超臨界鍋爐控制系統設計

李建

【摘 要】超臨界鍋爐是將鍋爐內工質壓力提高到臨界點以上，一般在22.115MPa至26MPa之間，使其發電效率大幅提高，同時具有較高的環保效果和經濟性，本文在超臨界鍋爐發電技術的基礎上，通過設計超臨界鍋爐的啟動系統和汽溫控制系統，來減少工質流失和熱量損失，適應快速變化的鍋爐負荷，提高鍋爐的控制精度和穩定性。

【關鍵詞】超臨界鍋爐；工質壓力；發電效率；啟動系統；汽溫控制系統

中圖分類號： TK223.7 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）16-0030-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.16.013

【Abstract】The supercritical boiler is to raise the pressure in the boiler to the critical point above the critical point，generally between 22.115MPa and 26MPa，so that the power generation efficiency is greatly improved，and it has high environmental protection effect and economy.On the basis of the supercritical boiler power generation technology，the starting system and temperature control of the supercritical boiler are set up on the basis of the supercritical boiler power generation technology.The system is designed to reduce the loss of working fluid and heat loss，adapt to the fast changing boiler load and improve the control accuracy and stability of the boiler.

【Key words】Supercritical boiler；Working fluid pressure；Power generation efficiency；Startup system；Steam temperature control system

0 前言

隨著我國經濟的快速發展，工業、農業、家庭等都朝著機械化、智能化方向快速推進，使得用電量逐年增加，由于我國發電以火力發電為主，尤其是北方地區，火力發電所使用的煤炭又是不可再生資源，因此，必須從燃煤發電技術和設備上進行改善，以提高發電效率。

隨著我國國力的不斷提升，電站鍋爐發電技術也得到了迅猛發展，高效率、低煤耗、低污染的超臨界鍋爐在國內也得到了廣泛的應用，超臨界機組具有較高的經濟性和環保性，單臺機組發電熱效率最高可達50%，每kW/h煤耗最低僅有256g，同時，低氧化氮技術的使用，在煤炭燃燒過程中減少了65%左右的氮氧化合物及其它有害物質的形成。本文在超臨界鍋爐發電技術的基礎上，設計更加符合實際且反應快速精確的控制系統，以減少工質流失和熱量損失，提高經濟性、穩定性和燃煤效率。

1 控制系統設計

燃煤發電中燃料能量的釋放主要是在鍋爐中完成的，本文采用的鍋爐是一種п型鍋爐，這種鍋爐具有超臨界參數、垂直爐膛、一次中間再熱、平衡通風和固態排渣等功能。鍋爐啟動依靠循環泵內置式啟動系統，所使用燃煤為周邊礦區所提供的無煙煤，其燃燒方式為帶有濃縮型EI-XCL低NOx雙調風旋流燃燒器的“W”火焰燃燒方式，鍋爐出口端安裝有一定數量內置煙氣調節擋板的分煙道；此外，鍋爐機組的連接煙道上還設置有SCR脫硝裝置，尾部豎井下安裝有若干數量的空氣預熱器。

本文通過設計超臨界鍋爐的啟動系統和汽溫控制系統，來減少工質流失和熱量損失，適應快速變化的鍋爐負荷，提高鍋爐的控制精度和穩定性。

1.1 內置式啟動系統設計

超臨界鍋爐的啟動系統是超臨界機組的一個重要組成部分。鍋爐的爐膛內需要采用一定的技術手段以維持必要的工質流量防止水冷壁超溫報警，此外，在鍋爐啟動、停爐或低負荷運行時，給水量可能會小于爐膛所必須的最小流量，這時候更加合理的啟動系統就會自動調解給水量，使得給水量始終保持在爐膛最小流量之上，同時保證爐膛水冷壁不會超溫。

本鍋爐采用內置式啟動系統，鍋爐設計的本生點為30%BMCR。本文所采用的п型鍋爐及其內置式啟動系統完全具備維持最小流量、保護爐膛水冷壁、低負荷運行等功能。

本內置式啟動系統的結構主要包括：分離器、水位控制閥、貯水箱、截止閥、循環泵、管道及其附件等，其中，管道又包括：暖管系統管、過冷水管道、高水位控制管道、循環泵旁路管道和循環泵出口管道等。

循環泵為爐膛內給水量的循環往復提供了動力，這種動力是保證爐膛內維持最小流量的動力源。若啟動系統無循環泵，熱態水將直接進入除氧器或冷凝器，這樣會直接蒸發掉很多工質，并且造成大量的熱量損失，采用循環泵就可以將爐膛加熱并經汽水分離器后所產生的熱態水重新循環至省煤器內，從而可以大幅減少循環水的熱量損失和工質流失，提高了使用效率，減少資源浪費，降低經濟投入，提高生產效率。

本內置式啟動系統在貯水箱和過熱器二級減溫器噴水管路之間安裝了一根疏水管線，這樣既能夠減少熱沖擊力度，提高啟動速度，又可以回收工質和熱量。

1.2 汽溫控制系統設計

汽溫的控制效果對燃煤發電具有較大的影響。一般情況下，過熱器的噴水量應該保持在一個穩定的數值上，然而，由于受負荷變化的影響，蒸汽溫度會有出現一定程度的波動，當波動偏大或偏小時，熱量變化，良好的汽溫控制系統能夠迅速反應，動態調節噴水量的大小，使得蒸汽溫度能夠迅速調整至穩定值，且具有維持穩定的功能。

當鍋爐在本生點以下的負荷運行時，處于再循環模式，這時的汽溫控制主要依靠一、二級減溫系統來進行。

再熱汽溫的調節是通過煙氣調節擋板來進行，其打開程度控制著再熱汽溫的散發程度，打開程度越大，煙氣量散發的越快、散發量越多，打開程度越小，煙氣量散發的也就越慢、散發量也就越少，因此，煙氣調節擋板是通過保持或散發煙氣量來控制再熱汽溫的。再熱汽溫保持額定汽溫的范圍從50%BMCR～100%BMCR。

2 結束語

本文在超臨界鍋爐發電技術的基礎上，設計更加符合實際且反應快速精確的控制系統，主要包括超臨界鍋爐的啟動系統和汽溫控制系統，以減少工質流失和熱量損失，提高經濟性、穩定性和燃煤效率。