主再热蒸汽调节课件学习教案

会计学1主再热蒸汽调节汽温调节基本要求在一定的负荷范围内保持额定的蒸汽温度调节后的蒸汽温度比较稳定、波动小蒸汽温度调节比较均匀、偏差小对电厂热效率影响比较小第1页/共56页锅炉运行调整的任务使锅炉参数达到额定值，满足机组负荷要求。保持稳定和正常的汽温汽压。均衡给煤、给水，维持正常的水煤比。保持合格的炉水和蒸汽品质。保持良好的燃烧，减少热损失，提高锅炉效率。及时调整锅炉运行工况，使机组在安全、经济在最佳工况下运行。

第2页/共56页喷水减温是直接将水喷入蒸汽中，喷入的水在加热、蒸发和过热的过程中将消耗蒸汽的部分热量，使汽温降低。优点：喷水减温调节灵敏、惯性小，调节范围大，易于实现自动化。缺点：减温水变为压力较低的蒸汽，使工质做功能力降低，降低了机组的循环效率。第3页/共56页烟气挡板是将尾部竖井烟道分隔成并列的两部分，将再热器和过热器分别布置在相互隔开的两个烟道中，在省煤器下部装设烟气调节挡板，调节挡板开度，可以改变流经再热器的烟气量，达到调节再热汽温的目的。同时也改变了流经过热器的烟气量，改变了过热器温度，但可以通过改变调节减温器的喷水量来维持过热器温度的稳定。第4页/共56页优点：结构简单，操作方便。缺点：汽温调节的时滞太大，挡板的开度与汽温变化为非线性关系，大多数的挡板只在0——40%的开度范围内比较有效。另外避免超温使挡板热变形，并应防止挡板磨损。第5页/共56页1汽水流程一次汽系统汽水流程：省煤器→水冷壁→汽水分离器→顶棚过热器→包墙过热器→低温过热器→屏式过热器→高温过热器二次汽系统汽水流程：低温再热器→高温再热器第6页/共56页

2过热器系统

分5级：顶棚过热器包墙过热器低温过热器屏式过热器高温过热器调温方式：水煤比（燃料/给水比）

两级四点喷水减温；左右侧喷水点可分别调节。第7页/共56页第8页/共56页3再热器系统分2级：低温再热器高温再热器调温方式：采用尾部烟道挡板调温；低再至高再连接管上设有事故喷水；一级两点喷水减温，左右侧喷水点可分别调节；第9页/共56页第10页/共56页4减温水管路

过热器减温水取自省煤器出口集箱；再热器减温水取自给水泵中间抽头。过热器减温水总管路上设有闸阀，分成两路，一路至一级减温器，一路至二级减温器，支路上设电动闸阀；一级、二级减温水又分别分成两路，每路上均设调节阀和流量测量装置，在调节阀后设截止阀。再热器减温水管路主路上设闸阀，分成两路，每路上均设置调节阀和流量测量装置，调节阀后设置有截止阀。过热器减温水管路再热器减温水管路第11页/共56页第12页/共56页1）在稳定工况下，过热汽温在35%～100%B-MCR保持稳定在额定值（572±510

℃），其允许偏差均在±5℃之内。2）过热器的蒸汽温度是由水/煤比和两级喷水减温来控制。水/煤比的控制温度取自设置在过热器出口集箱上的温度测点，设置在汽水分离器前的水冷壁出口集箱上的三个温度测点，作为温度修正。5主蒸汽温度调整第13页/共56页

当中间点焓值变化较大时，应优先通过给水来调整煤水比例，以减小焓值的偏差，在45%～100%负荷范围内保持启动分离器蒸汽过热度在30℃左右。3)第一级减温器位于低温过热器出口集箱与屏式过热器进口集箱的连接管上，第二级减温器位于屏式过热器与末级过热器进口集箱的连接管上。每一级各有两只减温器，分左右两侧分别喷入,可分左右分别调节，减少烟气偏差的影响。第14页/共56页

