浅谈循环流化床锅炉的汽水系统
摘要：循环流化床锅炉在火力发电中占很大一部分比例。锅炉的主要控制汽水系统中的汽包水位是锅炉最重要的参数之一，对汽包水位的控制及检测仪表进行介绍。通过对汽包水位的控制达到蒸发量的稳定。
关键词：汽水系统，汽包水位调节控制，三重量控制
1、引言
作为锅炉运行中的重要参数之一汽包水位，维持汽包水位平衡是保证机组安全运行的重要条件，也是锅炉正常生产运行的主要指标之一。水位过高，就会破坏汽水分离装置的正常工作，使蒸汽带水过多，会使汽轮机的喷嘴、叶片结垢，严重时可能使汽轮机发生水冲击而损坏设备。水位过低，水循环就会被破坏，引起水冷壁管的破裂，严重时会造成干锅，损坏汽包。
本文针对宁夏某台130t/h中温中压循环流化床锅炉的主要系统控制汽水系统进行分析说明，详细介绍锅炉汽包水位的控制方式。
2、锅炉的汽水系统
锅炉的汽水系统主要是通过对给水流量的调节，汽包水位的调节使蒸汽量达到稳定状态。
汽水系统系统概述：锅炉给水首先从给水母管，经过给水控制阀和给水调节阀控制调节给水流量到省煤器进口集箱两侧引入，经过水平布置的二组膜式省煤器管组进入省煤器出口集箱，在省煤器中吸热后进入汽包。经过水循环管吸收炉膛中产生的热量而变成汽水混合物在汽包中进行汽水分离产生饱和蒸汽，再经低温过热器，喷水减温器，高温过热器加热后生成合格的蒸汽到汽轮机中做功。在启动阶段没有建立足够量的连续给水流入锅筒时，省煤器再循环管路可以将锅水从锅筒引至省煤器进口集箱，防止省煤器管子内的水停滞汽化。见图1。
2、1汽包水位控制
汽水系统中的汽包水位是影响锅炉安全运行的重要参数，
汽包水位的稳定程度反映了给水流量与蒸汽流量之间的平衡关系。汽包水位的高低直接影响锅炉的安全运行和蒸汽品质。为了保持汽包水位的稳定，必须对给水流量进行调节。在调节时应保持给水流量小范围的波动，给水流量的剧烈波
动不但会影响给水管道和省煤器的安全运行还会加重给水泵的负荷，给设备造成不必要的损坏。
汽包水位控制系统的目的使汽包中的水位在允许的范围内波动，满足锅炉负荷的需要。并保持给水流量与蒸汽流量偏差不大。能更好的防止虚假水位对给水流量的影响。
2、2汽包水位在给水流量作用下的动态特性
锅炉给水母管设计两个调节阀并联运行，电动门，测点流量。根据流量调节阀门的开度。供水母管采用2取1的测量方法测量流量，采用长颈喷嘴取样与差压变送器配套使用。
给水流量对水位的影响是直接的，当蒸汽流量和蒸汽压力不变时，给水量增加△G，水位应该升高，给水量与水位的对应关系用H1曲线表示。但是，由于给水的水温低于汽包饱和水的温度，所以，给水的增加使汽包内水温降低，水容积内蒸汽会凝结，使水容积减小，水位降低，等到汽包凝结稳定后汽包容积不变，水位也不变，这种对应关系用曲线H2表示，综合上述因素可得到给水量变化时水位反应曲线H ，见图2。汽包在给水流量的作用下，具有滞后性，水位不会自平衡。
2、3汽包水位在蒸汽流量作用下的动态特性
蒸汽母管设计电动门控制蒸汽流量，蒸汽母管采用2取1的测量方法测量流量，采用德尔塔巴流量计测量与差压变送器配套使用。
蒸汽流量的改变也直接影响着汽包液位的改变，当给水量不变，而蒸汽用量突然增加时（设增加量为△D），此时水位要降低。其对应关系用H1表示，但蒸汽用量增加时汽包压力会减小，汽包内水得沸点温度降低，水的沸腾突然加剧，形成大量气泡，汽包水容积内部的水会自蒸发成蒸汽，蒸汽比容大，占体积大使整个水容积变大，表示出水位升高，这就是所谓的“虚假水位”现象。这种对应关系用曲线H2表示，综合上述因素可得到蒸汽量变化时水位反应曲H，见图3。汽包水位在蒸汽流量作用下，不仅没有自平衡，而且具有“虚假水位”的现象。
2、4汽包水位的控制
汽包水位的控制流程如下：
给水控制系统通过调整给水旁路调节阀使汽包水位保持稳定，从而满足机组负荷要求。汽包水位信号经汽包压力信号进行校正，校正后的信号作为汽包水位实际值；减温水流量和主给水流量值相加后作为总给水流量；蒸汽流量经温度修正后作为总蒸汽流量。汽包水位作为主控制信号，总蒸汽流量作为前馈控制信号，对给水流量进行前馈控制，总给水流量作为反馈控制信号共同组成的控制系统成为三重量系统。三冲量控制原理图如图4。
将蒸汽流量和给水流量作为前馈，当蒸汽量增加时，先给调节器一个增加水量的信号，减少或抵消由于虚假水位引起的阀门误动作信号。当给水量出现扰动时，调节器及时反应，因此，大大减少了水位的波动，缩短了调节的过渡时间，提高了调节质量。
汽包水位信号经汽包压力补偿后作为主调的输入，蒸汽流量信号经温度、压力修正后与给水流量信号一起作为副调的反馈输入。
3、汽包水位的检测元件
为了正确监视汽包水位，锅筒设置了：
D203平衡容器PN10MPa,DN20,L=600 2台，与差压变送器配套使用，进行监控，输出压差信号。工作原理：由水位－压差转换装置（平衡容器）即水位H转换为ΔP和差压测量仪表两部分组成。平衡容器将水位的变化转换成压差的变化，用差压计测出压差，并将压差转换成电信号，显示出汽包水位值。
双色水位计：2台，锅炉厂供，安装于锅炉汽包两侧，，作为就地水位计，监视、校核汽包水位。
DS-8D电接点水位计PN6.4,DN20,L=600 2台，厂供，安装汽包两侧，有24个电接点，具有声光报警，闭锁信号输出等功能，作为高低水位报警和指示、保护用。优点是：在锅炉启、停时，能够正确反映汽包水位；构造简单，体积小，维修量小。其工作原理：利用汽与水的导电率不同来测量水位的，由水位容器、电极和测量显示器和测量线路组成。
4、结论
通过控制汽包水位，由调节锅炉给水量控制汽包水位，使调节过程更加直接，控制简单化，有效克服了汽包水位的“虚假液位”现象，避免了锅炉启动、停炉时的节流损失大，调节阀承受压力大、容易磨损和损坏等缺点。三冲量锅炉液位控制系统，液位的波动量范围小，不仅保证了蒸汽轮机安全、稳定生产的需要，而且大大减少了操作工的劳动强度。
参考文献：
1.济钢发电厂锅炉液位自动控制系统研究与应用控制网
2.工业锅炉汽包水位的模糊控制方案设计 张松兰 2009.02.