超临界锅炉控制系统设计

李建

【摘 要】超临界锅炉是将锅炉内工质压力提高到临界点以上，一般在22.115MPa至26MPa之间，使其发电效率大幅提高，同时具有较高的环保效果和经济性，本文在超临界锅炉发电技术的基础上，通过设计超临界锅炉的启动系统和汽温控制系统，来减少工质流失和热量损失，适应快速变化的锅炉负荷，提高锅炉的控制精度和稳定性。

【关键词】超临界锅炉；工质压力；发电效率；启动系统；汽温控制系统

中图分类号： TK223.7 文献标识码： A 文章编号： 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

随着我国经济的快速发展，工业、农业、家庭等都朝着机械化、智能化方向快速推进，使得用电量逐年增加，由于我国发电以火力发电为主，尤其是北方地区，火力发电所使用的煤炭又是不可再生资源，因此，必须从燃煤发电技术和设备上进行改善，以提高发电效率。

随着我国国力的不断提升，电站锅炉发电技术也得到了迅猛发展，高效率、低煤耗、低污染的超临界锅炉在国内也得到了广泛的应用，超临界机组具有较高的经济性和环保性，单台机组发电热效率最高可达50%，每kW/h煤耗最低仅有256g，同时，低氧化氮技术的使用，在煤炭燃烧过程中减少了65%左右的氮氧化合物及其它有害物质的形成。本文在超临界锅炉发电技术的基础上，设计更加符合实际且反应快速精确的控制系统，以减少工质流失和热量损失，提高经济性、稳定性和燃煤效率。

1 控制系统设计

燃煤发电中燃料能量的释放主要是在锅炉中完成的，本文采用的锅炉是一种п型锅炉，这种锅炉具有超临界参数、垂直炉膛、一次中间再热、平衡通风和固态排渣等功能。锅炉启动依靠循环泵内置式启动系统，所使用燃煤为周边矿区所提供的无烟煤，其燃烧方式为带有浓缩型EI-XCL低NOx双调风旋流燃烧器的“W”火焰燃烧方式，锅炉出口端安装有一定数量内置烟气调节挡板的分烟道；此外，锅炉机组的连接烟道上还设置有SCR脱硝装置，尾部竖井下安装有若干数量的空气预热器。

本文通过设计超临界锅炉的启动系统和汽温控制系统，来减少工质流失和热量损失，适应快速变化的锅炉负荷，提高锅炉的控制精度和稳定性。

1.1 内置式启动系统设计

超临界锅炉的启动系统是超临界机组的一个重要组成部分。锅炉的炉膛内需要采用一定的技术手段以维持必要的工质流量防止水冷壁超温报警，此外，在锅炉启动、停炉或低负荷运行时，给水量可能会小于炉膛所必须的最小流量，这时候更加合理的启动系统就会自动调解给水量，使得给水量始终保持在炉膛最小流量之上，同时保证炉膛水冷壁不会超温。

本锅炉采用内置式启动系统，锅炉设计的本生点為30%BMCR。本文所采用的п型锅炉及其内置式启动系统完全具备维持最小流量、保护炉膛水冷壁、低负荷运行等功能。

本内置式启动系统的结构主要包括：分离器、水位控制阀、贮水箱、截止阀、循环泵、管道及其附件等，其中，管道又包括：暖管系统管、过冷水管道、高水位控制管道、循环泵旁路管道和循环泵出口管道等。

循环泵为炉膛内给水量的循环往复提供了动力，这种动力是保证炉膛内维持最小流量的动力源。若启动系统无循环泵，热态水将直接进入除氧器或冷凝器，这样会直接蒸发掉很多工质，并且造成大量的热量损失，采用循环泵就可以将炉膛加热并经汽水分离器后所产生的热态水重新循环至省煤器内，从而可以大幅减少循环水的热量损失和工质流失，提高了使用效率，减少资源浪费，降低经济投入，提高生产效率。

本内置式启动系统在贮水箱和过热器二级减温器喷水管路之间安装了一根疏水管线，这样既能够减少热冲击力度，提高启动速度，又可以回收工质和热量。

1.2 汽温控制系统设计

汽温的控制效果对燃煤发电具有较大的影响。一般情况下，过热器的喷水量应该保持在一个稳定的数值上，然而，由于受负荷变化的影响，蒸汽温度会有出现一定程度的波动，当波动偏大或偏小时，热量变化，良好的汽温控制系统能够迅速反应，动态调节喷水量的大小，使得蒸汽温度能够迅速调整至稳定值，且具有维持稳定的功能。

当锅炉在本生点以下的负荷运行时，处于再循环模式，这时的汽温控制主要依靠一、二级减温系统来进行。

再热汽温的调节是通过烟气调节挡板来进行，其打开程度控制着再热汽温的散发程度，打开程度越大，烟气量散发的越快、散发量越多，打开程度越小，烟气量散发的也就越慢、散发量也就越少，因此，烟气调节挡板是通过保持或散发烟气量来控制再热汽温的。再热汽温保持额定汽温的范围从50%BMCR～100%BMCR。

2 结束语

本文在超临界锅炉发电技术的基础上，设计更加符合实际且反应快速精确的控制系统，主要包括超临界锅炉的启动系统和汽温控制系统，以减少工质流失和热量损失，提高经济性、稳定性和燃煤效率。