一级减温器在运行中起保护屏式过热器作用，同时也可调节低温过热器左、右侧的蒸汽温度偏差。二级减温器用来调节高温过热汽温度及其左、右侧汽温的偏差，使过热蒸汽出口温度维持在额定值。主蒸汽一、二级减温水是主汽温度调节的辅助手段，一级减温水用于保证屏式过热器不超温，起到了粗调作用。二级减温水用于对主蒸汽出口温度的精确调整。第15页/共56页

4）正常运行中启动分离器内蒸汽温度低或达到饱和值是水/煤比严重失调的现象，要立即增加热负荷或减少给水，保持启动分离器内蒸汽温度在正常范围内。5）手动进行汽温调整时，注意分析汽温变化的方向，掌握调节提前量，调整操作时应平稳、均匀，注意尽量不要对中间点焓值及减温水大幅增减，防止造成汽温的波动或急剧变化，保证设备的安全、经济运行。

第16页/共56页在机组负荷调整、启、停制粉系统、投停油枪、炉膛或烟道吹灰、高加投停时等操作以及煤质发生变化时，都将对主蒸汽系统产生较大的扰动，在上述情况下要特别注意蒸汽温度的监视和调整，待中间点焓值开始变化时，尽量维持燃料量不变，通过调整给水量控制锅炉各级受热面工质温度在规定范围内。第17页/共56页6再热汽温调节正常运行时，再热蒸汽温度在机组50～100%BMCR负荷范围内应控制在范围内（572±510℃），两侧蒸汽温度偏差小于10℃，受热面沿程蒸汽温度、受热面金属温度不超过规定值。再热蒸汽出口温度是通过调整低温再热器和省煤器烟道出口的烟气调节挡板来调节。对于煤种变化的差异带来的各部分吸热量之偏差，通过调整烟气分配挡板之开度，可稳定地控制再热蒸汽温度。第18页/共56页

用烟气挡板调节再热汽温时，要考虑挡板调节汽温的迟缓率较大，注意不要大幅度开、关烟气挡板，手动调整时要注意掌握提前量。再热汽温降低时，再热器烟道烟气挡板开大；再热汽温升高时，过热器烟道烟气挡板关小。再热汽温较高时，关烟气挡板原则上不应低于30％，负荷下降后要及时开打再热烟气挡板，防止再热器侧烟道集灰。

第19页/共56页3)事故减温水调节时要注意减温器后蒸汽温度的变化，一般情况减温器后的蒸汽温度要应保持20℃以上过热度。4)正常运行中再热汽温的调节也可以通过改变锅炉总风量，倒运制粉系统改变火焰中心，炉膛吹灰，燃烧器的配风等燃烧调整手动进行调节。第20页/共56页5）再热器喷水量过多，再热器入口温度可能会降到饱和温度以下，故应根据再热器入口蒸汽压力，确定饱和温度设定值，在再热器入口蒸汽的过热度降低时，限制温度偏差，使再热器喷水调节阀往全闭方向动作。6）当锅炉出现MFT动作或蒸汽中断时，在手动控制再热器喷水流量控制系统的同时，应把再热器喷水调7)在机组负荷调整、启、停制粉系统、投停油枪、炉膛或烟道吹灰等操作以及煤质发生变化时都将对再蒸汽系统产生较大扰动，在上述情况下要特别注意再热蒸汽温度的监视和调整。节阀调到全关闭。第21页/共56页

