新型鍋爐主蒸汽溫度調節裝置及控制方法與流程

本發明應用于鍋爐主蒸汽溫度控制技術領域，具體涉及一種新型鍋爐主蒸汽溫度調節裝置及控制方法。

背景技術：

在現代火力發電廠熱工控制中，鍋爐的過熱蒸汽溫度是影響鍋爐生產過程安全性和經濟性的重要參數,也是整個汽水行程中工質的最高溫度，對電廠的安全經濟運行有重大影響。過熱器正常運行時，溫度已接近材料允許的極限溫度，因此，必須相當嚴格地將過熱汽溫控制在給定值附近。過熱汽溫偏高會使蒸汽管道、汽輪機內某些零部件產生過大的熱膨脹變形而損壞，威脅機組的安全運行。過熱汽溫偏低則會降低機組的熱效率，增加燃料消耗量，浪費能源，同時會使汽輪機最后的幾級蒸汽濕度增加，加速汽輪機葉片的水蝕，從而縮短汽輪機葉片的使用壽命，所以過熱蒸汽溫度過高或過低都是生產過程所不允許的。

現在的主流控制手段一般為通過減溫水進行噴水減溫，噴水減溫對過熱器的安全運行比較理想，盡管對象的調節特性不夠理想，但還是目前被廣泛地使用的過熱汽溫調節方法。采用噴水減溫的方法時，由于對象調節通道有較大的遲延和慣性以及運行中要求有較小的汽溫控制偏差，因此采用單回路調節系統往往不能獲得較好的調節品質。針對過熱汽溫調節對象調節通道慣性延遲大、被調量信號反饋慢的特點，應該從對象的調節通道中找出一個比被調量反應快的中間點信號(內部信號)作為調節器的補充反饋信號，能夠一定程度上改善對象調節通道的動態特性，但該方法存在以下缺點：

(1)由于減溫水源取自鍋爐給水泵出口，該處壓力隨負荷變化較大，無法保證減溫水正常噴入；

(2)如突然噴入大量減溫水會將主汽溫度降的過低，主蒸汽溫度的較大波動會對管壁造成破壞，影響蒸汽管道使用壽命；

(3)減溫水由于壓力變化而造成噴人量過大時可能會出現主蒸汽帶水，蒸汽攜帶水滴會對汽輪機葉片產生沖擊，影響汽輪機葉片使用壽命，嚴重時威脅機組安全運行。

(4)由于在噴射減溫水時溫差較大，減溫水溫度和主蒸汽溫度溫差最大可達330℃，噴水量又需要不斷調節變化，噴水減溫器的各部件極易產生局部或全部較大的溫差應力，進而產生熱疲勞裂紋，造成噴水減溫器或其部件的損壞；同時較大的溫差會導致調節閥籠與閥芯之間產生間隙而發生減溫水泄露，影響閥體密封，影響整個火力發電機組的安全和經濟運行。

(5)減溫水直接從給水泵出口接出，噴水減溫后的主蒸汽品質會受到一定程度的影響。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種新型鍋爐主蒸汽溫度調節裝置及控制方法，其能更好的對鍋爐主蒸汽溫度進行控制。

本發明新型鍋爐主蒸汽溫度調節裝置，包括串接的一級過熱器、屏式過熱器，所述一級過熱器與減溫蒸汽管路的一端以及一級過熱器前蒸汽管路分別相連通，所述屏式過熱器與二級過熱器入口管組前蒸汽管路相連通，二級過熱器入口管組前蒸汽管路與減溫蒸汽管路的另一端和二級過熱器入口管組分別連通，二級過熱器入口管組串接二級過熱器出口管組，所述二級過熱器出口管組串接主蒸汽管路；

所述減溫蒸汽管路上串接有減溫蒸汽管路調節閥、減溫蒸汽管路隔絕閥、減溫蒸汽管路蒸汽溫度測量裝置、減溫蒸汽管路蒸汽流量測量裝置；

二級過熱器入口管組上游設有二級過熱器入口管組前蒸汽溫度測量裝置，主蒸汽管路上設有主蒸汽溫度測量裝置。

進一步地，所述一級過熱器的上游管道通過一級過熱器前異徑三通與減溫蒸汽管路的一端和一級過熱器前蒸汽管路分別相連通；所述二級過熱器入口管組前蒸汽管路通過二級過熱器入口管組前異徑三通與減溫蒸汽管路的另一端和二級過熱器入口管組分別相連通。

本發明新型鍋爐主蒸汽溫度調節方法，采用上述的調節裝置，通過所述減溫蒸汽管路調節閥對主蒸汽溫度測量裝置檢測到的主蒸汽溫度及二級過熱器入口管組前蒸汽溫度測量裝置檢測到的二級過熱器入口管組前蒸汽溫度進行調節控制，其中，所述二級過熱器入口管組前蒸汽溫度其控制方式為：采用分散控制系統進行串級pid自動調節，其中主蒸汽溫度為主調變量，二級過熱器入口管組前蒸汽溫度為副調變量；通過減溫蒸汽管路隔絕閥用于快速切斷減溫蒸汽。

