大及早解除自动，手动控制。
根据经验，炉水循环泵出口360 阀一般不投自动（以防360 阀开度过大BCP 电机过流），在启动时保持一恒定的给水流量（适当大于最小流量），用电动给水泵转速和给水调旁来控制贮水罐水位。
缓慢增加燃料量，保持适当的升温升压率,储水罐水位在某一点逐渐下降，361（360）阀逐渐关小直至全关, 中间点过热度由负值升高变正，机组即进入直流运行状态，是一个自然而然的过程，此时只要操作均匀缓慢，不使压力出现太大波动，就能实现自然过渡。
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离器湿、 干态运行转换。在湿态运行时， 锅炉的控制 参数为分离器的水位及维持启动的给水流量； 干态
运行时， 锅炉为温度控制和给水流量控制。在湿 、 干 态转换时， 会发生蒸汽温度的变化， 故应保持蒸汽温 度的稳定。（ ） ２ 亚临界和超临界压力工况的转换。 在临界压力工况点附近， 存在最大比热区。此时汽 水性质、 工质定压比热变化很大， 工质温度对烩值变 化不敏感。由于亚、 超临界区工质物性的差异， 使超
别控制 Ａ ，Ｎ Ｂ三个液位控制阀。这三个液位 Ａ Ａ ，Ｎ Ａ 控制阀由 １ 套液压控制系统控制， 开启时间很快， 而 且通流量也足够大， 从而完全能满足疏水的排放。 这３ 个疏水阀的动作与分离器水位的关系见图ｌ ３ ０ 个阀在动作开度上都有一定的重叠度， 以改善水位、
控制疏水排放的特征。
临界机组在亚、 超临界区转换时， 动态特性的差异尤
２ Ｚｅａｇ ｖ ｃ ｌ ｔ Ｐｗｒ ｉ Ｉ ｔ ｔ Ｈ ａｇ ｏ Ｃｙ ３００） ． ｊｎ Ｐ ｉ ｉ Ｅ ｃｉ ｏｅＤｓｎ ｉ ｅ ｕｎｚ ｕ ， ０４ ｈｉ ｒ ｎａ ｌ ｒ ｏ ｅ ｃ ｅｇ ｎ ｔ ， ｈ ｉ １ ｓｕ ｔ ［ ｂｔ ｃ ｈ ｄｎｍｃ ｒ ｔｓ ｃｎｏｓ ｔ ｆ ６０ ｓ ｅ ｒｃ ｐ ｓ ｒｏｃ 一ｈ ｕｈ ｅｅｕ ｐ ｗｈ ｒ ｌ － Ａ ｓａ ］ ｅ ａ ｉｃ ａｅ ａｄ ｔｌ ｅ ｏ ０ Ｍ ｕ ｒｉ ａ ｒｓ ｅ ｅ ｔ ｇ ｂｉｒ ｉ ｅ ｉ ｉｅ ａｓｒ ｒｔ Ｔ ｙ ｈ ｃｒ ｎ ｏ ｒ ｙ ｍ ａ ｓ ｒ Ｗ ｐ ｃｔ ｌ ｕ ｎ ｉ ｅ ｏ ｒ ｏ ｑ ｐ ｄ ｎ ｎ ｔ ｌ ｔ ｔ ａ ｔ ｕ ｃｎ ｌ ｒａｖｌｃｍ ｌａ ｄ Ｔｅ ｅ ｎｅｏｔ ｃｎ ｌ ｅ ｓ ｅｎ Ｓ ｂｉｒ ｓａ ｄｕ ｂｉｒ ｔ ｆ ｄａ ｒ ｔｌ ｐ ｔ ａ ｅ ｔｅ ｏ ｐｃ ｅ． ｄｆｅｃｓ ｈ ｏｔ ｓ ｔ ｂｔ ｅ ｔ Ｐ ｌ ａｄ ｍ ｍ ｌ ａ ｈ ｅ ｗｔ ｃｎ ｏ ｒ ｒ ｌｉ ｙ ｉ ｔ ｈ ｉ ｒ ｏ ｅ ｆ ｆ ｒ ｙ ｍ ｅ ｅ ｏ ｓ ｗ ｈ ｅ ｏｅ ｎ ｔ ｒ ｏｅ ｒ ｅ ｅ ｏ ｒ ｅ ｅ ｅ ｏ ｓ ｔ ａｄ ｉ ｓａ ｔ ｐｒｕ ｃｎｏｓ ｔ ． ｅｇ ｏｔｓ ｔｌ ｅ ｅｏｇ ｃｎｉ ｒｉ ｓｏｌｂ ｇ ｅ ｔｔ ｃｎ ｌ ｅｆ ｙｅ ｎ ｍ ｎ ｍ ｅ ｔｅ ｔｌ ｅ Ｉ ｄｓｎ ｈ ｃｎｏｓ ｔ ｎｕｈ ｓ ｅ ｔｎ ｕ ｅ ｎ ｈ ｏｔ ｍｄｓ ｓｍ ａ ｔ ｅ ａ ｒ ｏ ｒ ｙ ｍ ｎ ｉ ｆ ｏ ｒ ｙ ｍ ｅ ｍ ｓ ｉ ｓ ｏ ｄ ａｏ ｈ ｄ ｉ ｏ ｖ ｅ ｒ ｏ ｏ ｏ ｒ
锅炉负荷
Ｆ －喷水流量／
给水流量之 比
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 制中间点温度或烩值为主要方案。
３２２２ 水流量需求信号的产生 ．．．