为了减少减温器的热应力，应考虑以下事项：负荷大幅度上升时，为防止再热器的喷水延迟，应下调喷水设定值，但在负荷变化很微小时，应锁定设定值的转换，以免喷水阀频繁地开闭。一旦减温水调节阀打开，应待其蒸汽温度稳定后，再慢慢地使之全闭。第22页/共56页超临界直流炉控制特点第23页/共56页理论上认为：（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、水共存的两相区存在，两者的参数不再有区别。由于在临界参数下汽水密度相等，因此在临界压力下无法维持自然循环，不能再采用汽包锅炉，直流炉成为唯一的型式。超临界锅炉与亚临界自然循环锅炉的结构和工作原理不同，启动方法也有较大的差异，超临界锅炉与自然循环锅炉相比，有以下的启动特点：第24页/共56页设置专门的启动旁路系统直流锅炉在锅炉点火前就必须不间断的向锅炉进水，建立足够的启动流量，以保证给水连续不断的强制流经受热面，使其得到冷却。为防止低温蒸汽送入汽轮机后凝结，造成汽轮机的水冲击，直流炉需要设置专门的启动旁路系统来排除这些不合格的工质。配置汽水分离器和疏水回收系统低于本生流量时，给水流量要保持恒定。因此在本生负荷下超临界锅炉需要设置汽水分离器和疏水回收系统。启动前锅炉要建立启动压力和启动流量第25页/共56页超临界直流锅炉控制存在的问题超临界机组控制中机、炉之间存在严重的非线性耦合。直流锅炉在直流运行状态汽水之间没有一个明确的分界点，在流程中每一段的长度都受到燃料、给水、汽机调门开度的扰动而变化，从而导致了功率、压力、温度的变化，直流锅炉是一个三输入/三输出相互耦合关联极强的被控对象；第26页/共56页汽机扰动对锅炉的耦合特性：汽机调门开度变化不仅影响了锅炉出口压力，还影响了汽水流程的加热段，导致了温度的变化；锅炉燃料扰动对压力、温度、功率的影响：燃料率增加，缩短了加热段和蒸发段，使压力、温度、功率均增加；给水扰动对压力、温度、功率的影响：给水量增加，加热段和蒸发段延长，推出一部分蒸汽，因此压力和功率开始是增加的，但由于过热段的缩短使汽温下降，导致功率和压力下降，汽温一段时间延迟后单调下降稳定在一个较低温度上。第27页/共56页强烈的非线性是超临界机组又一主要特征

超临界机组采用超临界参数的蒸汽,其机组的运行方式采用滑参数运行，机组在大范围的变负荷运行中，压力运行10MPa~25MPa.之间。超临界机组实际运行在超临界和亚临界两种工况下，在亚临界运行工况给水具有加热段、蒸发段与过热段三大部分，在超临界运行工况汽水的密度相同，水在瞬间转化为蒸汽，因此在超临界运行方式和亚临界运行方式机组具有完全不同的控制特性，是复杂多变的被控对象。第28页/共56页

超临界机组是被控特性复杂多变的对象，随着机组负荷的变化，机组的动态特性参数亦随之大幅度变化。如燃水比调节的温度对象，在负荷变化50-100%范围内，增益变化达5~6倍，时间常数的变化也有3倍左右。直流锅炉没有汽包，又没有炉水小循环回路，给水是一次性流过加热段、蒸发段和过热段的，三段受热面没有固定的分界线。当给水流量及燃烧量发生变化时，三段受热面的吸热比率将发生变化，锅炉出口温度以及蒸汽流量和压力都将发生变化，因此给水、气温、燃烧系统是密切相关的，不能独立控制，应该作为整体进行控制。直流锅炉随着蒸汽压力的升高，蒸发段的吸热比例逐渐减少，而加热段和过热段的吸热比例增加；以及受热面管径变小，管壁变厚，因此，随着蒸汽压力的升高，锅炉分离器出口气温和锅炉出口气温的惯性增加，时间常数和延迟时间增加。第29页/共56页超临界直流炉的控制策略压力控制是直流锅炉控制系统的关键环节，压力的变化对机组的外特性来说将影响机组的负荷，对内特性来说将影响锅炉的温度。因为直流炉蓄热较小，调门变化时引起的负荷变化较小，而且压力变化较大，对机组的负面影响较大，所以国外的资料中更推荐在超临界机组中采用机跟炉为基础的协调方式，协调锅炉与汽机的控制。但是在该方案的设计中应该充分考虑利用锅炉的储能加快机组对负荷的响应。第30页/共56页在超临界机组中要保证主蒸汽温度的稳定，必须要控制汽水流程，控制蒸发点。一般通过控制煤水比来粗调主蒸汽温度，通过过热喷水减温来细调主蒸汽温度。理论和实践证明要保证直流锅炉汽温的调节性能，维持特定的燃水比来控制汽水行程中某一点焓（分离器出口焓）为负荷的函数是切实有效的手段。当给水量或燃料量扰动时，汽水行程中各点工质焓值的动态特性相似；在锅炉的燃水比保持不变时（稳定工况），汽水行程中某点工质的焓值保持不变，对于滑压运行锅炉，故采用微过热蒸汽焓替代该点温度作为燃水比校正信号，其优点在于：第31页/共56页分离器出口焓（中间点焓）值对燃水比失配的反应快，系统校正迅速

