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摘要 超临界直流锅炉具有惯性小、蓄热能力小的特点，容易出现超温现象，给水控制系统较为复杂，影响因素较多，是实现锅炉自动控制中的难点。本文主要介绍了中间点温度和中间点焓值两种给水控制系统，通过对比分析，发现中间点温度控制具有读数直观、操作简单等优点，而中间点焓值控制则是灵敏度高、反应迅速等特点，将两种控制系统对比综合考虑，可提高超临界直流锅炉的控制技术。

关键词 超临界直流锅炉；给水控制系统；中间点温度；中间点焓值

中图分类号TK2 文献标识码A 文章编号1674-6708（2015） 153-0077-02

随着我国电力行业的快速发展，火力发电对机组的要求越来越高，超临界机组以绿色环保、循环倍率高等优点逐渐成为了火力发电站的支柱机组。超临界机组使用的直流锅炉采用加热、蒸发及过热一条流水线的模式，完成给水由常温液态到过热气态的受热过程。超临界直流锅炉在稳定状态工作时，给水量与蒸发量持平，给水利用率可达100%。维持超临界直流锅炉的正常运转，控制给水量，稳定蒸汽温度是关键。本文对常用的两种给水控制系统进行了对比分析，合理选择给水控制系统实现超临界机组的最大效率。

1 中间点温度控制系统

中间点温度控制系统采用的是以煤跟水的工艺方案，以汽水分离器入口蒸汽温度为工艺参数，温度过低时会使过热器内出现凝水现象，此时需减少给水量；温度过高时，会造成水冷壁出口段超温，此时需增加给水量，不论是温度过低还是温度过高，都会影响超临界直流锅炉的正常运转，应尽量避免这种情况的出现。

1.1 给水温度参数设定

中间点温度控制系统的给水温度，一般以水冷壁出口集箱的温度为参数选择点，给水温度参数值是经过多次修正后确定的，第一步以函数发生器对应的温度值作为基数值；第二步在技术值的基础上增加一定程度的过热度，通常是增加12～13℃的方案；第三步考虑过热器喷水比率修正值，修正值是参考机组给定的经速率限制和高低幅度值设定的，修定值的设置可有效降低分离器的干湿变换幅度，进而确定最佳给水量，在保证超临界机组稳定运行的基础上，实现煤水比的合理化，增加热能利用率，减少环境污染。

1.2 给水量参数设定

给水量的设定需要参考两个参数值，一个是前馈信号参数值，另一个是偏差输出校正参数值。前馈信号参数主要是反映煤水比，当煤水比出现较大偏差时，前馈信号可根据偏差输出校正参数值快速做出反应，控制给水量和补偿燃料量回复煤水比，在水冷壁出口集箱处安装有温度微分信号接收器，通过分析温度的微分变化，将接收到的信号汇总于前馈信号，可以提前改变给水量，实现给水量参数的超前设定。

1.3 给水指令设定

给水指令是控制给水泵流量的信号指示，水冷壁出口集箱处的温度微分信号与前馈信号作为主要给水量需求参数，在此基础上扣除汽水分离器中冷凝回流至储水箱中的液态水，便是应由给水泵提供的给水量。给水指令直接作用于给水泵的转速控制器上，通过调节水泵涡轮的转速，实现给水量的精确控制。

1.4 给水控制站指令

给水泵需要设定最大流量值，一旦给水泵的流量达到最大值后，给水量不再增加，以防出现超负荷运转，对水泵造成不必要的损伤。当汽动给水泵出口的压力小于IMPa时，给水泵控制站指令无限制条件；当压力大于IMPa时，给水泵控制站指令输出速度受限。

2 中间点焓值控制系统

中间点焓值给水控制系统，是在确定煤热量时，通过调节给水量实现煤水比的控制。煤水比公式如下：

H/G= （hgr-h9S） / Tl Qr

（1）

式中：H表示燃料煤的投入量；G表示给水量；hgr表示过热蒸汽焓值；h表示水焓值；rl表示超临界直流锅炉热效率；Qr表示燃料煤的发热量。当锅炉的运转负荷不变时，h、h、r、Qr均是固定值，则H与G的比值保持不变，及煤水比不变；当给水量或燃料煤投入量发生变化时，各焓值的变化特征大体一致。

2.1 汽水分离器焓值指令设定

汽水分离器焓值指令设定需要参照屏式过热器进出口温度，在对进出口温度各选五组后，求平均值作差，将得到的差值作为屏式过热器进出口的实际温差值SI，参考蒸汽流量函数发生器作为降温设定值S2，两者作差即汽水分离器焓值指令的基础设定值。在此基础上完成设定值修正，得到最终汽水分离器焓值设定值。

2.2 炉膛焓值指令设定

炉膛焓值设定有两个版块共同决定，第一版块是动态迟延块，动态迟延块起到修复燃料供热率与给水指令间动态变化的作用，可作为煤水比的变化缓冲区；第二版块汽水分离器焓值指令，这两组版块指令相加即可得到炉膛焓值的测量值，结合设计值作出修订即可得到理论上的炉膛焓值指令。但在实际工作中，一般需要考虑炉膛焓值的实际需求值，即当出现异常情况，可以将设定指令切换到炉膛焓值的实际需求值，以保障超临界直流锅炉的正常运转。

2.3 给水量设定

炉膛总给水量可由煤水比公式计算得出，总给水量由三部分给水共同组成，第一部分是由炉水循环泵提供，第二部分由水冷壁凝水提供，第三部分由给水泵提供。当第一和第二部分的给水量确定时，可计算得出给水泵的给水量设定值。需要注意的是，给水泵的给水量不可小于水冷壁凝水量，以防发生高温爆管事故。

2.4 给水泵需求指令的设定

给水泵需求指令由给水泵平均需求指令和给水泵主控需求指令共同决定。给水泵主控需求由超临界直流锅炉的炉水循环泵流量与给水泵流量的加和后经给水控制器修正后得到。

3 中间点温度和中间点焓值两种给水控制系统对比分析

中间点温度和中间点焓值两种给水控制系统各有各的优点，工作人员需要根据实际需要对给水控制系统进行合理选择，实现超临界直流锅炉的最佳控制。1）中间点温度给水控制系统反应直观、控制迅速。用中间点温度控制给水量时，不仅能及时调节水冷壁的响应温度，还能缩短蒸汽温度的反应时间。另外，从人工操作角度分析，中间点温度给水控制系统更方便。2）中间点焓值给水控制系统对温度变化更为敏感。焓值代表的是系统中过热蒸汽所含能量，也可以看作是其作功能力，由于中间点焓值的敏感性，可以实现对锅炉负荷的有效监控，避免超负荷运转的发生，中间点焓值给水控制系统比较适合自动化操作系统。3）在过热器中，因存在过热蒸汽压，使得中间点温度控制易出现给水控制失调现象。当过热器中蒸汽压负荷降低时，会出现凝水现象，机组动力也会降低；当过热器中蒸汽压负荷增加时，又会引起过热蒸汽温度过高，容易对水冷凝壁出口造成损耗。

4 结论

超临界直流锅炉给水控制是电力机组自动化中的重点，同时也是难点，给水控制是一项复杂的控制项目，本文介绍的两种给水控制系统，需要工作人员结合直流锅炉在实际运行中的具体情况，通过分析总结，科学合理选择给水控制系统，使超临界直流锅炉能够正常高效运行。