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文档格式 毕业论文:2×600MW超临界机组热工控制系统的研究 ㊣ 精品文档

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低压旁路系统中,及阀门用以排放分离器疏水,三阀门的功能有所不同,阀门可把大量疏水排入疏水扩容器,保证膨胀峰值流量排放阀门可辅助反门排放疏水,当关闭时,与共同控制分离器水位阀门把疏水排入除氧器,回收工质和热量。


型直流锅炉内置式分离器启动系统为了适应机组带中间负荷频繁启动的要求,型直流锅炉也有其自己特点的内置式分离器启动系统,如图所示。


该系统与图样,仍有减压阀门,但取消了隔绝阀门。


在减压阀门出口设置组内置式分离器,其蒸汽送往过热器和疏水送入扩容器,汽水工质与热量回收系统连接于扩容器。


该系统同样在正常运行时分离器不切除而成为通道,该系统阀门少,启动操作简单,并容易实现自动化。


省煤器与水冷璧低温过热器高温过热器再热器汽轮机凝汽器内置式分离器扩容器凝结水泵低压加热器除氧器及水箱给水泵高压加热器凝结水除盐装置汽轮机旁路超临界锅炉启动特点如上所述,超临界锅炉与亚临界自然循环锅炉的结构和工作原理不同,因此,启动方法也有较大的差异。


超临界锅炉与自然循环锅炉相比,有如下启动特点需要设置专门的启动旁路系统直流锅炉在启动停炉或事故情况下,都必须使用启动旁路系统。


其目的在于冷却锅炉受热面排走不合格的工质,回收工质和热量保护再热器等,它对直流锅炉的启停,起到安全和经济的保证作用。


汽包锅炉在启动前,汽包水位保持在点火水位,在相当长的升火时间内不需要向锅炉补充给水。


水冷壁可依靠工质的自然循环来冷却省煤器处在低温烟道内,不定需要冷却,如需要冷却时,可以开启省煤器再循环管上的再循环门来保护省煤器过热器可以用锅炉产生的蒸汽排汽冷却。


由于汽包的水容积大,可允许有较长时间的排汽而不至使水位太低。


在冷态启动时,汽包锅炉的工质开始是没有压力的,随点火后燃料量的增多,给水开始蒸发,压力逐渐升高,所以汽包锅炉的启动与升温升压同时进行的,是个升温升压的过程。


直流锅炉的启动特点则是在锅炉点火前就必须不间断地向锅炉进水,建立起足够的启动流量,以保证给水连续不断地强制流经有关受热面,使其得到冷却。


有的直流锅炉甚至还采用全压启动。


因此,直流锅炉的启动过程实质上是工质的升温过程。


汽包锅炉的汽包,在蒸汽生产过程中实际上是加热蒸发和过热三阶段的大致分界点。


而直流锅炉则不同,点火前,直流锅炉各受热面内全部是水,点火后,随着燃料量的增加,开始送出的是水,然后是湿蒸汽饱和蒸汽和过热蒸汽,最后过热度才达到设计值。


启动过程中,送出的工质状态不断发生变化,与之相对应的锅炉受热面由开始时全部作为加热段,当产生蒸汽后,全部受热面即分成加热和蒸发两区段,最后当锅炉出口的蒸汽过热后,全部受热面才分成加热蒸发过热三区段。


