300MW循环流化床锅炉负荷_床温和床压的动态特性分析

(c) 实发功率响应
图 2 汽轮机主控指令阶跃变化时 ,主蒸汽压力和实发功率的动态响应特性 (200 MW 负荷工况)
Fig. 2 Dynamic response characteristics of main steam pressure and act ual power when t here is a step change in main cont rol command
bine ( under 250 MW load condition)
由图 1～图 4 可以看出 ,锅炉主控指令变化后 , 主蒸汽压力 和实 发功 率变 化的 滞后 时间 均在 10 min 以上 ,与普通煤粉炉相比有更大的滞后特性. 因 此 ,采用常规协调控制方案难以适应机组在变工况 下的持续稳定运行 ,这也是目前采用循环流化床锅 炉的电厂普遍存在的问题. 此外 ,在图 2 中当汽轮机 主控指令阶跃升高时 ,实发功率先升高后降低 ,最终 达到稳态时低于初始值 ,这与该试验后期背压解除 自动后的波动有关.
300 M W 循环流化床锅炉负荷 、床温 和床压的动态特性分析
郝勇生1 , 沈 炯1 , 侯子良2 , 张雨飞1 , 董永宁1 , 武建忠3 , 许渊源4
(1. 东南大学 能源与环境学院 ,南京 210096 ; 2. 中国电力工程顾问集团公司 ,北京 100011 ; 3. 蒙西发电厂 ,乌海 016004 ; 4. 临涣中利发电有限公司 ,淮北 235139)
G( s)
=
217. 0 1 + 52s
-
(1
229. 8 + 121s)
2
e-
165s
(8)
(a) 锅炉主控指令阶跃
(b) 主蒸汽压力响应
(c) 实发功率响应
图 3 锅炉主控指令阶跃变化时 ,主蒸汽压力和实发功率的动态响应特性 (250 MW 负荷工况)
Fig. 3 Dynamic response characteristics of main steam pressure and act ual power when t here is a step change in main cont rol co mmand of boiler
循环流化床燃烧技术作为高效率 、低污染 、适应 性广的洁净燃煤技术 ,在全世界越来越受到广泛重 视. 目前 ,国内 300 MW 循环流化床锅炉的建设 、投 运和研究尚处于发展阶段 ,在自动控制等诸多方面 存在很多待研究和解决的问题[123] . 大型循环流化床
锅炉燃烧部分的自动控制是公认的疑难问题 ,其中 以协调控制 、床温控制和床压控制为典型代表.
摘 要 : 基于 300 MW 循环流化床锅炉现场试验数据 ,采用最小二乘法进行拟合推导 ,提出了较为 完整的锅炉负荷 、床温和床压在不同工况下的阶跃响应模型. 在此基础上分析了锅炉负荷 、床温和 床压的动态响应特性 ,阐述了相应的控制难点. 分析结果为 300 MW 循环流化床锅炉的运行和优 化控制提供了参考. 关键词 : 循环流化床锅炉 ; 负荷 ; 床温 ; 床压 ; 动态特性
郝勇生 ,等 :300 MW 循环流化床锅炉负荷 、床温和床压的动态特性分析

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由图 3 (b) 可得主蒸汽压力2锅炉主控传递函数 :
G( s)
=
(1
12. 53 + 407s)
2
e-
210s
(5)
由图 3 (c) 可得实发功率2锅炉主控传递函数为 :
G( s)
=
(1
276. 8 + 410s)
国内相关学者针对中小型循环流化床锅炉的燃 烧特性进行过一定的试验研究 , 并取得了一些成 果[425 ] . 笔者以蒙西发电厂 2 ×300 M W 循环流化床
收稿日期 :2009210223 修订日期 :2009211218 作者简介 :郝勇生 (19782) ,男 ,江苏姜堰人 ,博士研究生 ,主要从事热工自动化 、先进控制方面的研究. 电话 ( Tel . ) :13809022900 ;
图 1 给出了在 200 MW 负荷工况下 ,当锅炉主 控指令发生阶跃变化时 ,主蒸汽压力和实发功率的 动态响应特性. 由图 1 (b) 可得主蒸汽压力2锅炉主控传递函数 :
G( s)
=
(1
20. 2 + 404
s)
3
e
-
358
s
(1)
由图 1 (c) 可得实发功率2锅炉主控传递函数为 :
G( s)
=
(1
399. 4 + 400s)
3
e-
354s
(2)
(a) 锅炉主控指令阶跃
(b) 主蒸汽压力响应
(c) 实发功率响应
图 1 锅炉主控指令阶跃变化时 ,主蒸汽压力和实发功率的动态响应特性 (200 MW 负荷工况)
Fig. 1 Dynamic response characteristics of main steam pressure and act ual power when t here is a step change in main cont rol co mmand of boiler
第 30 卷 第 3 期 2010 年 3 月
动 力 工 程 学 报 Jo urnal of Chinese Societ y of Power Engineering
Vol . 30 No . 3 Mar. 2010
文章编号 :167427607 (2010) 0320175205 中图分类号 : T K323 文献标识码 :A 学科分类号 :510. 80
of t urbine ( under 200 MW load condition)
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第 3 期
行深入分析 ,引入带有预测功能的协调控制方案 ,从 控制角度减少锅炉本身滞后特性带来的不利影响.
