300MW单元机组过热汽温控制系统设计

课程设计说明书

题目：300MW单元机组过热汽温控制系统设计

课程设计（论文）任务书

摘要

过热蒸汽温度自动控制的任务是维持过热器出口蒸汽温度在允许范围内，并且保护过热器，是使管壁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，过热蒸汽温度过高或过低都会显著地影响电厂的安全性和经济性。

文章主要根据已知的300MW单元机组过热蒸汽流程设计串级过热气温分段控制系统。在进行设计的同时先了解过热气温的特性，选择合适的调节器，再对其控制系统的调节器参数进行整定，在参数整定时主要采用内外回路分别进行整定的方法。然后根据控制系统的设计原则进行设计，使系统控制过热气温的能力达到实际生产的要求，从而保证机组的安全稳定地运行。研究内容主要集中在以下几方面：

第二章是过热汽温控制系统的分析和整定及过热蒸汽流程.首先说明过热汽温控制系统的任务,然后信号校正,其中信号校正又包含过热气温的校正和蒸汽流量的校正以及减温水流量的校正.最后介绍了过热蒸汽流程。

第三章是300MW单元机组过热汽温控制系统分析.内容有过热汽温控制系统方案包括系统的设计、原理分析。并说明该过热汽温控制系统采用了前馈-串级分段控制方案,与普通的控制系统相比,既可克服内、外各种扰动,又可克服两侧汽温在调节过程中的相互干扰和影响,提高了蒸汽参数的稳定性。维持过热器出口温度在允许的范围之内，并且保护过热器，使管壁温度不超过允许的工作温度，而最终达到设计要求。

关键词：300MW单元机组；过热汽温控制系统；串级过热汽温控制系统

目录

第一章过热汽温控制系统 (1)

1.1 过热汽温控制的任务 (1)

1.2 过热汽温控制对象的静态特性 (1)

1.3过热汽温控制对象的动态特性 (2)

1.4 串级过热汽温控制系统的结构和工作原理 (4)

1.5控制系统的整定 (5)

第二章过热汽温分段控制系统 (8)

2.1 串级过热蒸汽流程 (8)

2.2 300MW单元机组过热汽温控制系统方案 (8)

2.3 300MW单元机组过热汽温控制系统分析 (8)

参考文献 (12)

第一章过热汽温控制系统

1.1过热汽温控制的任务

过热蒸汽温度自动控制的任务是维持过热器出口蒸汽温度在允许范围内，并且保护过热器，使管壁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，过热蒸汽温度过高或过低都会显著影响电厂的安全性和经济性。过热蒸汽温度过高，可能造成过热器、蒸汽管道和汽轮机的高压部分金属损坏，因而过热汽温的上限一般不应超过额定值5℃。过热蒸汽温度低，又会降低全厂的热效率并影响汽轮机的安全经济运行，因而过热汽温德下限一般不低于额定值10℃。过热汽温的额定值通常在500℃以上例如高压锅炉一般为540℃，就是说要使过热汽温保持在540℃±5℃的范围内。

1.2 过热汽温控制对象的静态特性

1.锅炉负荷与过热汽温的关系

锅炉负荷（一把可用总分量代表）增加时，炉膛中燃烧的增加，但炉膛中的最高温度没有多大变动，炉膛辐射放热量相对变化不大，使得炉膛出口烟温增高。这说明负荷增加时，每千克燃料的辐射放热百分率减少；而在炉膛后的对流换热区中，由于烟温和烟速的提高，每千克燃料的对流放热百分率将增大。因此，对于对流式过热器来说，当锅炉的负荷增加时，出口气温的稳态值升高；辐射式过热器则具有相反的气温特性，即当锅炉负荷增加时，会使出口气问的稳态值降低。两种过热器的串联配合，可以取得较平的气温特性，但在一般采用这两种过热器串联的锅炉中，过热器出口的蒸汽温度，在某个负荷范围内，随锅炉负荷的增加将有所升高。

2.过剩空气系数与过热气温的静态关系

过剩空气量改变时燃烧生成的烟气量亦改变，然而所有对流受热面吸热改变，而且对离锅炉出口较远的受热面影响显著。目前大多数锅炉的过热器均以对流吸热为主，当增大过剩空气量时，将使过热气温上升。

3.给水温度与汽温的关系

提高给水温度将使过热汽温下降，这是因为产生每千克蒸汽所需的燃料量减少了，流经过热器的烟气量也减少了。因此，是否投入高压给水加热器会使给水温度相差很大，这对过热气温有明显影响。

4.燃烧器的运行方式与过热气温的静态关系

在炉膛内投入高度不同的燃烧器或改变燃烧器倾角(再热器温调节的需要)会影响

炉内温度分布和炉膛出口烟温，因而也会影响过热气温，火焰“中心”相对提高时，过

热汽温将升高。

5.进入过热器的蒸汽的热焓与过热汽温的静态关系

一定压力下，过热器入口蒸汽焓值增加，将使出口汽温增加；采用喷水减温时，喷水量增加，进入过热器的蒸汽热焓降低，过热气温将下降。同一负荷下，当锅炉汽包压力较低时，进入过热器蒸汽的饱和蒸汽焓值比较高压力下的饱和蒸汽的焓值要高，但从汽包产生的蒸汽量却减少了，所以出口主汽温将增加。

6.其它因素与过热汽温的静态关系

（1）受热面清洁程度。过热器之前的受热面发生积灰或结渣时，进入过热器的烟温升高，因而使过热器的汽温上升，而过热器本事发生积灰或结渣将使过热汽温下降。

（2）饱和蒸汽用量。当锅炉的吹灰器或其它辅机使用饱和蒸汽时，为了供应饱和蒸汽就需要增加燃料，其结果将使过热汽温升高。

（3）排污量。排污对过热汽温的影响和使用保护蒸汽一样，但由于排污水的焓较低，故影响较小。

（4）燃烧性质对过热汽温的影响。当由煤粉改燃油时，由于炉膛内的辐射吸热百分率增大，过热汽温将降低。

（5）尾部烟道中再热汽温控制挡板位置对过热汽温有较大的影响。例如，当关小再热器烟道挡板（一般相应增大过热器挡板）时，过热汽温会升高。

1.3过热汽温控制对象的动态特性

过热气温调节对象的动态特性是指引起过热气温变化的扰动与气温之间的的动态

关系。影响过热器出口蒸汽温度变化的因素很多，如蒸汽流量变化，燃烧工况的变化，锅炉给水温度的变化，进入过热器的蒸汽温度变化，流经过热器的烟气温度和流速变化，锅炉受热面结垢等。归纳起来，主要有三个方面：

1﹑蒸汽流量（负荷）扰动下过热汽无奈对象的动态特性。其特点是：有滞后、有

较小。总的汽温将随负荷增加而升高。其阶跃响应曲线如惯性、有自平衡能力、且c T

图1-1。

2﹑烟气热量扰动下的过热汽温的动态特性。其特点是：有迟延、有惯性、有自平衡能力。它的阶跃响应曲线如图1-2所示。