般高参数大容量的直流锅炉都采用单元制系统。


在单元制系统启动中,汽轮机要求暖机冲转的蒸汽在相应的进汽压力下具有以上的过热度,其目的是防止低温蒸汽送入汽轮机后凝结,造成汽轮机的水击。


因此,直流锅炉启动过程中最初排出的热水汽水混合物饱和蒸汽和过热度不足的过热蒸汽都不能进汽轮机,所以,直流锅炉就需要设置专门的启动旁路系统来排除这些不合格的工质。


另外,启动时的热量损失和凝结水耗量很大,设置启动旁路系统也是为了回收这部热量和工质,同时,在启动初期还可以通汽冷却再热器,使再热器得到保护。


需要配置汽水分离器和疏水回收系统超临界锅炉运行在正常范围时,正如其名称所述,是运行在纯直流状态。


锅炉给水靠给水泵压头直接流过省煤器水冷壁和过热器。


直流运行状态的负荷从锅炉满负荷到直流最小负荷,直流最小负荷般为。


低于该直流最小负荷,给水流量要保持恒定。


例如,在负荷时最小流量意味着在水冷壁出口有的饱和蒸汽和的饱和水,这种汽水混合物必须在水冷壁出口处分离,而千饱和蒸汽被送入过热器。


因而,在低负荷时超临界锅炉需要汽水分离器和疏水回收系统。


图所示为公司的汽水分离器,它是由个或多个垂直容器组成,当运行在低负荷定流量范围内时,汽水分离器由于分离饱和蒸汽及饱和水,且要维持有定的液位而工作在湿态运行在直流工作范围时,汽水分离器在干烧而工作在干态。


疏水回收系统是超临界锅炉在低负荷工作时必需的另个部件,它的作用是使锅炉安全可靠地启动和热损失最小并可显著地延长分离器疏水阀的寿命。


般有带低负荷循环泵和带热交换器两类疏水回收系统,其疏水合格时送入除氧器回收工质和热量。


启动过程中汽水受热面要进行冷热态清洗汽包锅炉受热面在启动过程中般不需要进行清洗,锅水中的杂质在运行中可以用排污的方法去除,从而保证汽水品质而直流锅炉在运行中是不能排污的,进入直流锅炉的给水次被蒸发成蒸汽,给水中的杂质部分直接溶解于过热蒸汽中带往汽轮机,其余部分都沉积在锅炉受热面内壁,这对锅炉和汽轮机的安饱和蒸汽焓值时,流进汽水分离器得为干饱和蒸汽,汽水分离器液位控制阀因没有饱和水而关闭。


随着燃烧率的进步增加,使流经汽水分离器的蒸汽逐步成为过热蒸汽,图中的温度控制器因蒸汽温度未达到设定点而不起作用。


当蒸汽温度随着燃烧率持续增加而超过设定点,图中的温度控制器起作用,同时流量控制器控制锅炉给水流量,实现了由湿态时的液位控制到干态时得温度和给水流量控制的平稳转换。


超临界机组的闭环控制超临界锅炉的蓄热能力相对较小,因此超临界机组的闭环控制系统有其自己的特点。


主要表现在超临界锅炉的给水控制系统和温度控制系统,以及超临界机组的机炉协调控制系统。


超临界锅炉的控制特点超临界锅炉控制与亚临界汽包锅炉基本差别从控制的角度来看,超临界锅炉和亚临界直流锅炉没有多大差别,因为它们的汽水流程基本相同,其区别主要在于蒸汽压力提高。


汽包锅炉中,汽包把汽水流程分隔为三部分,加热段,蒸发段和过热段,三段受热面的位置和面积是固定不变的。


在给水流量变化时,仅影响汽包水位,不影响蒸汽压力和温度,而燃料量变化时,仅改变蒸汽流量和蒸汽压力,对蒸汽温度影响不大。


因此给水燃烧蒸汽温度控制系统是可以相对的。


可以通过控制给水流量燃烧率喷水流量分别控制汽包水位,蒸汽流量和蒸汽压力。


超临界锅炉没有汽包,又没有炉水小循环回路。


给水是次性流过加热段蒸发段和过热段,三段受热面没有固定分界线,当给水流量或燃料量发生变化时,三段受热面的吸热比例将发生变化,锅炉出口汽温,以及蒸汽流量和压力都将发生变化。


因此给水汽温,燃烧控制系统是密切相关,不能的,控制系统投入与否将影响另控制系统的性能,这给控制系统的设计和整定增加了复杂性。


汽包锅炉过热蒸汽温度是通过改变蒸发受热面和过热受热面之间的吸热比例来实现的。


由于受热面是固定的,喷水可作为主要控制手段,在锅炉结构确定后,过热蒸汽温度的控制范围受到喷水流量的限制。


超临界锅炉则不同,它没有固定的过热受热面,进入过热受热面的工质热焓也是不固定的,过热蒸汽温度主要决定于燃料量与给水流量之比率,由于只要这个比例正确,受热面吸热量比率总能自动调正到要求的状态,因此可以在很宽的负荷范围内得到要求的蒸汽温度。