焓值代表了过热蒸汽的作功能力，随工况改变焓给定值不但有利于负荷控制，而且也能实现过热汽温（粗）调正焓值物理概念明确，用“焓增”来分析各受热面的吸热分布更为科学。它不仅受温度变化影响，还受压力变化影响，在低负荷压力升高时（分离器出口温度有可能进入饱和区），焓值的明显变化有助于判断，进而能及时采取相应措施。

因此，静态和动态燃水比值及随负荷变化的焓值校正是超临界直流锅炉给水系统的主要控制特征。第32页/共56页注意微过热点焓值对燃料率和给水量的响应较慢，响应时间达2～4分钟。由于燃烧对温度的动态响应要比给水对温度的动态响应慢的多，因此控制方案设计中要考虑煤水控制参数的动态补偿。超临界直流炉的设计中风煤比的控制在静态平衡的前提下要考虑动态下的风煤交叉，保证动态过程中风大于煤，确保锅炉燃烧的稳定。在超临界直流炉RB逻辑设计中需要充分考虑分离器出口温度，即必须考虑在事故工况下有合适的煤水比。第33页/共56页由于超临界直流炉的强非线性，常规的控制策略难以达到良好的控制效果。因此需要大量采用变参数PID，变结构控制策略，以保证在各个负荷点上控制系统具有良好的效果对于具有内置式启动分离器的超临界机组，具有干式和湿式两种运行方式。在启动过程锅炉建立最小工作流量，蒸汽流量小于最小给水流量，锅炉运行在湿式方式，此时机组控制给水流量，利用疏水控制启动分离器水位，启动分离器出口温度处于饱和温度，此时直流锅炉的运行方式与汽包锅炉基本相同。控制策略基本是燃烧系统定燃料控制、给水系统定流量控制、启动分离器控制水位、温度采用喷水控制。第34页/共56页当锅炉蒸汽流量大于最小流量，启动分离器内饱和水全部转为饱和蒸汽，直流锅炉运行在干式方式，即直流控制方式。此时锅炉以煤水比控制温度、燃烧控制压力。第35页/共56页超临界直流炉协调控制思想协调控制系统CCS，是指通过控制回路协调气轮机和锅炉的工作状态，同时给锅炉自动控制系统和气轮机自动控制系统发出指令，以达到快速响应负荷变化的目的，尽最大可能发挥机组的调频调峰能力，同时还要稳定运行参数。协调控制系统的运行方式大致有炉跟机方式、机跟炉方式、协调方式和手动方式四种，根据单元机组的不同的工况和运行要求，以及锅炉主控BM和气轮机主控（TM）所具备的不同的控制方式及组态，可构成多种不同的单元机组协调控制系统的运行方式。第36页/共56页超临界机组是高参数、大容量的被控对象，机组的变负荷率应满足锅炉的运行要求。目前制造厂对超临界直流锅炉的变负荷率限制在1%/分。在满足机组负荷变化率的要求下，为稳定机组压力，对超临界机组来说以机跟炉为基础的协调控制系统不失是一个好的控制方案。协调控制系统和协调控制方式，不同厂商根据不同的机组需要设计有不同的控制策略。第37页/共56页煤水比控制 煤水比是直流炉给水控制中的关键。保证分离器出口温度比保证机前压力更为重要。通过控制煤水比来粗调主蒸汽温度，通过过热喷水减温来细调主蒸汽温度。理论和实践证明要保证直流锅炉汽温的调节性能，维持特定的燃水比来控制汽水行程中某一点焓或温度（分离器出口焓或温度）为负荷的函数是切实有效的手段。分离器出口温度（焓值）主要是修正燃水比。采用分离器出口焓值校正燃水比比采用分离器出口温度效果更好。

