超臨界鍋爐給水自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)原理及調(diào)節(jié)過程是什么?

【專家解說】：">眾所周知，過熱蒸汽溫度與再熱蒸汽溫度直接影響到機(jī)組的安全性與經(jīng)濟(jì)性。蒸汽溫度過高可
能導(dǎo)致受熱面超溫爆管，而蒸汽溫度過低將使機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性降低，嚴(yán)重時可能使汽輪機(jī)產(chǎn)生水沖擊。
超臨界直流鍋爐的運(yùn)行調(diào)節(jié)特性有別于汽包爐，給水控制與汽溫調(diào)節(jié)的配合更為密切，下面談一下
自己的認(rèn)識。
根據(jù)鍋爐的運(yùn)行方式、參數(shù)可分為三個階段;第一啟動及低負(fù)荷運(yùn)行階段，第二亞臨界直流爐
運(yùn)行階段，第三超臨界直流爐運(yùn)行階段。每個階段的調(diào)節(jié)方法和側(cè)重點(diǎn)有所不同。
1 第一階段:鍋爐啟動及低負(fù)荷運(yùn)行階段
不同容量的鍋爐其轉(zhuǎn)干態(tài)直流運(yùn)行的最低負(fù)荷有所不同，一般在25%~35% BMCR 之間，在濕
態(tài)情況下，其運(yùn)行方式與強(qiáng)制循環(huán)汽包爐是基本相同的。汽水分離器及貯水罐就相當(dāng)于汽包，但是
兩者容積相差甚遠(yuǎn)，貯水罐的水位變化速度也就更快。由爐水循環(huán)泵將貯水罐的水升壓進(jìn)入省煤器
入口,與給水共同構(gòu)成最小循環(huán)流量。其控制方式較之其它超臨界直流鍋爐(不帶爐水循環(huán)泵，貯水
罐的水經(jīng)361 閥直接排放至鍋爐疏擴(kuò)、除氧器、凝汽器等)有較大不同，控制更困難。給水主要用
于控制貯水罐水位，爐水循環(huán)泵出口調(diào)閥控制省煤器入口流量保證鍋爐的最小循環(huán)流量，貯水罐水
位過高時則通過361 閥排放至鍋爐疏水?dāng)U容器。
此階段汽溫的調(diào)節(jié)主要依賴于燃燒控制，通過投退油槍的數(shù)量及層次、調(diào)節(jié)爐前油壓、減溫水、
煙氣擋板等手段來調(diào)節(jié)主再熱蒸汽溫度。
在第一階段水位控制已可投自動，但是大多數(shù)鍋爐的水位控制邏輯還不夠完善，只是單純的控
制一點(diǎn)水位，還沒有投三沖量控制，當(dāng)擾動較大時水位會產(chǎn)生較大的波動，甚至根本無法平衡。此
階段要注意盡量避免太大的擾動，擾動過大及早解除自動，手動控制。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，爐水循環(huán)泵出口
360 閥一般不投自動(以防360 閥開度過大BCP 電機(jī)過流)，在啟動時保持一恒定的給水流量(適當(dāng)
大于最小流量)，用電動給水泵轉(zhuǎn)速和給水調(diào)旁來控制貯水罐水位。緩慢增加燃料量，保持適當(dāng)?shù)纳?br/>
溫升壓率,儲水罐水位在某一點(diǎn)逐漸下降，361(360)閥逐漸關(guān)小直至全關(guān), 中間點(diǎn)過熱度由負(fù)值逐
漸升高變正，機(jī)組即進(jìn)入直流運(yùn)行狀態(tài)，是一個自然而然的過程，此時只要操作均勻緩慢，不使壓
力出現(xiàn)太大波動，就能實(shí)現(xiàn)自然過渡。但是建議361 閥依然投入自動，避免人為疏忽造成水位過高，
造成頂棚過熱器進(jìn)入水。
1.1 在第一階段需要掌握好的幾個關(guān)鍵點(diǎn):
1.1.1 工質(zhì)膨脹:
