超临界煤粉锅炉控制系统导则.docx

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超临界煤粉锅炉控制系统导则

直吹式开式大风箱超临界

煤粉锅炉控制系统导则

B&WB03030-04

（0版）

北京巴布科克·威尔科克斯有限公司

BABCOCK&WILCOXBEIJINGCO.LTD

2004年12月

目录

1.概述2

2.给水流量控制2

3.燃料和风量主控制7

4.OFA喷口控制10

5.再热汽温控制11

6.过热汽温控制13

7.启动系统控制21

8.机组负荷需求控制28

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1.概述

本锅炉控制系统导则适用于超临界煤粉锅炉，导则提出了对超临界煤粉锅炉控制系统的基本设计要求，其目的是使控制系统制造厂家能够提供一套完整的符合所述设计要求的控制系统，本导则的有关条款由设计院根据系统的具体情况决定是否采用。

2.给水流量控制

2.1锅炉给水流量控制系统负责向锅炉给水泵发出流量需求信号，使进入锅炉的给水量与离开锅炉的蒸汽量相匹配。

当与锅炉启动系统配合时，给水流量控制系统也负责维持炉膛水冷壁管中的流量不低于最小流量值。

给水流量控制框图见图1.

2.2炉膛给水流量低跳闸

当通过炉膛水冷壁的水流量低于为防止水冷壁管过热所需的流量时，主燃料跳闸（MFT）系统将触发锅炉跳闸，具体来说就是，当炉膛水流量低于最小流量值的85%并经20秒延时，或低于最小流量值的70%并经1秒延时，锅炉应跳闸。