第38页/共56页随超临界机组蒸汽压力的升高，直流炉中间点温度的惯性增加，时间常数和延迟均增大，燃料量和给水量扰动下中间点温度有更大惯性，因此中间点温度（焓值）控制器需要采用变参数PID控制器。当分离器出口温度<370℃时，给水指令闭锁增；当分离器出口温度>435℃时，给水指令闭锁减。中间点温度或焓值对燃料率和给水量的响应较慢，响应时间达2～4分钟，因此设计中间点温度的动态微分补偿和中间点温差动态补偿。RB工况下为保证合适的燃水比，需要将三阶惯性环节切掉，中间温差动态补偿切掉。第39页/共56页喷水减温控制控制策略与常规的串级PID控制喷水量和给水量的比值是锅炉热负荷的函数，当喷水量和给水量的比值增大时，说明煤水比中煤多了一些。过热汽温控制在直流负荷以前，采用喷水减温控制；在直流负荷以后，以控制煤水比为主，喷水减温为辅。二级喷水减温控制采用常规的燃料量微分信号、主蒸汽流量微分信号作前馈的串级控制第40页/共56页给水流量控制主要是给水泵流量控制和最小流量阀控制，和常规汽包炉控制方式类似。锅炉启动阶段，从锅炉上水到点火前，采用给水流量定值控制带部分负荷阶段，分离器湿态运行，控制分离器水位。给水流量保持在本生流量（35%MCR），分离器水位由分离器至除氧器以及分离器至扩容器的调节阀进行控制，给水系统处于循环方式。第41页/共56页纯直流阶段，带中间点温差修正的直流炉给水控制。进一步增加燃烧率，当锅炉负荷升至35％BMCR时，运行方式从湿态转入干态运行。使分离器中的蒸汽温度达到设定值，汽温信号通过大选器，温度控制系统投入运行，开始增加给水流量。国华太仓锅炉启动系统为Suler设计的带扩容器式分离器启动系统，为内置式启动分离器。分离器干态运行时，仅做蒸汽流通集箱。启停和低负荷运行时回收分离器的疏水和能量。第42页/共56页对于直流炉来讲，为了确保水冷壁在低负荷时有效的冷却，通过水冷壁的流量不能小于某个值，即最低直流负荷。当机组启动和停炉时，启动系统投入使用，由于启动系统要经历不同的运行状态，故须采用不同的运行方式，且能平稳，自动地切换。机组启动

水位控制到温度控制的切换：自动控制分离器水位，负荷逐渐增加，一直到纯直流锅炉方式后切换到温度自动控制方式。给水流量保持在某个最小常数值（35%BMCR）。增加燃烧率，使温度超过设定值。汽温信号通过选大器，温度控制系统投入运行，开始增加给水流量。停炉