由于试验环境和条件 所限 , 负荷 响应 试验 在 200 MW 和 250 MW 2 个负荷点附近进行. 在试验 过程中 ,锅炉主控和汽轮机主控均设置在手动方式. 试验目的是测试锅炉2汽轮机的动态响应特性 ,研究 锅炉所具有的惯性时间和蓄热能力 ,以设计合理的 具有较快负荷响应速度的新型 A GC 控制系统.
第 30 卷
锅炉阶跃响应试验数据为基础 ,同时结合安徽淮北 临涣中利发电有限公司 2 ×300 MW 循环流化床锅 炉的运行经验 ,研究了锅炉负荷 、床温和床压的动态 响应特性. 其中 ,蒙西发电厂锅炉由上海锅炉厂有限 公司制造 ,临涣中利发电有限公司锅炉由哈尔滨锅 炉厂有限责任公司制造 ,该两电厂投运的锅炉均是 引进法国阿尔斯通技术国产化的炉型.
G( s)
=-
78. 12 1 + 744s
(3)
G( s)
=
368. 6 1 + 78s
-
(1
710. 3 + 176s)
2
e-
217s
(4)
图 3 给出了在 250 MW 负荷工况下 ,当锅炉主
控指令发生阶跃变化时 ,主蒸汽压力和实发功率的
动态响应特性.
(a) 汽轮机主控指令阶跃
(b) 主蒸汽压力响应
( under 200 MW load condition)
图 2 给出了在 200 MW 负荷工况下 ,当汽轮机 由图 2 (c) 可得实发功率2汽轮机的主控传递函
主控指令发生阶跃变化时 ,主蒸汽压力和实发功率 数为 :
的动态响应特性. 由图 2 ( b) 可得主蒸汽压力2汽轮机主控传递函 数为 :
1 负荷的动态响应特性
相对于传统煤粉炉而言 ,循环流化床锅炉在燃 烧低热值的煤矸石及煤泥时 ,由于燃料量变化引起 的锅炉负荷和主蒸汽压力的变化更滞后. 因此 ,目前 300 MW 循环流化床锅炉协调控制大多难以在变工 况下稳定投运. 针对此问题 ,有两方面思路建议 :一 方面针对循环流化床的固有特性 ,行业主管部门应 对该类型锅炉的 A GC 指标做出切合实际的调整 , 因为循 环 流 化 床 锅 炉 不 可 能 达 到 传 统 煤 粉 炉 的 A GC 指标 ;另一方面对锅炉负荷的动态响应特性进
2
e-
207s
(6)
图 4 给出了在 250 MW 负荷工况下 ,当汽轮机
主控指令发生阶跃变化时 ,主蒸汽压力和实发功率
的动态响应特性. 由图 4 ( b) 可得主蒸汽压力2汽轮机主控传递函 数为 :
G( s)
=-
22. 16 (1 + 191s) 2
(7)
由图 4 (c) 可得实发功率2汽轮机主控传递函数 :
Dynamic Characteristic s Analysis on Load , Bed Temp erature and Bed Pre ssure of 300 MW Circulating Fluidized Bed Boilers
H A O Yon g2s hen g1 , S H E N J ion g1 , HOU Zi2l i an g2 , Z H A N G Y u2f ei1 , DO N G Yon g2ni n g1 , W U J i an2z hon g3 , X U Y uan2y uan4
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