所有锅炉都要有个在最低燃烧率时最小的水冷壁给水流量,以防止水冷壁过热。


对汽包炉,是通过汽包和水冷壁间强制或自然循环来保证的,对超临界锅炉,用起动旁路系统和少量给水再循环来实现的,因此在超临界机组起动和低负荷运行期间,在汽机负菏蒸汽流量达到最小给水流量以前,控制系统必须把蒸汽压力和给水控制延伸到起动旁路系统伐门。


超临界锅炉控制特点超临界锅炉在稳定运行期间,必须维持些比率为常数,在变动工况时必须使这些比率按定规律变化,以便得到稳定的控制,而在起动和低负荷运行时,要求大幅度地改变这些比率,以得到宽范围的控制。


这些比率是给水流量蒸汽流量因为给水系统和蒸汽系统是直接连通的,给水流量和蒸汽流量比率的偏差过大将导致较大的汽压波动,又由于超临界锅炉存贮能力较小,给水流量与蒸汽流量的比率,在锅炉负荷增加时必须限制。


热量输入给水流量即煤水比在稳定运行工况,煤水比必须维持不变以保证过热器出口汽温为设计值。


而在变动工况下,煤水比必须按定规律改变,以便既充分利用锅炉蓄热能力,又按要求增减燃料,把锅炉热负荷调到与新的机组负荷相适应的水平。


喷水流量给水流量,超临界锅炉仅能够瞬时快速改变汽温,但不能始终起到维持汽温的作用,因为过热受热面的长度和热焓都是不固定的。


为了保持通过改变喷水流量来校正汽温的能力,控制系统必须不断地把喷水流量和总给水流量之比恢复到设计的百分数。


总之,超临界锅炉控制系统要比亚临界汽包炉更复杂,在启动工况下要求更多地采用变参数变定值技术,所有控制功能应在前馈技术的基础上完成,并要求连续地校正控制系统的增益。


在控制系统设计时应事先考虑工艺过程内部的相互作用,采取合理的前馈变定值变增益变参数控制策略,而不是象通常那样,仅根据偏差采取反馈控制策略。


机组协调控制系统超临界机组的蓄热能力相对较小,因而,表现出锅炉跟随系统的局限性。


解决这个问题需改进协调控制系统。


和亚临界的汽包锅炉机组样,超临界机组的协调控制系统的基本目标是将锅炉和汽轮发电机作为个整体操作运行,锅炉和汽机的控制指令,既应考虑稳态偏差也要考虑动态偏差。


为了在机组负荷变化时机炉同时响应,机组负荷指令要作为前馈信号分别送到锅炉和汽机的主控系统,以便将过程控制变量机组发电量蒸汽压力烟气含氧量炉膛风量和蒸汽温度维持在个可接受的限度内。


图所示为个超临界机组的协调控制系统框图。


汽轮机调节汽门不参与负荷调整,相反负荷由流量来调整。


升负荷或降负时,流量由锅炉给水泵改变。


也就是说,代表发电量命令的信号,直接发送到汽轮机调节汽门,有效地改变机组发电量的唯途径就是改变锅炉的能量输出。


如果在所要求的输出和实际的发电量之间存在偏差,则将偏置锅炉和汽轮机命令,重新校正由于循环系统变化后的系统。


同样,节流压力误差用来校正蒸汽生成量和蒸汽使用量之间的平衡。


为补偿锅炉和汽轮机不同的响应时间,这两个误差信号作为个过渡过程变量使用,以便于利用锅炉蓄能变化使汽轮机快速响应,从而使发电量误差减到最小。


协调控制系统设计不仅要完成定压运行,而且还要完成滑压运行。


超临界直流炉的压力由汽轮机阀门控制,开始这个阀门作为前压调节阀门方式运行。


汽轮机阀门控制的唯变量就是节流压力。


对于大多数超临界机组,这个压力大约为。


在正常运行大于时,这些阀门

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