与汽包炉不同， 给水流量需求信号主要根据总 燃料量决定 ， 在此基础上加上燃烧器摆角修正 、 分离 器出口 温度修正、 分离器出口温度微分信号就产生 了给水流量需求信号。 ３２２３ 实际给水流量信号的产生 ．．． 实际给水流量信号是有省煤器人口流量加上喷 水量再减去分离器疏水量产生。 给水流量需求指令送到给水泵转速控制器， 通 过改变给水泵转速来维持给水流量。 ３３ 过热蒸汽喷水减温控制系统 ． 为获得较好的主蒸汽品质， 对于直流锅炉， 必须 用保持燃水比作为维持过热器出口汽温的主要粗调 手段 ， 用喷水减温作为细调手段。本文所讨论的对 象， 在后屏过热器的人 口和末级过热器的人 口设有 两级喷水减温器 ， 两级减温水的控制原理基本相同。 现以 屏式过热器（ 以下简称屏过） 汽温控制系统为 例加以说明， 屏过汽温控制系统如图 ３所示。其采 用的控制方案有如下特点。
为显著。 １４ 超临界机组蒸汽参数的特点 ． 为了获得更高的热效率， 超临界机组的蒸汽系
数更高。当机组主汽压力达到３ Ｍ ａ ０ 以上时， Ｐ 多采 用二次中间再热， 这使系统复杂化， 导致机组控制特
性更加复杂。
通过 Ａ Ｂ阀的 Ｎ 疏水是通往除氧器的， 正常运行 时， 分离器压力很高， 为保证除氧器的安全， Ａ Ｂ 在 Ｎ 阀及隔离阀上都加上联锁保护。当除氧器压力大于 一定值时， 此门将强制关闭， 只有当除氧器压力降至 一定值以下， 才允许重新开启。 ３２２ 汽水分离器干态运行时， ．． 锅炉的控制方式 转为控制主蒸汽温度及给水流量。给水控制系统如
生较大变化。以下叙述内置式分离器的６０ 超 ０Ｍ Ｗ 临界直流锅炉的控制系统。
１ 超临界直流锅炉的被控对象特点
超临界直流锅炉与汽包锅炉及亚临界直流锅炉 相比， 其动态特性更复杂， 控制更困难。其动态特性 随负荷大幅变化， 在不同运行工况下， 动态特性差别 极大， 呈现出强非线性和变参数特性。超临界直流 锅炉动态特性的特点如下。 １１ 内置式汽水分离器湿态运行时的特点 ． 锅炉负荷小于３％时， ５ 超临界锅炉水冷壁流量 最小 ， 所产生的蒸汽量小于最小水冷壁流量 ， 汽水分 离器湿态运行。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
梦ｍ；冲”入１ 开 “６７ｍ“：Ｎ 开 ＼４ｍ；４ Ｂ ， 朴 ．ｍ 阀 １２ ＇ １ｍ ７ ． ： ． ： ２ ３ ２
１ ０ ８ ６ ４ ２ １ ２
一 ｌｏ ｏ
图 １ 疏水阀的动作与分离器水位的关系
第３ 期
分 离 器压 力
超临界直流锅炉控制系统的特点及控制方案
第２ 卷 第 ３ ７ 期
２０ ０ ６年 ３月
电 力 建 设
Ｅ ｅ ｔｉ Ｐ ｗ ｒ ｎ ｔｕ ｔ ｎ ｌｃｒ ｏ ｅ Ｃ ｓ ｃｉ ｃ ｏ ｒ ｏ
Ｖ ｌ２ Ｎ ． ｏ． ７ ｏ ３
Ｍａ，０ ６ ｒ２０
・ 电源技术 ・
超临界直流锅炉控制系统的特点及控制方案
黄红艳，陈华东 ， ２
图２ 所示。其采用的控制方案有如下特点：
阀 门开 度／ ％
２ 超临界直流锅炉控制系统的特点〔 ‘ ］
超临界机组的上述特点， 决定了如采用传统的 线性控制理论设计， 难以获得 良好的控制品质。目 前， 超临界直流锅炉控制系统的设计有如下特点： （） １严格控制燃水比， 保证中间点工质温度或烩值。 （） ２ 各系统间联系较快 ， 调试中要求配比准确， 即普 遍采用前馈控制技术。在 串级系统 中， 前馈和反馈 信号的配 比应尽 可能准确， 以减小主调 的动作。 （） ３ 采用变参数、 变设定值、 解祸技术及基于对象特 性辨识的自 适应控制等技术。（ ） ４ 针对不同运行工 况下对象不同的动态特性， 采用变结构控制技术。