進一步地，主調節器中主蒸汽溫度設定值為操作人員手動設定；通過減溫蒸汽管路隔絕閥在事故工況下快速切斷減溫蒸汽。

本發明一種新型鍋爐主蒸汽溫度調節裝置及控制方法相對于現有技術的優點。

(1)所述減溫蒸汽取自一級過熱器前蒸汽管路，該管路蒸汽與主蒸汽管路差壓較為穩定，不易受給水泵和負荷變化的影響，能夠保證鍋爐啟動或運行過程中減溫蒸汽穩定噴入。

(2)所述減溫蒸汽為300-400℃的蒸汽，與主蒸汽的溫差較小，不會造成減溫調節過程中主汽溫度大幅降低，不僅保證了調節品質，更有效保護了管壁，有益于機組安全運行；

(3)采用蒸汽減溫，即使減溫蒸汽調節閥全開也不會造成主蒸汽帶水，沖擊汽輪機。

(4)本發明由于減溫蒸汽與主蒸汽溫差相對較小，可以避免由于溫差過大導致的減溫器各部件的熱疲勞損壞；同時避免了調節閥籠與閥芯之間產生間隙，保證了閥體的密封。減溫蒸汽取自一級減溫水之前，其品質優于鍋爐給水泵出口，保證了蒸汽品質不受減溫工質的較大影響。

采用蒸汽減溫，在減溫過程中，減溫蒸汽與主蒸汽的有效接觸面積較大，其混合換熱效果明顯優于減溫水，減溫效果更好；原則上減溫介質噴入越多，煤耗越大，采用蒸汽減溫方式能夠很大程度上的節約由于主蒸汽溫度調節而產生的煤耗。

(7)在控制策略上，采用串級控制調節，既能夠保證溫度調節的快速性，又可以保證其穩定性。

附圖說明

圖1裝置結構示意圖；

圖2主蒸汽溫度串級控制邏輯圖。

具體實施方式

實施例1：

如附圖1所示，本實施例新型鍋爐主蒸汽溫度調節裝置，包括串接的一級過熱器6、屏式過熱器7，所述一級過熱器與減溫蒸汽管路的一端和一級過熱器前蒸汽管路分別相連通，所述屏式過熱器與二級過熱器入口管組前蒸汽管路的一端相連通，二級過熱器入口管組前蒸汽管路的另一端與減溫蒸汽管路的一端和二級過熱器入口管組分別連通，二級過熱器入口管組12串接二級過熱器出口管組13，所述二級過熱器出口管組串接主蒸汽管路15；

所述減溫蒸汽管路上串接有減溫蒸汽管路調節閥、減溫蒸汽管路隔絕閥、減溫蒸汽管路蒸汽溫度測量裝置、減溫蒸汽管路蒸汽流量測量裝置；

二級過熱器入口管組上游設有二級過熱器入口管組前蒸汽溫度測量裝置，主蒸汽管路上設有主蒸汽溫度測量裝置。

在一級過熱器前蒸汽管路1上安裝一級過熱器前異徑三通2，將所述一級過熱器前異徑三通2與減溫蒸汽管路3的一端相連，在所述減溫蒸汽管路3上安裝減溫蒸汽管路調節閥4、減溫蒸汽管路隔絕閥5、減溫蒸汽管路蒸汽溫度測量裝置8、減溫蒸汽管路蒸汽流量測量裝置9；將所述減溫蒸汽管路3的另一端通過二級過熱器入口管組前異徑三通11與二級過熱器入口管組前蒸汽管路10相連。

鍋爐正常運行時，減溫蒸汽管路隔絕閥5為打開狀態，通過分散控制系統將減溫蒸汽管路調節閥4設置為自動狀態。

通過所述減溫蒸汽管路調節閥4對主蒸汽溫度測量裝置14檢測到的主蒸汽溫度及二級過熱器入口管組前蒸汽溫度測量裝置16檢測到的二級過熱器入口管組前蒸汽溫度進行調節控制。

實施例2

本實施例新型鍋爐主蒸汽溫度調節方法，采用實施例1所述的調節裝置，通過所述減溫蒸汽管路調節閥對主蒸汽溫度測量裝置檢測到的主蒸汽溫度及二級過熱器入口管組前蒸汽溫度測量裝置檢測到的二級過熱器入口管組前蒸汽溫度進行調節控制，其中，所述二級過熱器入口管組前蒸汽溫度其控制方式為：采用分散控制系統進行串級pid自動調節，其中主蒸汽溫度為主調變量，二級過熱器入口管組前蒸汽溫度為副調變量；通過減溫蒸汽管路隔絕閥用于快速切斷減溫蒸汽。

進一步地，主調節器中主蒸汽溫度設定值為操作人員手動設定；通過減溫蒸汽管路隔絕閥在事故工況下快速切斷減溫蒸汽。

如附圖2所示，所述二級過熱器入口管組前蒸汽溫度通過分散控制系統進行串級pid自動調節，其中主蒸汽溫度為主調變量，二級過熱器入口管組前蒸汽溫度為副調變量，主調節器中主蒸汽溫度設定值為操作人員手動設定。

通過減溫蒸汽管路隔絕閥5在事故工況下快速切斷減溫蒸汽。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，并不用于限制本發明，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變型，這些改進和變型也應視為本發明的保護范圍。