当炉膛水流量低于最小流量值时应报警。

2.3给水品质不合格跳闸

应在省煤器入口设两套独立的给水阳离子电导率测量装置，或一套设在在省煤器入口而另一套设在除氧器出口。

当其中任何一个阳离子电导率测量值超过报警值（0.15µS/cm）时，应报警。

当两个阳离子电导率测量值都超过跳闸值（2µS/cm）时，锅炉应跳闸。

2.4选取中间测量值

为了防止由于单个变送器故障而引起的自控失灵或误动作，应采用三个独立的、带温度和压力补偿的流量变送器来测量炉膛给水流量。

中间值选取系统将选取三个流量变送器信号的中间值用于控制和联锁。

此外，三个独立的流量测量值都应显示给运行人员，当任何一个测量值与中间值的偏差达到±3%时，应报警，并需查明原因，予以修复。

2.5给水流量控制

当锅炉启动系统投运时，流经炉膛水冷壁管的流量由两部分组成，一部分是锅炉循环泵提供的循环水量，另一部分是锅炉给水泵提供的为满足炉膛最小流量所需的额外给水量。

当机组负荷增加时，由于产汽量增加，来自循环泵的循环水量减少，而来自给水泵的给水量增加。

此外，锅炉给水泵除了向炉膛提供给水流量外，还必须提供减温水量和过冷水量。

锅炉给水泵控制的任务就是保证由给水泵提供的总给水量能满足由给水控制子系统建立的炉膛给水量需求及减温水量和过冷水量需求。

在锅炉起初的上水和冷态清洗过程中，运行人员应根据需要设定炉膛给水流量需求值，以建立贮水箱水位和使通过凝结水精处理装置的循环水量达到5%--30%MCR。

一旦清洗完成，且锅炉具备点火条件时，则炉膛给水量需求值就被自动限定在炉膛最小流量值。

随着燃烧率的增加，锅炉开始产生蒸汽，循环水量开始减少。

循环水量的减少将使给水流量控制系统发出增加给水泵流量的需求信号，以维持炉膛所需的最小流量。

相应于某一锅炉负荷需求，炉膛给水流量目标值等于该负荷对应的主蒸汽流量设计值减去减温水量设计值。

炉膛工质的焓增目标值等于该负荷对应的分离器出口设计焓值减去省煤器出口设计焓值，这些值经多重延迟补偿以考虑燃料量变化和锅炉金属储能的时间常数对锅炉参数的影响。

将炉膛给水流量目标值（Kg/s）与焓增目标值（KJ/kg）相乘就得到炉膛吸热量目标值（KJ/s）。

将炉膛吸热量目标值经过锅炉金属储能的瞬态修正（锅

炉金属储能是基于炉膛出口饱和温度变化率），再除以来自焓控制器的炉膛焓

增需求值，就得出了实际的炉膛给水流量需求值。

为了保护炉膛水冷壁，实际的炉膛水流量需求值不应低于炉膛最小流量值。

但在冷态清洗期间，最小流量的限制可以取消，运行人员可以根据需要设定炉膛流量低于最小流量值。

一旦锅炉点火条件具备（MFT复位），则这个最小流量值就被重新启用，以保证锅炉点火时炉膛水冷壁管中有足够的水流量。

对于不投循环泵的锅炉启动，考虑到热量回收较低，当MFT复位时，将取用另一个炉膛最小流量值。

锅炉循环水流量需求的变化率为炉膛给水流量需求提供了预先的前馈信号。

炉膛给水量需求值与实测的给水量值之差，通过一个比例加积分控制器向锅炉给水泵控制发出给水流量需求信号。

2.6焓控制

相应于锅炉负荷的分离器出口目标焓值经过温度控制器的修正就产生了分离器出口的整定焓值。

而炉膛出口焓控制正是分离器出口整定焓值与实际焓值之差的一个比例加积分控制。

温度控制器通过修改分离器出口的整定焓值来维持一级减温器的目标温降。

当炉膛给水流量低于最小流量值时，不允许使用焓控制器或温度控制器的修正。

只有当炉膛给水流量大于最小流量值时，才允许在限定的范围内使用焓控制器和温度控制器进行修正，见图2。

分离器出口的整定焓值减去省煤器出口实际焓值就得到修正的炉膛焓增需求值（该值考虑了给水条件的变化，如高加停运工况）。

该值再经过焓控制器的修正就建立了炉膛焓增需求值（kJ/kg）。

在焓控制器出口设有一个手动/自动操作员站。

2.7温度控制

最终，蒸汽温度控制要求建立正确的燃料给水比，温度控制器通过对分离器出口整定焓值进行修正使一级减温器的温降达到目标值。

当炉膛给水流量低于最小流量值时，不允许使用温度控制器修正。

当炉膛给水流量大于最小流量值时，温度控制器才被允许增加分离器出口的整定焓值。

为了防止温度控制器延缓分离器的蒸干，只有当锅炉负荷高到使其对应的炉膛给水流量比最小流量值有足够大的裕度时才允许减少分离器出口的整定焓值，见图FWC-2。

如果一级过热器出口的温度值超过了该负荷对应的一级过热器出口的最大温度限值，则温度控制器将优先降低分离器出口的温度整定值，而不是象正常情况下那样去维持一级减温器的温降。

在温度控制器出口设有一个手动/自动操作员站。

图2焓控制器和温度控制器界限

3.燃料和风量主控制

3.1燃料和风量主控制协调各个磨煤机组的出力，用以维持炉膛内预期的放热量和过剩空气量条件，燃料和风量主控制框图见图3。

3.2磨煤机组燃烧率需求

将机组负荷需求子系统发出的锅炉能量需求信号与实际进入锅炉的能量比较，所得差值积分就产生了对各个磨煤机组的燃烧率需求。

控制器的积分设定是自动地基于磨煤机组的数量，这样在负荷变化时就能提供与需求更一致的响应。

由于煤的发热值和水分是变化的，因此由给煤机测定的给煤量仅反映了进入锅炉的大致能量。

为了补偿这一点，将锅炉作为一个热量计来计算单位质量燃料的能量。

通过比较基于锅炉蒸汽流量的热输出，和基于给煤量的热输入，来进行发热值的补偿。

将这两个能量信号进行比较，然后将它们的差输入一个发热值积分器，如发现煤的发热值高，则发热值积分器就减少给煤需求量（相对于蒸汽流量来说），反之，如发现煤的发热值低，则发热值积分器就相对地增加给煤需求量。

