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作者；張毅

  華能安源電廠660 MW機(jī)組是國內(nèi)首臺(tái)投產(chǎn)的超超臨界二次再熱機(jī)組，鍋爐型號：HG-1938/32.45/605/623/623 -YM1．為直流、Ⅱ型、全懸吊結(jié)構(gòu)：尾部雙煙道布置并配置煙氣擋板調(diào)節(jié)前、后煙道煙氣分配量：在省煤器后設(shè)置炯?xì)庠傺�環(huán)系統(tǒng)．作為低負(fù)荷時(shí)的再熱汽溫調(diào)節(jié)手段；一、二次再熱蒸汽系統(tǒng)都按高、低溫二級布置，高溫再熱器布置在水平煙道上部，低溫再熱器分別逆流布置于尾部炯道的前、后豎井中，在高、低溫再熱器連接管道上還設(shè)置有事故噴水減溫器；一、二次再熱蒸汽溫度調(diào)節(jié)采用煙氣擋板+煙氣再循環(huán)調(diào)節(jié)方式。

1  再熱汽溫調(diào)節(jié)方式靜態(tài)特性分析

  由于影響再熱汽溫因素較多，動(dòng)態(tài)過程中這些因素的作用耦合性強(qiáng)，難以有效區(qū)分各單一兇素的具體影響量值。因此在設(shè)計(jì)冉熱汽溫控制策略時(shí)，需要掌握單個(gè)因素對再熱汽溫的調(diào)節(jié)特性。在機(jī)組不同負(fù)荷工況及其他參數(shù)不變情況下，通過熱平衡計(jì)算來分析單一調(diào)溫方式對汽溫影響的靜態(tài)特性，作為控制策略設(shè)計(jì)的主要依據(jù)。

  表1列出了煙氣再循環(huán)率、燃燒器擺角和一次低溫再熱器側(cè)煙氣擋板位置單一因素在THA、750/oBMCR和50%BMCR工況下對汽溫的影響。從表中可以看出，這幾個(gè)工況下單一因素變化對汽溫影響規(guī)律一致，僅在參數(shù)變化幅度上有所差別。

1.1  煙氣再循環(huán)靜態(tài)響應(yīng)特性分析

  煙氣再循環(huán)技術(shù)是將鍋爐尾部低溫?zé)煔馔ㄟ^再循環(huán)風(fēng)機(jī)重新送回爐膛參與換熱。煙氣再循環(huán)系統(tǒng)的引入降低了爐膛的火焰溫度、增加了煙氣的體積流量，從而削弱了爐膛內(nèi)的輻射換熱量，強(qiáng)化了尾部受熱面的對流換熱量，實(shí)現(xiàn)主、再熱蒸汽吸熱量的調(diào)整。

  煙氣再循環(huán)率單兇素影響特性是在主蒸汽流

量保持不變的工況下．調(diào)整煙氣再循環(huán)率偏離設(shè)計(jì)參數(shù)，可以得出如下結(jié)果：煙氣再循環(huán)率增加／減少時(shí)，主蒸汽和一、二次再熱蒸汽溫度均受其影響發(fā)生變化，且變化趨勢相反。即煙氣再循環(huán)率增加時(shí)，中間點(diǎn)溫度逐漸降低、末級過熱器進(jìn)、出口蒸汽溫度均呈現(xiàn)降低的趨勢；高溫一、二次再熱器進(jìn)、出口蒸汽溫度均呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢：煙氣再循環(huán)率降低時(shí)，對主、再熱蒸汽溫度影響情況正好相反。

