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超临界机组RB试验主汽温低异常的分析与改进
作者：吕国东 卢一凡 杨静涛 来源：《科技视界》2013年第05期
【摘 要】本文通过对某电厂在机组RB试验中发生主汽温低异常前后参数的分析，在研究RB动作后水煤比控制失调对主汽温影响的基础上，进行了给水自动控制逻辑的修正，并通过其他机组的RB 试验， 验证了 RB动作后主汽温自动调节平稳。运行证明， RB试验主汽温低异常的改进，满足机组特殊工况运行需求， 对防止汽轮机水冲击，降低运行操作风险，减少非计划停运次数等具有重要意义。
【关键词】超临界机组；RB试验；主汽温低；水煤比；给水控制；逻辑修正 0 引言
机组RB试验是新机组进入168的必备条件，某电厂在调试中进行一次风机RB试验时，出现了主汽温快速下降的异常，本文针对影响超临界机组RB过程汽温波动的因素进行了分析，考虑到非磨跳闸引发RB后水煤比对主汽温产生较大影响，提出了有效的RB过程给水控制策略，在其他机组试验时改进效果良好，对超临界机组RB过程控制具有借鉴意义。 1 机组介绍 1.1 概况
锅炉选用东方锅炉厂制造的超临界参数、变压运行、螺旋管圈直流锅炉，型式为单炉膛、一次中间再热、前后墙对冲燃烧方式、平衡通风、固态排渣、紧身封闭、全钢构架的Π型炉。锅炉额定过热蒸汽压力为25.4MPa，额定过热蒸汽温度为571℃，额定过热蒸汽流量为1147t/h。汽轮机选用东方汽轮机厂设计制造的超临界、一次中间再热、单轴、两缸两排汽、反动式、直接空冷凝汽式汽轮机，型号为NZK350-24.2/566/566。额定主蒸汽压力为24.2MPa，额定主蒸汽温度为566℃。 1.2 过热器系统
过热器由顶棚过热器、后烟道包墙过热器、低温过热器、屏式过热器、末级过热器五个主要部分组成，均沿炉宽方向布置。末级过热器位于水冷壁凝渣管前方的水平烟道内，屏式过热器位于炉膛上方，低温过热器位于尾部后烟道内。屏式过热器出口至末级过热器入口进行一次交叉，以减少左右侧汽温偏差。 1.3 给水系统
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配置3台50%容量的电动给水泵，正常运行2用1备，采用液联调速。 1.4 燃烧系统
锅炉采用前后墙对冲燃烧方式，每台共设有20只旋流低NOx燃烧器，前墙自下而上分别布置有C、B、D磨对应的三层，后墙自下而上分别布置有A、E磨对应的两层，每层4只燃烧器，各燃烧器中心还配置有大出力的启动油枪（微油点火装置安装在前墙C层）。 2 RB试验主汽温低事件经过 2.1 RB试验前机组状态
负荷316MW，主汽压21.9MPa，主汽温561℃，再热压力4.0MPa，再热温度551℃，总煤量180t/h，给水流量832t/h，机组协调控制方式。A、B、C、E磨运行，给水泵B、C运行，给水自动控制，给水流量偏置为0t/h，中间点温度偏置为-11℃。 2.2 事件经过
19：55手动停止1A一次风机启动一次风机RB试验，B磨、E磨联跳，保留下层C、A磨运行，机组控制方式由“协调”方式切至“机跟随”，炉主控指令自动下调至40%，给煤量降至82t/h，负荷降至175 MW.给水流量自动降至366t/h。20：00增加C、A磨出力，投B、E层油枪不成功；20：04启动A一次风机；20：10调整给水量偏置为-60 t/h，调整中间点过热度偏置由-11℃为1℃。但主汽温10分钟下降50℃，立即手动打闸。 3 原因分析