温度控制到水位控制的切换第43页/共56页国华太仓为了保证AGC对机组负荷变动率的要求采用炉跟机为基础的协调控制系统，对超临界机组来说以机跟炉为基础的协调控制策略比较好机、炉之间存在严重的非线性耦合。燃料量、给水量、汽机调门开度的扰动变化，导致了功率、压力、温度的变化，超临界直流锅炉是一个三输入/三输出相互耦合关联极强的被控对象。给水、气温、燃烧系统是密切相关的，不能独立控制，应该作为整体进行控制。压力与锅炉的水动力有关，温度反映了锅炉热负荷，温度是超临界直流炉中最关键的参数。因此超临界直流炉的解耦必须以温度和负荷为主，压力次要。第44页/共56页超临界直流炉具有强烈的非线性，因此协调控制系统PID均采用变参数。超临界直流炉蓄热较少，采用p1*PTsp/PT的微分做前馈，而不用负荷指令的微分前馈。其他的微分前馈与汽包炉的一样。RB动作后，炉主控切为手动，压力设定跟踪实际压力，给水控制仍自动。RB动作后14分钟由滑压切为定压运行。给水泵RB跳三台磨，保留两台运行，自动启两层油枪。第45页/共56页给水控制系统原理说明省煤器入口给水流量加减温喷水流量必须与蒸汽流量相适应。这个基本要求还通过过热汽温控制来调节，以维持负荷变化后在分离器出口的焓。蒸汽和给水及喷水流量会使炉膛内系统的蒸发点移动。由模块37到模块58设置了额定给水流量的设定值，作为负荷的函数。几个修正量被加到这个需求中。在设计的BMCR稳态运行工况下，给水需求与理论上的需求相适应。当蒸汽或水回路偏离设计条件时这个需求指令需作调整。其中，首先要考虑的是蒸气温度的变化。第46页/共56页调整给水流量来控制分离器出口焓和一级减温器前后的温度降。对于一个稳定的蒸气流量，增加给水流量的速率将使蒸发点移动，从而减少了分离器出口焓，伴随着一级过热器出口温度和焓的减少，一级减温器前后的温差将增加。如果一级过热器出口温度太低，那么调节器就要求增加分离器出口的焓以恢复这一点的温度。温度调节器的输出与负荷指数前馈信号在模块29里相加作为焓值调节器模块30的设定值。第47页/共56页焓值解耦回路焓值控制器的输出的任何变化将会立刻影响给水量，而后由于锅炉入口和出口焓值的改变将需要改变燃烧率。这将依次改变水蒸汽回路的焓值，而且可能会出现不稳定的工况。这个焓值解耦逻辑把这种影响减到最小省煤器出口和一级过热器入口之间吸热量的计算通过水/汽和水冷壁管金属质量的吸热模型，计算给水和热量需求的变化，以满足负荷需求的变化，然后按给水和金属部件所吸收的热量添加燃料。同时还可以保证给水调节系统运行在本生负荷以下时，给水流量一定（本生流量），由于加热器的退出导致给水温度偏低，上面逻辑可以通过计算水冷壁入口焓的变化，及时调整给水流量。第48页/共56页启动给水调节原理在低负荷时，调整电泵的速度以维持启动阀两端的差压为一固定值（约5－9bar）。启动时，当给水启动调节阀关闭时，电动给水泵以最小转速运行。在负荷增加而且开始产汽时，给水阀将开启以维持流过省煤器的本生流量。第49页/共56页直流炉风量控制系统原理说明氧量修正控制

氧量调节器的输出调整过燃风和二次风系统，使烟气的含氧量恢复到设定值。氧量调整系数修正量（0.85-1.15）对过燃风和二次风挡板都起作用，以保证锅炉在正确的过量空气量下运行。

第50页/共56页OFA过燃风控制

逻辑计算所需的总空气量，给出了设计的省煤器出口的过剩空气量。逻辑还计算提供给炉膛的二次风量，以实现正确的燃烧器区的理想配风。从总风量中减去二次风量得出所需的过燃风量。在风量控制方案设计