1.2燃燒器擺角靜態(tài)響應(yīng)特性分析

  擺動(dòng)燃燒器技術(shù)是通過擺動(dòng)燃料和空氣噴嘴．使?fàn)t膛中火焰位置抬高或降低，從而改變熱量在主、再熱蒸汽之間的分配。燃燒器擺角靜態(tài)響應(yīng)特性分析是在其他參數(shù)不變情況下．通過改變?nèi)紵�器擺角偏離設(shè)計(jì)參數(shù)，可以得出如下結(jié)果：燃燒器向上／下擺動(dòng)時(shí)，主蒸汽和一、二次再熱蒸汽溫度均受其影響發(fā)生變化，且變化趨勢相反，即燃燒器向上擺動(dòng)時(shí)，中間點(diǎn)溫度逐漸降低、末級過熱器進(jìn)、出口蒸汽溫度逐漸降低。高溫一、二次再熱器進(jìn)、出口蒸汽溫度逐漸升高，且出口蒸汽溫度比進(jìn)口蒸汽溫度上升幅度大．這表明燃燒器上擺對一、二次高溫再熱器吸熱量的影響比低溫再熱器要高。燃燒器向下擺動(dòng)時(shí)，對主、再熱蒸汽溫度影響情況正好相反。

1.3煙氣擋板靜態(tài)響應(yīng)特性分析

  安源電廠660 MW超超臨界二次再熱鍋爐中．尾部雙煙道內(nèi)分別布置低溫一次再熱器（前煙道）和低溫二次再熱器（后煙道），炯?xì)鈸醢逋ㄟ^調(diào)整煙氣量在一、二次低溫再熱器之間的分配，而實(shí)現(xiàn)一、二次再熱汽溫的調(diào)節(jié)。當(dāng)煙道內(nèi)煙氣份額增加時(shí)，低溫一次再熱器吸熱量增加，一次再熱蒸汽溫度增加，同時(shí)，低溫二次再熱器吸熱量減少．二次再熱蒸汽溫度降低。

2再熱汽溫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

  通過上述單一因素對再熱汽溫影響的靜態(tài)特性分析，可以得出如下結(jié)論：(1)煙氣再循環(huán)、燃燒器擺角、炯?xì)夥峙鋼醢鍖σ�、二次再熱汽溫都有影響�?2)煙氣再循環(huán)、燃燒器擺角對過熱蒸汽溫度也有影響，且影響作用與再熱汽溫變化方向相反�；�于上述靜態(tài)特性分析及工藝特點(diǎn)，冉熱汽溫控制采用以下策略：(1)通過調(diào)整煙氣再循環(huán)量，改變再熱器總吸熱量．控制再熱汽溫總體升降。(2)通過調(diào)整煙氣分配擋板的開度，改變煙氣在一、二次低溫再熱器之間的分配，使一次再熱汽溫和二次冉熱汽溫的控制偏差相同。(3)當(dāng)事故情況或負(fù)荷變化劇烈工況下，再熱器事故噴水作為再熱汽溫的輔助調(diào)節(jié)手段。(4)燃燒器擺角淵節(jié)作為再熱汽溫調(diào)節(jié)的輔助調(diào)節(jié)方式．如果再熱汽溫偏離設(shè)定值不多時(shí)，燃燒器擺角基本保持不變。

2.1  煙氣再循環(huán)控制

  圖1是炯?xì)庠傺�環(huán)控制系統(tǒng)，其控制目標(biāo)是通過調(diào)節(jié)煙氣再循環(huán)量來消除一、二次再熱器出口汽溫與設(shè)定值的偏差，兩級再熱蒸汽出口溫度的設(shè)定值與機(jī)組負(fù)荷相對應(yīng)。水平煙道煙氣溫度、再熱器噴水后蒸汽溫度及負(fù)荷指令作為前饋信號．當(dāng)其發(fā)生變化時(shí)，提前施加不同的控制作用以提高控制系統(tǒng)響應(yīng)速度。當(dāng)鍋爐MFT（主燃料跳閘）時(shí)，炯?xì)庠傺�環(huán)變頻風(fēng)機(jī)保持與汽水分離器壓力對應(yīng)的固定值。由于炯?xì)庠傺�環(huán)量大小對過熱汽溫有較大影響，在過熱蒸汽溫度過高／過低時(shí)，閉鎖再循環(huán)量進(jìn)一步減少／增加。機(jī)組在整個(gè)負(fù)荷段內(nèi)特性變化較大，因此主控制器的參數(shù)，隨負(fù)荷不同而改變。