工質(zhì)膨脹產(chǎn)生于啟動初期，水冷壁中的水開始受熱初次達(dá)到飽和溫度產(chǎn)生蒸汽階段，此時蒸汽
會攜帶大量的水進(jìn)入分離器，造成貯水罐水位快速升高，鍋爐有較大排放量，此過程較短一般在幾
十秒之內(nèi)，具體數(shù)值及產(chǎn)生時間與鍋爐點(diǎn)火前壓力、溫度、水溫度、投入油槍的數(shù)量等有關(guān)。此時
要及時排水，同時減少給水流量，在工質(zhì)膨脹階段附近，應(yīng)保持燃料量的穩(wěn)定，此時最好不要增投
油槍。
1.1.2 虛假水位:
虛假水位在整個第一階段都有可能產(chǎn)生，汽壓突然下降出現(xiàn)的情況較多，運(yùn)行中應(yīng)對虛假水位
有思想準(zhǔn)備，及時增加給水滿足蒸發(fā)量的需要，加強(qiáng)燃燒恢復(fù)汽壓。運(yùn)行中造成汽壓突然下降的原
因主要有:汽機(jī)調(diào)門、高旁突然開大、安全閥動作、機(jī)組并網(wǎng)，切缸過中都有可能造成虛假水位，
這一點(diǎn)和汽包爐是基本相同的。
1.1.3 投退油槍的時機(jī)及速度:
投退油槍時要及時協(xié)調(diào)溝通，及時增減給水。保持一定的燃水比就基本上能維持汽溫的穩(wěn)定。
為保持水位穩(wěn)定，應(yīng)避免在低水位時連續(xù)投入數(shù)枝油槍，或者水位很高調(diào)節(jié)困難時連續(xù)退出油槍。
1.1.4 并網(wǎng)及初負(fù)荷:
機(jī)組并網(wǎng)及負(fù)荷過程中負(fù)荷上升很快，此時應(yīng)加強(qiáng)燃燒，及時增加給水。必要時手動關(guān)小高旁，
穩(wěn)住汽壓避免汽壓下降過大。
1.1.5 給水主旁路切換:
此時應(yīng)保持鍋爐負(fù)荷穩(wěn)定，切換過程中勻速穩(wěn)定，保持省煤器入口足夠流量及貯水罐水位的穩(wěn)
定，必要時排放多余給水。水位下降時及時提高電泵轉(zhuǎn)速，開大調(diào)門。建議切換時就地手動開大給
水主電動門，每開一點(diǎn)，就關(guān)小一點(diǎn)旁路門，可以在相當(dāng)長的時間內(nèi)保持給水主旁路都有一定的開
度，這樣調(diào)節(jié)起來裕度較大，安全性更高。
1.1.6 投入制粉系統(tǒng):
投入煤粉后負(fù)荷會升的很快，貯水罐水位波動很大，很難控制。此時最重要的是要控制好給煤
量和一次風(fēng)量，避免進(jìn)入爐膛的煤粉過多。同時控制好升負(fù)荷速度，及時控制給水，必要時退掉油
槍(尤其是上層油槍)。起磨時提前打開主再熱蒸汽減溫水手動門，聯(lián)系熱工解除減溫水負(fù)荷閉鎖，
必要時投入減溫水控制汽溫，防止超溫及主機(jī)差脹增大。
1.1.7 切換給水泵:
切換給水泵時，保持鍋爐負(fù)荷穩(wěn)定，減少擾動。勻速提高待并泵的轉(zhuǎn)速升高泵出口壓力，在泵
出口壓力接近于母管壓力時打開出口電動門開始供水，同時減少另一臺泵的轉(zhuǎn)速，降低出口流量，
兩臺泵的增減速度要協(xié)調(diào)，保持穩(wěn)定的一個給水流量，加減轉(zhuǎn)速，不可太快、太猛，防止其出口壓
力激增造成另一臺泵出口逆止門關(guān)閉給水流量劇減。切換過程中注意監(jiān)視泵的再循環(huán)閥(最小流量
閥)自動動作正常，時刻注意給水流量的變化，發(fā)現(xiàn)異常及時手動調(diào)整。兩臺汽動給水泵并列運(yùn)行
時盡量保持兩臺小機(jī)轉(zhuǎn)速相同，偏差不要太大。特別要注意的是任何情況下并泵時都要解除給水泵
的自動，防止給水平衡模塊起作用造成給水流量劇減。