3.1 RB过程影响主汽温的原因
直流锅炉过热蒸汽出口焓ist的表达式为：ist=ifw+FQnetη/W
其中：ist为主蒸汽焓值，kJ/kg；ifw为给水焓值，kJ/kg；F为燃料量，t/h；W为给水量，t/h；Qnet为燃料低位发热量，kJ/kg；η为锅炉效率[1]。
可以看出，若公式中ifw、Qnet和η保持不变，则ist（即过热汽温）的值就取决于F/W值；若F/W的值不变，过热汽温就保持不变。所以，只要保持适当的水煤比，在任何负荷和工况下，直流锅炉都能维持一定的主汽温。
直流锅炉干态稳定运行中，影响汽温的因素包括煤水比、给水温度、减温水流量、过量空气系数、锅炉火焰中心位置、锅炉受热面积灰等。
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RB过程中，主要有4种因素（燃烧减弱、动态过程的水煤配比、汽机调门的关速率、锅炉蓄热的释放）影响中间点汽温；有5种因素（中间点汽温、减温水量、汽机调门的关闭速率、动态蒸汽流量与烟气传热量的配比、上层磨的跳闸导致火焰中心的下移）影响主再热汽温[1]。由表1试验前后主要监视参数一览表得出此次主汽温低事件的直接原因是水煤比失调。 3.2 原有给水控制逻辑
该厂给水控制为串级控制，主调节器控制中间点温度在其设定值上，副调节器则根据锅炉总给水量的测量值和设定值的偏差输出给水泵控制指令，调节给水泵的液联来满足机组负荷变化的需求，如图1所示。主调节器的中间点温度设定值，由负荷指令经函数转换成该负荷对应的中间点温度加减温水量修正，再加中间点温度偏置生成。副调节器的给水量设定值，由负荷指令经函数转换成该负荷对应水煤比的给水量加中间点温度差值的修正，再加给水量偏置，最后与锅炉最小流量值取大后生成。 3.3 RB动作后水煤比失调原因分析
RB动作后给水流量降为366t/h，煤量为82t/h，水量偏低，为保证水煤比，并避免水量低与最小流量跳泵，设置给水量偏置50t/h，流量设定值增大，给水实际流量跟踪设定值随之增大；同时手动增加燃煤量，为避免单台一次风机运行过出力，增加煤量8t/h，此调整维持了RB动作后的最初煤水平衡。
机组RB动作前处于高负荷阶段，为防止锅炉超温，人员给中间点温度手动设置了-11℃的偏置。RB动作后，人员未取消该偏置，-11℃的偏置减小了中间点温度设定值，主调节器判断中间点温度大于设定值，输出结果是增大给水量，此积分器调节范围最大为±200t/h。同时副调节器的中间点温度对给水量设定值的修正情况是中间点温度比设定值高，作用结果也是增大给水量设定值。最终电泵液联跟踪给水量设定值增加出力，给水量不断增大，造成RB动作后水煤比持续偏大，大量湿蒸汽进入过热器，主汽温急剧下降。初期发生主汽温下降后，人员未查出自动控制异常的原因，未解除给水自动调整，迅速减少给水量，仅对给水流量偏置作小幅减小，发生了主汽温10分钟内下降50℃，依据机组紧停规定手动打闸。 4 改进措施
该电厂原有给水控制逻辑在机组转干态后负荷稳定时能保证较好的调节效果。但一次风机RB过程中，中间点温度处于微过热接近饱和区，给水量增大扰动时虽可引起明显的焓值变化，但中间点温度变化却较滞后[2]，而且此时锅炉燃烧器仅保留下层出力，炉内辐射吸热减弱，烟气量减少，进一步加剧屏式过热器出口温度降低、末级过热器进口温度降低、主汽温降低。
机组转直流运行后，最重要的是保证中间点过热度，一般控制在在10℃左右。针对原来中间点温度与设定值差反映水煤比变化的控制逻辑不足，做以下改进：1）将主调节器控制中