2.2  煙氣擋板控制

  圖2是炯?xì)鈾n板控制系統(tǒng)，其控制目標(biāo)是使一次再熱蒸汽溫度與設(shè)定值之間的偏差與二次再熱蒸汽溫度與設(shè)定值之間的偏差相同。機(jī)組負(fù)荷指令作為前饋信號，通過函數(shù)發(fā)生器F(x)疊加于調(diào)節(jié)器輸出，F(xiàn)(x)需根據(jù)機(jī)組實(shí)際運(yùn)行狀況進(jìn)行整定。一次再熱器與二次冉熱器噴水后蒸汽溫度偏差變化較快時(shí)，提前改變煙氣擋板的開度以提高控制系統(tǒng)響應(yīng)速度。當(dāng)鍋爐發(fā)生MFT時(shí)，炯?xì)鈸醢鍙?qiáng)制開至50%,保證前、后炯道煙氣均勻分配。

2.3燃燒器擺角控制

  燃燒器擺角的控制是開環(huán)控制系統(tǒng)，如圖3所示，、從靜態(tài)特性分析可以看出，燃燒器擺角的變化，對過熱汽溫和再熱汽溫都有影響，且過熱汽溫與再熱汽溫變化方向相反，它僅作為再熱汽溫調(diào)節(jié)的補(bǔ)充手段。其擺動(dòng)角度是機(jī)組負(fù)荷的函數(shù)．這種函數(shù)關(guān)系需要通過燃燒調(diào)整試驗(yàn)或者長期的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)摸索得到。當(dāng)過熱汽溫過高／過低時(shí)．將禁止擺角進(jìn)一步向下／上變化。當(dāng)鍋爐MFT時(shí)，燃燒器強(qiáng)制處于水平位置。

2.4再熱器事故噴水控制

  圖4是再熱器事故噴水控制系統(tǒng)，一次再熱和二次再熱噴水減溫控制方法相同。由于事故噴水要求盡快將汽溫降至合理范圍，防止超溫，因此采用導(dǎo)前微分+PID的控制方式。當(dāng)鍋爐MFT或機(jī)組RB工況時(shí)，噴水減溫閥將被強(qiáng)制關(guān)閉。

3現(xiàn)場投運(yùn)

  再熱汽溫控制系統(tǒng)現(xiàn)場投運(yùn)時(shí)，除控制器PID參數(shù)需要整定外，還需要對函數(shù)發(fā)生器F(x)及前饋?zhàn)饔靡蜃舆M(jìn)行整定。由于煙氣再循環(huán)及燃燒器擺角對過熱汽溫也有影響，在再熱汽溫控制系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)選取時(shí)要與過熱汽溫控制系統(tǒng)一并考慮。

  圖5是安源電廠660 MW超超臨界二次再熱機(jī)組一、二次冉熱汽溫、汽壓現(xiàn)場運(yùn)行曲線。從圖中可以看出，機(jī)組在負(fù)荷變化過程中及RB工況時(shí)，再熱汽溫的變化能滿足電廠運(yùn)行要求。

4結(jié)語

針對安源電廠超超臨界二次再熱機(jī)組的鍋爐結(jié)構(gòu)形式．以煙氣擋板+煙氣再循環(huán)為蒸汽溫度主要調(diào)節(jié)手段，以燃燒器擺角為輔助調(diào)節(jié)手段。實(shí)踐證明采用傳統(tǒng)的PID及前饋控制方式來調(diào)節(jié)一、二次再熱蒸汽溫度是可行的．能滿足機(jī)組運(yùn)行要求。隨著控制系統(tǒng)的設(shè)汁和投運(yùn)經(jīng)驗(yàn)的不斷積累，以及自適應(yīng)控制、預(yù)測控制等現(xiàn)代控制技術(shù)的應(yīng)用，還將進(jìn)一步提高再熱汽溫控制系統(tǒng)的品質(zhì)。

5摘要：以安源電廠660 MW超超臨界二次再熱機(jī)組為研究對象，通過對再熱蒸汽溫度各種調(diào)節(jié)手段的單一因素變化時(shí)的靜態(tài)特性分析，提出了一、二次再熱蒸汽溫度的控制方案，現(xiàn)場運(yùn)行情況表明，該控制方案能滿足機(jī)組在全負(fù)荷及RB工況的運(yùn)行要求。