1.2 鍋爐點(diǎn)火后要密切監(jiān)視過熱器、再熱器的金屬壁溫和出口汽溫，具體應(yīng)注意以下三點(diǎn):
出口汽溫忽高忽低，說明還有積水，應(yīng)加強(qiáng)疏水;出口汽溫穩(wěn)定上升，說明積水已經(jīng)消除。
各受熱面的金屬壁溫在點(diǎn)火后會出現(xiàn)不均勻現(xiàn)象，如水冷壁一般中間溫度高，兩側(cè)溫度低。這時
不應(yīng)再增加燃料，當(dāng)所有溫度均超過該汽壓下對應(yīng)的飽和溫度40℃，以及各管間最大溫差在50℃以
內(nèi)時，才允許增加燃燒強(qiáng)度。
從增加省煤器入口給水流量到貯水罐水位增加要經(jīng)過比較長的時延，所以在手動控制給水時重
在提前干預(yù)，根據(jù)水位變化速度，蒸汽流量(主汽流量及高旁流量)變化，燃燒情況等提前調(diào)節(jié)，
否則很難調(diào)平衡。此時361 閥可投自動，爐水循環(huán)泵出口調(diào)閥手動保持一定開度，單調(diào)給水，控制
水位，必要時可有一定排放。給水旁路調(diào)閥前后保持一定壓差，但也不應(yīng)太高，以免造成調(diào)門開度
過小工作在非線性區(qū)域，使調(diào)門工作環(huán)境惡劣減少使用壽命。此過程中要始終保持省煤器入口流量
在大于鍋爐MFT 流量以上的一個數(shù)值，一般來說高出100t/h 就可以。隨著負(fù)荷逐漸上升，爐水循環(huán)
泵出口流量逐漸減少直至再循環(huán)電動門打開，應(yīng)注意出口流量突然變化對省煤器入口流量的影響。
現(xiàn)階段電泵轉(zhuǎn)速還是手動控制，所以要及時調(diào)整電泵轉(zhuǎn)速，尤其在大幅度調(diào)整給水流量時，同時要
防止電泵過負(fù)荷，加強(qiáng)對電泵的監(jiān)視，防止電機(jī)繞組溫度、油溫、瓦溫過高、振動過大。
2 第二階段:亞臨界直流運(yùn)行階段
在負(fù)荷大于25%~35%BMCR 以上時鍋爐即轉(zhuǎn)入直流運(yùn)行方式。此后鍋爐運(yùn)行在亞臨界壓力以
下。
鍋爐進(jìn)入直流狀態(tài)，給水控制與汽溫調(diào)節(jié)和前一階段控制方式有較大的不同，給水不再控制分
離器水位而是和燃料一起控制汽溫即控制燃水比B/G。如果燃水比B/G 保持一定，則過熱蒸汽溫度
基本能保持穩(wěn)定;反之，燃水比B/G 的變化，則是造成過熱汽溫波動的基本原因。因此，在直流鍋
爐中汽溫調(diào)節(jié)主要是通過給水量和燃料量的調(diào)整來進(jìn)行。但在實(shí)際運(yùn)行中，考慮到上述其它因素對
過熱汽溫的影響，要保證B/G 比值的精確值是不現(xiàn)實(shí)的。特別是在燃煤鍋爐中，由于不能很精確地
測定送入爐膛的燃料量，所以僅僅依靠B/G 比值來調(diào)節(jié)過熱汽溫，則不能完全保證汽溫的穩(wěn)定。一
般來說，在汽溫調(diào)節(jié)中，將B/G 比值做為過熱汽溫的一個粗調(diào)，然后用過熱器噴水減溫做為汽溫的
細(xì)調(diào)手段。
對于直流鍋爐來說，在本生負(fù)荷以上時，汽水分離器出口汽溫是微過熱蒸汽，這個區(qū)域的汽溫
變化，可以直接反映出燃料量和給水蒸發(fā)量的匹配程度以及過熱汽溫的變化趨勢。所以在直流鍋爐
的汽溫調(diào)節(jié)中，通常選取汽水分離器出口汽溫做為主汽溫調(diào)節(jié)回路的前饋信號，此點(diǎn)的溫度稱為中
間點(diǎn)溫度。依據(jù)該點(diǎn)溫度的變化對燃料量和給水量進(jìn)行微調(diào)。大多數(shù)直流爐給水指令的控制邏輯是
這樣的:給水量按照燃水比跟蹤燃料量，用中間點(diǎn)溫度對給水量進(jìn)行修正。
