刘振1，陈德志2
1 山东华鲁恒升化工股份有限公司 山东德州 253000
2 山东恒源石油化工集团有限公司 山东德州 253000
摘要：随着火力发电机组的能效水平得到持续提高，新建超超临界燃煤机组的实际运行水平已达到世界领先水平。为超超临界技术是提高火电机组的能效水平、减少燃煤发电污染物以及温室气体排放最有效的技术。超超临界机组采用直流锅炉，其显著特点就是没有汽包，因此调节灵敏，启停快速，但是其运行情况相对复杂，对于给水品质的要求比较高，对于自动控制系统的要求也比较高。
关键词：燃煤机组；给水；全程自动控制
1系统概况
超超临界技术是提高火电机组的能效水平、减少燃煤发电污染物以及温室气体排放最有效的技术。超超临界机组采用直流锅炉，其显著特点就是没有汽包，因此调节灵敏，启停快速，但是其运行情况相对复杂，对于给水品质的要求比较高，对于自动控制系统的要求也比较高。给水控制是超超临界锅炉控制的难点与核心，要求在低负荷时给水流量满足最低要求，在直流运行时保证合适的燃水比，以满足机组蒸汽流量需求，维持机组安全运行[1]。
2 全程给水自动控制系统的特点
2.1锅炉上水的主要特点及控制方式
由于炉水循环泵（BCP）是非常精密的进口炉水泵，为防范水中的杂质进入轴承电动机内，在上水前需要确认炉水循环泵已注水完毕。若选择给水泵上水方式，需设计给水旁路阀与勺管自动配合。若给水旁路阀流量自动，勺管就需投入差压自动控制，以确保上水压差约为1.5Mpa。在选定了上水方式后，就可启动电动给水泵或者前置泵进行顺序控制。待除氧器水温正常、汽水分离器水位正常之后，才启动循环清洗功能[2]。
2.2锅炉冷热态冲洗主要特点及控制方式
直流锅炉的受热面容易结垢腐蚀，产生氧化皮，导致锅炉爆管。这就对锅炉的给水提出了非常高的要求，在上水与启动阶段，需要实施冷态冲洗、热态冲洗，用除盐水（冲洗水的pH值为9.0～9.6）冲洗水汽系统，具体为水冷壁、省煤器、除氧器、过热器、高低压加热器等，以清除锅炉受热面与管道存在的盐类、杂质。冷态冲洗是用冷水对锅炉进行冲洗，打开冷水调节阀，维持一定的流量，出口调整阀保持一定的开度，直到储水箱底部出口排水水质合格，锅炉冷态冲洗结束。热态冲洗是在冷态冲洗完成之后，锅炉点火，确保分离器入口温度约为200℃，对锅炉进行热态冲洗，直到储水箱排水水质合格，锅炉热态冲洗结束。
2.3自动并退泵的主要特点及控制方式
机组的汽轮机配置了2台50%容量的汽动给水泵，并泵是指在机组高负荷运行时2台汽动给水泵并列运行，退泵则是在机组低负荷运行时解列至单台运行，机组在启动时也是1台给水泵运行。机组水泵手动并泵操作复杂，中间点温度控制的结构简单，组态容易实现，因此在超超临界机组中得到了广泛应用。一般汽水分离器的出口温度被设为机组的中间点温度，在干态模式下，中间点温度由给水流量、锅炉负荷指令的前馈信号进行控制。而且给水泵并泵、退泵往往导致给水流量波动，而自动并退泵的目的在于减轻运行人员的劳动强度，实现一键式给水泵并泵或退泵操作，避免锅炉给水流量发生波动以及主蒸汽温度大幅度变化，从而保障机组的安全可靠运行。
2.4给水主旁路阀门切换主要特点及控制方式
给水旁路调节把省煤器入口流量作为被调量，采用单回路控制方式，设定值一般是33%锅炉最大连续蒸发量（BMCR）。当机组负荷低于15%BMCR的时候，利用给水旁路调节阀调整给水流量；随着负荷增加，再循环流量不断减小，旁路调节阀开度不断增大；锅炉主控指令经过惯性滤波、函数转换，变成给水流量目标值，作为给水控制的基本指令，再经过中间点温度、一级减温器出入口温差调节器校正，最终生成给水流量指令。等到其开度为75%～80%的时候，主给水电动阀开启，而且切换到串级控制回路；等到主阀完全开启的时候，旁路调节阀缓慢关闭，完成了从旁路到主路的切换，由给水泵自动调整给水流量。
2.5锅炉干湿态转换主要特点及控制方式
超超临界直流锅炉在启停过程中有一个干态、湿态转换的过程，这是一个关键控制点，需要保证平稳顺畅地度过。如果干湿态交替转换，就会导致工况发生很大变化，不但延误启停过程，而且可能导致过热器进水，甚至发生机组跳闸事故。
2.6 检维修前给水全程自动逻辑设计的实现
全程给水自动控制是燃煤机组非常重要的子系统，包括给水流量控制、分离器水位控制、中间点温度控制。在机组启动以及升负荷的各个阶段，给水控制回路有所不同，控制对象也不相同。因此，为了实现全程给水自动控制，需要设计好各阶段、各系统的切换方案。在升负荷过程中，水质参数不断升高，等到水质参数、机组负荷达到一定标准，汽水分离器的运行状况也会发生变化。
3 全程给水控制程序设计
在超超临界燃煤机组全程给水自动控制中，分离器水位控制是非常重要的环节。在开机及低负荷（负荷小于25%BMCR）运行的时候，汽水分离器运行于湿态模式，给水流量影响分离器的液位，需适当控制分离器储水箱水位，使分离器维持一定的水位，这样可以减缓汽压的变化速度，维持锅炉的最小流量，并且确保工质具备一定的蓄热能力；在机组正常运行的过程中，汽水分离器运行于干态模式，其里面没有水，只是一个蒸汽通道，其出口温度被作为中间点温度。
为了确保锅炉稳定工作，需确保水煤比平衡，这是满足机组蒸汽流量需求的基础，也是保障机组安全运行的前提。水煤比参数是否正确，可以借助蒸汽焓值变量表现出来。要想有效控制蒸汽流量，需要寻找一个最佳的变量与测量点，也就是中间点，其能够准确反映主蒸汽温度以及燃料量的变化。中间点温度控制的结构简单，组态容易实现，因此在超超临界机组中得到了广泛应用。一般汽水分离器的出口温度被设为机组的中间点温度，在干态模式下，中间点温度由给水流量、锅炉负荷指令的前馈信号进行控制。锅炉主控指令经过惯性滤波、函数转换，变成给水流量目标值，作为给水控制的基本指令，再经过中间点温度、一级减温器出入口温差调节器校正，最终生成给水流量指令。在机组启动后期，分离器出口温度上升，锅炉转入干态运行，在此过程中出口温度平稳升高，给水自动控制正常。在B给水泵并泵期间，给水泵转速正常，给水调节阀自动控制正常，给水流量控制稳定。
6 结语
我国发电供热用煤约占煤炭生产总量的50%，而且90%的二氧化硫排放来自于煤电，可见，调整火电结构，实施节能降耗，具有非同寻常的意义。当前燃煤机组是发电行业的主流技术，而全程给水自动控制是超超临界锅炉控制的核心。因此，有必要继续深入研究给水控制，这对于推动电力行业可持续发展，打造环保、清洁、节能的社会具有重要意义。
参考文献
[1]高凡.机组运行中保证给水品质的措施探讨[J].机电信息,2021(02):23-24.
[2]王树学.锅炉给水处理中化学除氧剂研究[J].清洗世界,2020,35(12):33-34.