防止超超臨界鍋爐水冷壁超溫控制策略的應用

趙慶東 計敏焜 江波

摘要：該電廠2×660MW超超臨界機組自2010年投產至今，發生10余次因鍋爐管壁超溫等原因造成的鍋爐泄漏事件，對該電廠的安全生產及經濟效益產生了很大的影響。為解決鍋爐水冷壁的超溫問題，在調整磨煤機運行方式和調整吹灰頻次等運行方式基礎上，對1號機組鍋爐水冷壁超溫特點進行分析，從熱工自動控制角度出發，提出了以調整過熱度設定值來調整給水量與給煤量的控制策略，以圖解決鍋爐水冷壁超溫問題。

關鍵詞：超超臨界機組;鍋爐;水冷壁超溫

一、超溫特點分析

該電廠為防止鍋爐管壁超溫爆管事故發生，制定了鍋爐管壁超溫管理制度（報警值：475℃，考核值：501℃）。由于機組在協調控制系統投入狀態，在增減負荷或啟停制粉系統時，管壁溫度上升較快頻繁超過考核值，甚至高達550℃，嚴重威脅鍋爐安全運行。運行人員手動將過熱度設定值降低幾度（或十幾度），以增加給水量和減少給煤量，降低管壁溫度。當管壁溫度接近考核溫度值時，人為手動干預過熱度設定值，完全憑借個人運行經驗調整，快速增加給水量或減少給煤量，不但影響機組CCS控制對電網AGC指令的響應，增加了“兩個細則考核”，而且“手動”快速大幅度調整“給煤”或“給水”增加鍋爐管熱應力，增大鍋爐爆管風險，影響機組安全運行。通過對機組數據綜合分析，在機組檢修時對鍋爐受熱面管壁檢查發現，鍋爐右墻#34到#120管壁容易超溫，如下圖1所示：

二、機組CCS控制策略優化

2.1優化燃水比控制策略

鍋爐的燃水比是根據分離器溫度的偏差來進行調整的，常規的調整方法有調整給煤量或給水流量二種方法，這二種方法各有優缺點。對于調整給煤量的方法，缺點是給煤量對分離器溫度的影響較慢，通過調整給煤量來控制分離器溫度的效果相對較差。優點是給煤量對主汽壓力和負荷的影響也慢，因此，有利于主汽壓力和機組負荷的穩定。而對于調整給水流量的方法，給水流量對分離器溫度的影響較快，因此，調整給水流量有利于控制分離器的溫度，但對機組負荷及主汽壓力的影響相對較大。本文通過綜合這二種方法的優點，提出了同時調整給煤量和給水流量的協調解耦控制策略，整個控制方案分為二個部分，首先計算燃水比控制分配系數 ， 是一個數值在0～1之間的系數， 表示給水側的校正強度，1- 則表示燃料側的校正強度。燃水比控制分配系數 的計算回路如下圖2所示。從圖中不難看出，燃水比控制分配系數的確定遵循如下原則：

⑴ 當分離器溫度偏差不大時，說明燃水比失配并不嚴重，此時單純校正燃料側燃料量來調節燃水比，減小對協調控制系統的擾動;

⑵ 當分離器溫度偏差大于某一閾值時，即 > 時，給水側校正回路開始投入，彌補燃料側調節響應慢的缺點，控制汽溫偏差在合理范圍內;

⑶ 當中間點溫度差時， 為始終為1，燃水比校正作用完全由給水側完成;

⑷ 在考慮中間點溫度偏差的同時，還參考偏差的變化趨勢：若溫度差和溫度差的變化率的乘積 為正，說明溫度差有逐步擴大的趨勢，則給水側校正回路提前投入，相應增加 ;

⑸ 若溫度差和溫度差的變化率的乘積 為負，說明溫度差有逐步收斂的趨勢，相應減少 ，削弱給水側校正強度，防止過調。

2.2優化燃燒調整方式

2.2.1停爐期間檢查燃燒器擺角情況，發現B、E、F層存在部分下搭、卡死情況，其他均能夠正常擺動。因此結合鍋爐燃燒調整需要，將E、F層下搭、卡死燃燒器固定在水平位置，B層卡死的燃燒器解開連桿保持不動。

2.2.2因水冷壁右墻超溫嚴重，故對#1、#3、#4角AA風左右擺角進行調整，以調整爐內燃燒切圓，降低右墻水冷壁區域熱負荷。具體調整角度如下表1所示：

2.2.3根據#1爐煤粉取樣結果發現C、D、F磨細度高于設計值（R90=22），需對分離器擋板進行調整。將C、D、F磨煤機分離器擋板由60°調至45°，調整前后煤粉細度（R90）由44%降至28%。

2.3應用效果

在機組變負荷或啟停磨時，對鍋爐水冷壁超溫情況進行試驗驗證，結果表明：通過優化燃水比控制策略及燃燒調整方式，能夠較好地控制右墻水冷壁的超溫情況，同時提高了機組對AGC的響應速度。在AGC方式下，在機組反復升降負荷過程中進行試驗。其中，水冷壁溫度最大升至506℃，機組動態負荷偏差在5MW以內。

三、結束語

對超超臨界發電機組鍋爐水冷壁超溫問題，從熱工自動控制角度，提出了通過對燃水比控制策略的優化以及對燃燒調整的優化，在AGC變負荷方式下，反復升降負荷過程中，減少或消除了水冷壁超溫現象的發生，且對主蒸汽壓力及機組負荷影響較小，具有較好的控制品質。

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作者簡介

趙慶東（1977.5.1），性別：男;籍貫：河南許昌;民族：漢;學歷：大專;職稱：高級技師/工程師;研究方向：鍋爐安全經濟運行及節能管理