锅炉蒸汽流量是根据给水量和减温水量计算得出的。

由于点火器也向锅炉提供能量，因此当点火器投运或退出时，为了避免偏差，应将实测的燃油量折成等效煤量加到给煤量上。

3.3动态性能补偿

为了校正锅炉和磨煤机的响应特性，将锅炉（负荷）需求变化的微分控制应用于：

●磨煤机组的燃烧率需求，以提供必要的过烧或欠烧用于改变锅炉的储能。

●给煤机和一次风量需求，以改变磨煤机的存煤量。

这样就可避免当进入炉膛的等效燃料量没有变化时去改变二次风量。

3.4风量控制

燃烧率需求信号也用作风量需求的基本前馈信号，当机组正常减负荷和机组跳闸时，风量控制程序允许风量变化滞后于它的需求信号。

将经过氧量标定后的风量需求值与经温度补偿后的实测总风量比较，所得差值用于调节送风机的控制叶片来满足锅炉风量要求。

3.5风量需求标定

风量需求就是燃烧过程所需要的正确的总风量需求。

由于烟气中的氧含量能很好地反映总风量，因此在稳态工况下，考虑到由燃料测量误差和风量测量误差，以及燃料发热值变化所引起的扰动，氧量应该被当作一个控制指标来连续标定风量整定值。

氧量的整定值应作为负荷的函数被编入程序，且该程序可根据需要进行改动。

氧量整定值应限制在一定的范围内，以防止风量不足引起的低过剩空气量条件或风量过大而造成火焰不稳定。

为了能手动改变氧量整定值，需要提供一个选择开关。

在任何时候，维持正确的风量－燃料量比例都是保证锅炉良好运行所必须的。

从30%MCR到100%MCR，燃料和风量控制子系统都应根据需要保持正确的风量和燃料量整定值。

如果由于某种原因，实测的燃料量超过了需求量，则燃料量偏差信号将立刻修正风量需求信号，以维持预期的风量－燃料量比例。

当实测的燃料量小于需求量时，由于富氧条件总是安全的，因此不必立刻对风量进行修正。

当燃料流量受到限制时，如果需要，控制系统将减负荷来维持预期的风量－燃料量比例。

3.6最小风量

炉膛最小通风量设定为满负荷（MCR）工况风量的30%，为确保锅炉的安全运行，任何时候，无论锅炉负荷是多少，通过炉膛的风量都不应低于这个最小值。

4.OFA喷口控制

4.1对各种燃料来说，采用分级燃烧是减少NOx排放的有效办法。

为了减少NOx排放，将进入燃烧器的风量分流到OFA喷口，在燃烧器区形成缺氧燃烧，能抑制燃料中氮的氧化；同时也降低了火焰温度，而减少了热力型NOx的生成。

4.2所有OFA喷口的开度需经现场调试决定。

一般来说，OFA喷口的控制是机组负荷的函数，当机组负荷增加时，OFA风量增加。

在自动控制状态下，进入每个OFA风箱（前后墙各一个）的风量由其左右两侧进风管上的风量测量装置和控制挡板来控制。

4.3每个OFA喷口的内外通道中都装有皮托网格测速装置，用于提供相对风量指示。

各个OFA喷口上的差压计所反映出的相对风量指示可用于调整各OFA喷口之间的风量分配及设定气流穿透性。

每个网格测速装置由两个独立的汇流管及与它们相连的6个径向靠背管组成。

每个靠背管有5个迎风孔和5个相应的背风孔。

由这30对测点组成的网格装置就被用来测量进入OFA喷口的风量。

在迎风汇流管和背风汇流管之间装上一个差压计，就能得到压差读数。

由这个皮托网格装置提供的风量指示仅用于就地指示，不用于控制系统。

4.4双通道OFA喷口有中心风通道和外环通道，外环通道在OFA喷口的中心风管和外套管之间形成，在外环通道中装有旋流叶片，该叶片可以通过装在OFA喷口前部面板上的外调风机构来调节，以优化燃烧。

该叶片初始开度应设在45º。

在OFA喷口的初期调整中，应优化其开度设定，并作标记以供以后参考。

在机组正常运行时，叶片不需要再调整，该叶片不带电动或气动执行机构和其它仪表。

4.5在每个OFA喷口的外套筒和内套筒外壁上各焊有一个壁温热电偶用来监测OFA喷口的金属温度，确保任何时候都有足够的冷却风通过喷口。

热电偶为不锈钢铠装，并通过OFA喷口引出大风箱，以防运行和检修时损坏。

热电偶的终端连接到装在OFA喷口面板上的热电偶接线盒。

在OFA喷口调试期间，应监视这些热电偶以确保有足够的冷却风通过OFA喷口，使喷口金属在任何运行工况下都不超过700C。

这些热电偶应进行定期检查，以确定是否超过温度限值。

5.再热汽温控制

5.1再热汽温用烟气调温挡板和喷水减温器来控制。

烟气调温