直流鍋爐一定要嚴(yán)格控制好水煤比和中間點(diǎn)過熱度。一般來說在機(jī)組運(yùn)行工況較穩(wěn)定時只要監(jiān)
視好中間點(diǎn)過熱度就可以了，不同的壓力下中間點(diǎn)溫度是不斷變化的，但中間點(diǎn)過熱度可維持恒定，
一般在10℃左右(假設(shè)飽和溫度最高不是374℃，過臨界后仍然上升)，中間點(diǎn)過熱度是水煤比是否
合適的反饋信號，中間點(diǎn)過熱度變小，說明水煤比偏大，中間點(diǎn)過熱度變大，說明水煤比偏小。在
運(yùn)行操作時要注意積累中間點(diǎn)過熱度變化對主汽溫影響大小的經(jīng)驗(yàn)值，以便超前調(diào)節(jié)時有一個度的
概念。但在機(jī)組出現(xiàn)異常情況時，如給煤機(jī)、磨煤機(jī)跳閘等應(yīng)及時減小給水，保持水煤比基本恒定，
防止水煤比嚴(yán)重失調(diào)造成主蒸汽溫度急劇下降?？傊罕群椭虚g點(diǎn)過熱度是直流鍋爐監(jiān)視和調(diào)
整的重要參數(shù)。
從轉(zhuǎn)入直流到鍋爐滿負(fù)荷，水燃比因煤質(zhì)變化、燃燒狀況不同、爐膛及受熱面臟污程度等不同
有較大變化，一般從7.6~9.0 不等。
如果機(jī)組協(xié)調(diào)性能不好，可在鍋爐轉(zhuǎn)入直流狀態(tài)后手動控制，通過手動增減小機(jī)轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)給
水，控制中間點(diǎn)溫度。負(fù)荷變動過程中，利用機(jī)組負(fù)荷與主蒸汽流量做為前饋粗調(diào)，主蒸汽流量是
根據(jù)調(diào)節(jié)級壓力計算出來的不是很準(zhǔn)確，推薦使用機(jī)組負(fù)荷做為前饋粗調(diào)整用。一般用機(jī)組負(fù)荷(萬
kW)乘以30t，得出該負(fù)荷所對應(yīng)的大致給水流量，然后根據(jù)分離器出口溫度細(xì)調(diào)給水流量。調(diào)整
分離器出口溫度時，包括調(diào)節(jié)給水時都要兼顧到過熱器減溫水的用量，使之保持在一個合適的范圍
內(nèi)，不可過多或過少，留有足夠的調(diào)節(jié)余地。同時還要監(jiān)視好再熱汽溫度、受熱面壁溫等，嚴(yán)防超溫，汽溫也不可過低。
鍋爐升降負(fù)荷過程中，燃料變化很快鍋爐的負(fù)荷波動也較大。當(dāng)使用雙進(jìn)雙出鋼球磨時，從啟
動給煤機(jī)加煤到磨制出煤粉需要20 分鐘左右的時間，停止給煤后磨煤機(jī)內(nèi)仍有較多的存粉，因此給
煤量并不等于實(shí)際進(jìn)入爐膛的煤量，不易及時判斷出此時的升降負(fù)荷速度。推薦看分離器壓力及其
變化速度來控制給水流量。分離器出口溫度建議看到小數(shù)點(diǎn)后的位數(shù)，做曲線時區(qū)間盡量小一些。
再熱汽溫主要靠煙氣擋板來調(diào)整，時滯性較大，一定要提前調(diào)整，在投停高加時要加強(qiáng)對主再
熱汽溫的調(diào)整。
3 第三階段:超臨界直流運(yùn)行階段
在機(jī)組負(fù)荷達(dá)75%MCR 左右時轉(zhuǎn)入超臨界狀態(tài)。從理論上講，機(jī)組過臨界時存在一大比熱區(qū)，
蒸汽參數(shù)如比容、比熱變化較大，實(shí)際運(yùn)行情況是基本上無明顯變化，原因是鍋爐的蓄熱減緩了影
響，而且協(xié)調(diào)方式下參數(shù)的自動調(diào)整在一定程度上彌補(bǔ)了波動。第三階段運(yùn)行調(diào)節(jié)情況和第二階段
無明顯區(qū)別。