超(超)临界锅炉吹管调试过程给水控制方法研究.pdf

第 2 6卷 第 1 2 期 2 0 1 3 年 1 2月 广 东 电 力 GUANGD0NG EL EC T RI C P 0W ER VO 1 2 6 NO 1 2 De c2( ) 1 3 d o i ：1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 7 2 9 0 X 2 ( ) 1 3 1 2 0 0 7 超 ( 超 ) 临界锅炉吹管调试过程给水控制方法研究 陈磊 ( 广东电网公 司电力科学研究院，广东 广州 5 1 0 0 8 0 ) 摘要： 针对超( 超) 临界直流锅炉在降压吹管中传统的锅炉给水控制方法易造成机组主燃料跳闸的事故，提 出以 启动循环泵( b o i l e r wa t e r c i r c u l a t i n g p u mp ，B CP ) 出口流量作为控制点的给水控制方法。分析降压吹管过程中水 冷壁与储水箱内工质的热力学变化及流量测量原理，认为 B CP出口流量能反映锅炉水冷壁及储水箱内的水量。 通过理论计算得到降压吹管过程中的最小给水流量，总结出控制炉水循环泵出口流量不低于正常流量的 6 0 ， 可以实现给水的优良控制。最后，将该给水控制方法成功应用于桌电厂的吹管和主燃料跳闸过程，表明该方法 具备 实际工程应 用性 。 关键词：超( 超) 临界锅炉；启动循环泵；降压吹管；给水；主燃料跳闸；给水控制 中图分类号 ：T K2 2 9 、 2 文献标志码 ：A 文章编号 ： ) 7 2 9 0 X( 2 ( ) 1 3 ) l 2 - 0 ( ) 3 7 0 5 St u dy o n Fe e d wa t e r Co nt r o l M e t ho d i n Bl o w pi p e Co mmi s s i o ni ng f o r Ul t r a - s u p e r c r i t i c a l Bo i l e r CHEN L e i ( El e c t r i c P o we r Re s e a r c h I n s t i t u t e o f Gu a n g d o n g P o we r Gr i d Co r p o r a t i o nGu a n g z h o u ，Gu a n g d o n g 5 1 ( ) ( ) 8 ( ) ，Ch i n a ) Ab s t r a c t ：Ai mi n g a t a c c i d e n t o f ma i n f u e l t r i p c a u s e d b y t r a d i t i o n a l b o i l e r f e e d wa t e r c o n t r o l me t h o d i n p r o g r e s s o f d e c o m p r e s s i o n b l o w p i p e f o r u l t r a s u p e r c r i t i c a l d i r e c t c u r r e n t b o i l e r ，t h i s p a p e r p r o p o s e s o n e f e e d wa t e r c o n t r o l me t h o d wh i c h i s t o s t a r t o u t l e t f l o w o f b o i l e r c i r c u l a t i n g p u mp f o r c o n d u c t i n g a s t h e c o n t r o l p o i n t By a n a l y z i n g t h e r mo d y n a mi c c h a n g e s a n d f l o w me a s u r i n g p r i n c i p l e s o f wo r k i n g me d i u m i n t h e wa t e r wa l l a n d s t o r a g e wa t e r t a n k d u r i n g t h e p e r i o d o f d e c o mpr e s s i o n b l o w p i p e ，i t c o n s i d e r s t h a t t h e o u t l e t f l o w i s a b l e t o r e f l e c t wa t e r q u a n t i t y B y t h e o r e t i c a l c a l c u l a t i o n o n mi n i mu m f e e d wa t e r f l o w，i t d r a ws a c o n c l u s i o n t h a t i t i s a b l e t o r e a l i z e g o o d c o n t r o l o n f e e d wa t e r b y c o n t r o l l i n g t h e o u t l e t f l o w o f b o i l e r wa t e r c i r c u l a t i n g p u mp n o t l o we r t h a n 6 ( ) n o r ma l f l o w On t h e b a s i s o f a p p l i c a t i o n o f t h i s f e e d wa t e r c o n t r o l me t h o d i n b l o w p i p e a n d ma i n f u e l t r i p i n s o me p o we r p l a n