ａｐｃｔｎ ｐ 一ｅｄ ｖｒｂ ｓｔｇ， ａｌｇｉ ａｄ ａ ｅ ｒ ｐｌａｏ ｏ ｒ ｆ ， ａｌ ｅｉ ｓ ｖｒｂ ａ ｓ ｐｒ ｔｓ ｉ ｉ ｆ ｅ ａ ｅ ｎ ａ ｅ ｎ ｎ ａ ｍ ｅ ． ｅ ｉ ｔ ｉ ［ ｅｗ ｒｓ ６０ ｓｐｒ ｉ ａｐ ｓ ｒ ｏｃ 一ｈ ｕｈ ｌ ； ｔｌ ｕ ｓ ｃｎ ｌ ｏｓ Ｋ ｙ ｏｄ］ Ｍ ｕｅ ｒｉ ｌ ｓ ｅ ｅ ｔ ｇ ｂｉｒ ｃｎｏｆ ｔｅ； ｔ ｏｔｎ ０ Ｗ ｃｔ ｒ ｕ ｎ ｃ ｅ ｏ ｒ ｏｅ ｏ ｒ ｅ ｒ ｏ ｒ ｐ ａ ｏ ｉ
给控制系统的设计和调整增加了复杂性。汽水分离 器出口温度由煤水比控制， 如煤水比失调， 锅炉出口
汽温的变化将大于汽包锅炉。 当系统处于超临界压力工况时， 工质的热力学
方案没有特殊之处； ２ 但前 项控制任务使超临界机 组控制方案具有特殊性， 主要表现在给水控制和主
汽温控制的不同。 ３２ 给水控制系统 ．
中图分类号：Ｐ７ ＇５ 文献标识码； 文章编号 ： ０ － ９ ０ ） ００ － Ｔ ２３ ． Ｂ １ ０ ２ （０６ ０ － １ ３ ０ ７２ ２ ３ ０ ０
Ｆａ ｒ ｏＣｎｏＳｓｍ Ｓｐｒｉ ａＯ ｃ 一ｈ ｕｈ ｅｔｅ ｆ ｔｌ ｅ ｏ ｕｅ ｒｉ ｌ ｅ ｔｏｇ ｕ ｓ ｏ ｒ ｙ ｔ ｆ ｃｔ ｃ ｎ ｒ
超临界直流锅炉的 控制方案［ ’ ］
３． １
汽水分离器中没有水， 为干式运行。如系统处于亚
临界压力工况时， 该锅炉的动态特性类似于亚临界 直流锅炉 ， 此时， 蒸发受热面的各个区段间无固定分 界线， 任何扰动将导致锅炉出口蒸汽温度、 压力和流 量同时变化， 各参数相互之间的藕合程度远大于汽 包锅炉。锅炉给水 、 燃烧和汽温控制之间密切相关 ，
由于超临界机组只能采用直流锅炉， 其对电网
调峰的适应能力、 机组正常运行时的变负荷能力和 快速启、 停能力等都优于亚临界机组， 因此， 目前 ６０ 超临界机组已经成为我国电力行业的主力 ０Ｍ Ｗ 机组。但超临界机组的锅炉蓄热能力小， 惯性较小， 对外界扰动的响应速度要快于亚临界机组 ， 容易超 温， 需要快速响应的控制系统和控制策略来保 所以 持精确的输人和输出平衡， 保证机组运行 的稳定性 和经济性。 超临界锅炉根据分离器是否在正常运行时参与 系统工作来进行控制分类， 可分为内置式分离器启 动系统和外置式分离器启动系统。目前， 国内超临 界锅炉主要采用内置式分离器启动系统。内置式分 离器锅炉采用联合变压运行方式， 在机组启、 停或工 况发生大变化时， 水冷壁工质的压力也产生大幅变 化， 导致工质的相变点、 比容、 温度、 汽化潜热等都产
超临界机组控制的基本任务 超临界机组控制的基本任务是： １ 以最快的 （） 速度满足电网负荷调度指令所需的蒸汽量。（ ） ２保 持过热蒸汽和再热蒸汽的参数（ 温度 、 压力） 稳定。 （） ３ 保持最佳的燃烧工况， 使锅炉具有最高的燃烧 效率。（） ４ 保持炉膛负压为给定值。 上述各项任务中， ２ 后 项和汽包锅炉类似， 控制
（． １浙江电力教育培训中心， 杭州市，１０５ ２浙江省电力设计院， ３０ １； ． 杭州市，１ １） ３０ ４ ０
［ 要〕 采用内置式启动控制的６０ 摘 ０Ｍ Ｗ超临界压力螺旋管圈型直流锅炉， 其作为被控对象的动态特性及控制 系统都较复杂。超临界直流锅炉控制系统与汽包炉的不同在于给水控制系统和主汽温控制系统， 在控制系统的设 计中， 要充分考虑采用前馈、 变定值、 变增益、 变参数的控制方案。 ｆ ｈｌ ０ 超临界直流锅炉 控制特点 控制方案 Ｘ ａ ０ Ｗ －键 ６ Ｍ ｌ