350MW超臨界火電機組給水系統的優化設計研究

譚業杰

摘? 要：超臨界機組是一項全新的工業技術，因其具有高效率，低污染優點故此得到廣泛應用，如今該技術已經應用于火力發電的主力機組，并成為其核心部分。但因該機組在運用過程中多變量耦合、強非線性、不確定性等特點，導致工作人員難以對其進行操作。鑒于此，加強超臨界機組研究具有非常重要的意義和作用，能夠對其控制系統進行優化。本文主對超臨界機組給水系統進行研究，從造價，安全性，可靠性等多個角度分析給水系統配置方案的優缺點。

關鍵詞：給水系統;優化設計;超臨界火電機組

現如今，隨著我國工業企業快速發展，火電機組已經成為其中不可或缺的重要部分，越來越多的臨界機組被應用在行業發展中。煤炭資源是火電機組工作基礎，同時這種供電方式也符合人們對電力供應提出的要求。然而因煤炭屬于不可再生資源，雖然我國領土面積遼闊，但仍舊缺乏不可再生資源，為此國家正積極尋找新的方式以減少資源消耗。通過不斷研究并結合當下我國社會發展形勢，科研人員發現應用超臨界機組可以減少資源消耗，減少成本投入，能夠有效節約資源。

1 超臨界機組的優點

首先，超臨界機組在運行過程中具有快速調峰功能，其次可以提高熱能利用率，減少煤炭資源消耗，最后在工作過程中該機組不會產生過多能耗，減少CO2排放量?；痣姀S運營過程中其產生的蒸汽往往會影響熱能應用效果，若為其裝置數量相同的設備可以發現超臨界機組資源消耗要明顯優于亞臨界機組，且空氣環境質量受到影響較小。通過對火電廠以往工作狀況進行調查發現，超臨界機組在資源節約方面具有很大的優勢，但其使用過程中動態性較為復雜，故此該機組在應用過程中要增加自動控制系統來提升機組本身的可靠性和實用性。

2 350MW超臨界火電機組給水系統

2.1 超臨界直流爐

2.1.1 超臨界直流爐的工作原理

臨界組在工作過程中如果空氣密度與水流密度一致，汽水循環系統定然會受到影響，在這種情況下，需要借助直流爐本身實用性來解決此類問題。在直流鍋當中，工質流動需要依靠水泵壓頭才能夠完成，其具體步驟包括加熱，蒸發，過熱等。在臨界條件允許情況下，上述步驟可以順利完成。若直流爐工作過程中燃料量增加，機組中的水將直接進入蒸發階段，此時就會出現一種超溫情況，故此機組在運行過程中要重視蒸發階段，該階段將直接影響工作質量和效果。

2.1.2 超臨界直流爐的熱點

超臨界直流爐本身具有自動控制系統，該系統在運用過程中要注意燃料燃燒狀況，另外還需要把控系統參數。機組運行過程中水流量和蒸汽流量不能夠出現偏差，若出現偏差將會影響蒸汽壓力實用效果。直流爐工作過程中把控噴水量和總給水量之間的比例，以保證工作質量。機組正常工作時，水煤比數據不能夠發生變化。若有突發情況發生，需要結合實際需求適當增減燃料，改變機組負荷。機組運行過程中控制燃燒器通風效果，盡量避免產生氮氧化合物，以風煤比作為控制依據。

2.1.3 超臨界直流爐的特征

超臨界直流爐在工作過程中主要具有以下兩點特征，分別是靜態和動態。當熱量和給水量發生變化時，主蒸汽將會出現超溫，超壓等現象，這就是靜態特征。而機組在工作過程中受到外在因素影響從而發生騷動是動態特征，圖1是動態特性圖。從圖1（a）中可以看出，功率會隨主蒸汽流量增加而逐漸上升，但之后會逐漸恢復到原來標準。從圖1（b）數據能夠看出主蒸汽流量上升的時候如果燃料增加，就會出現上升過程;從圖1（c）數據里面能夠看出給水量增加的時候主蒸汽流量也會增加。

2.2 超臨界直流爐給水控制系統

2.2.1 直流爐給水控制的主要任務

超臨界直流鍋爐里面沒有汽包，所以在使用超臨界直流鍋爐的時候需要通過噴水降溫的方式控制整個直流爐的主汽溫度，這樣在使用的時候就不會受氣溫的影響進而影響整個工作的正常運行。這個時候給水控制的主要任務就是在保證煤水不變的時候控制主蒸汽的溫度，最終達到滿足給水量的需求。目前國內外已經提出了很多種關于煤水比動態修正信號的方案。

2.2.2 直流爐給水控制的特點

超臨界機組給水控制系統主要有以下幾點：超臨界直流爐的加熱、蒸發、轉變過程都是一次完成，隨著直流爐工作的不斷進行，直流爐里面的受熱面、過熱段、蒸發段都會開始發生變化：在超臨界直流爐中需要通過給水控制系統來保持水煤比，這就是動態平衡;過熱蒸汽溫度會延遲給水量和燃料量的擾動，這個時候就需要在控制系統里面通過中間點溫度和中間點焓值來校正信號。

3 超臨界火電機組給水控制系統優化方案

3.1 分析給水控制策略

超臨界火電機組在進行工作的時候如果機組的燃燒率小于本來負荷率的時候，分離器就會轉變成濕態運行的模式進行工作，這個時候就需要通過調節分離器水位的方法控制給水流量。如果在工作的時候鍋爐里面的水想要保持直流運行狀態就需要適當的控制給水量，因為在運行的時候會出現一些誤差，所以需要通過中間點溫度來進行校正。超臨界機組在控制給水的時候需要控制煤水比，控制煤水比的方式有水跟煤和煤跟水兩種。煤跟水的控制方案能夠控制主蒸汽壓力的穩定。水跟煤的控制方案能夠控制主蒸汽的溫度。

3.2 給水控制方案修正

超臨界機組給水系統在控制的時候主要分為干、濕兩種。在鍋爐啟動的時候給水系統里面的爐水循環要想一直保持正常，就需要在使用的時候充分給足水的流量和水的壓力，給水系統的任務就是要保證主蒸汽溫度的穩定和負荷調整。

4 結束語

綜上所述可以看出，超臨界機組的多變量和煤質變化與實際需求之間存在一定差異性，難以對二者采取有效控制措施，機組在運行過程中不僅需要滿足負荷標準，且要穩定主汽溫度值，以免機組正常運行受到干擾，而想要解決此類問題就必須優化350MW超臨界火電機組給水系統設計方案，使給水變化情況與實際需求相符，并在方案當中把控燃水比，如此方可推動我國火力發電發展。

參考文獻

[1]于浩.350MW超臨界火電機組給水系統的優化設計研究[D].2015.

[2]李云鵬.350MW火電機組鍋爐給水控制系統優化設計[D].2006.

[3]盧曉玲.超臨界機組給水系統的建模與優化控制[D].2015.