t ，i t s h o ws t h a t t h i s me t h o d i s f e a s i b l e i n e n g i n e e r i n g a p p l i c a t i o n Ke y wo r d s ：u l t r a s u p e r c r i t i c a l b o i l e r ；s t a r t c i r c u l a t i n g p u mp d e c o m p r e s s i o n b l o w p i p e ；f e e d wa t e r ；ma i n f u e l t r i p；f e e d wa t e r c ont r o 1 随着我 国电力事业 的发展 ，新建电厂机组基本 为超( 超) 临界机组 ，锅炉为直流型 ，参数高、容量 大 。带 有 启 动 循 环 泵 ( b o i l e r wa t e r c i r c u l a t i n g p u mp ，B CP ) 系统的直流锅炉成为应用较广泛 的炉 型。超( 超) 临界锅炉蒸汽温度高 、比容小 ，调试阶 收稿 日期 ：2 1 3 - 0 7 0 8 段稳压吹管方式所需补水量远超正常水处理能力 ， 所以采用降压吹管方式相对更加合理 1 。然而该炉 型汽水分离器储水箱管径较小，降压吹管时容易引 起储水箱液位的较大波动 ，一旦调整不及时就会造 成锅 炉 给水 流 量低 ，从 而 引起 机 组 主燃 料 跳 闸 ( ma i n f u e l t r i p ，MF T) 事故l 2 。可见 超 ( 超 ) 临 界机组在降压吹管调试过程中，对于锅炉给水系统 的控制显得尤为关键 。 广 东 电 力 第 2 6卷 降压吹管过程中，临冲门打开后必须增加锅炉 给水 ，传统的给水控制方法可归纳为快速增加和实 时调整两种 。前者是在临冲门打开时快速增加锅炉 给水，临冲门关闭后逐渐降低给水；而后者为避免 大量增加给水 ，采用水位变化趋势短期调整。然而 超( 超) 临界锅炉蒸汽压力温度更高且流量更大，特 别受降压吹管过程中“ 虚假水位” 的误导 ，实时调整 的控制方法 已无法适用。现有研究中对快速增加给 水的控制大多借助经验，并未给出合理的理论依据 和指导。因此本文从降压吹管临冲门开启后储水箱 内工质汽水状态变化人手 ，结合启动系统中各参数 的测量原理，分析出降压吹管阶段有效可靠检测手 段 ，同时结合工程应用验证 ，得到了有效合理的锅 炉上水控制策略。 1 虚假液位与液位测量分析 1 1 虚假液位产生的热力学原理 通过对吹管临时管道管系阻力的计算 ，超( 超) 临界锅炉降压吹管阶段选择在 2 5 3 0 锅炉最 大连续蒸发量( b o i l e r ma x i mu m c o n t i n u o u s r a t i n g ， B Mc R) 工况下进行，在此负荷下水冷壁出口处及 储水箱 内工质以湿饱和蒸汽存在。吹管阶段给水系 统布置如图 1 所示。调节锅炉上水量 的调门包括给 水旁路调节阀、B C P的出 口水量调节阀( 简称 3 6 0 调 阀) 、储水箱液位调节阀( 简称 3 6 1调阀) 、B CP 再循环 门以及给水直接到 B CP人 口的过冷水调节 阀共同作用 。 给水旁路调门 图 1 吹管阶段给水系统 吹管临冲门开启后，大量蒸汽喷出，分离器出 口及储水箱内压力快速降低，锅炉水冷壁及储水箱 内工质温度下降相对滞后 ，当压力对应的饱和蒸汽 温度低于此时储水箱 内工质真实温度时 ，大量饱和 水变为饱和蒸汽引起储水箱内液位急剧上升 。某超 ( 超) 临界百万机组降压吹管时储水罐内介质热力学 状态变化的压强 一比容( p ) 图如图 2 所示 。 图 2 降压吹管时储水箱内湿蒸汽热力学状态变化 p v图 图 2中，分离器 出 口压力在 8 0 MP a ，温度 2 9 5 左 右，介 质 处 于湿 饱 和 蒸汽 状 态 ( 即 A 点) ，临冲门开启直到压力降为 5 ， 7 MP a ，温度 2 8 6左右 ( 即 B点) ，此温度下对应饱和蒸汽压力 为 7 O 1 MP a ，介质处于过热蒸 汽状态。等温线 1 、 2 、3分别对应温度为 t =2 9 5 ，t ： =2 8 6以及 临界温度 t = 3 7 3 9 9，等温线 3的右上侧代表 过热蒸汽状态，曲线 D C和C E分别为饱和水及饱 和蒸汽曲线 ，两条曲线交点 C为饱和水与饱 和蒸 汽相变的临界点 ( 2 2 0 6 4 MP a ，3 7 3 9 9，0 ( ) ( ) 3 1 0 6 m k g ) ，两条 曲线 下代 表湿饱 和 蒸汽 状态 。 临冲门打开后储水箱内介质的热力学变化过程非可 逆 ，过程近似为图 2中 A、B间的虚线 。 降压吹管过程中，工质压力降低 2 3 MP a ，但 温度降低相对较小仅为 9 oc左右 ，湿饱和蒸汽的饱 和水快速汽化，成为过热蒸汽，比容 快速增大到 ，其中 v 应介于此压力下饱和水和饱和蒸汽 的 比容之 问，即 0 0 0 1 4 r n 3 k g ( ) 0 2 3 m3 k g ， =0 0 3 6 m 。 k g 。所以降压吹管过程中，临冲门 打开后 ，工质 比容快速增大 1 5倍以上 ，造成储水 箱 内液位快速上升。但是此时的液位上升不能表示 水量的增多，称为“ 虚假液位” ，这类似于汽包锅炉 的“ 虚假水位” 现象 。 1 2 储水箱液位的理论解析 国内对 于分离器储水箱液位测量与汽包液位测 第 1 2期 陈磊：超( 超) 临界锅炉吹管调试过程给水控制方法研究 量方法基本相同，均采用差压式测量方法 ，常用带 双平衡容器 的测量元件 ，原理如图 3所示。 冷凝室 基准杯 L T 一测量元件的差压变送器，提供恒定温度冷凝室，自动溢流的 基准杯 ，冷凝室保持基准杯内的冷 凝液在恒定 温度下 ，温度按照 当地环境温度就高不就低选择选取；p 一分离器出口压力；H 上 、