摘 要：本文主要分析超超臨界直流鍋爐和汽包鍋爐控制方式的不同點，重點分析了直流鍋爐給水控制策略;燃燒控制策略及協調控制策略。

　　關鍵詞：超超臨界直流爐,水煤比控制,給水控制系統,協調控制

　　概述

　　華能沁北電廠三期2×1000MW超超臨界機組鍋爐為超超臨界參數，變壓直流爐、對沖燃燒方式、固態排渣、單爐膛、一次再熱、平衡通風、露天布置、全鋼構架。汽輪機為哈爾濱汽輪機廠制造的超超臨界凝汽式汽輪機，采用一次中間再熱、單軸、四缸、四排氣、48級(高壓II+9級、中壓2×7級、低壓4×6級)、八段抽汽結構。DCS和DEH控制系統均采用美國EMERSON 公司的OVATION系統，構成一體化的控制。直流鍋爐的燃燒自動、給水自動、協調系統相互作用影響，而給水自動控制是核心。

　　1直流鍋爐和汽包鍋爐控制方式的不同點

　　由圖一、二可知：汽包鍋爐汽包水位是汽水分界界面，它依靠汽水的重度差而形成自然循環來推動受熱面內工質的流動，通過主汽流量，給水流量、汽包水位三沖量調節控制鍋爐給水流量，維持汽包水位在合理范圍內，既保證了鍋爐鍋內水自然循環，又使給水流量隨時適應主汽流量的變化，滿足機組及電網負荷變化的需要。鍋爐啟動過程中由于主汽流量和給水流量測量信號尚未建立，所以用單沖量調節方式控制給水流量。燃料的燃燒控制由協調控制中生成的鍋爐主控指令分別控制給煤、引風、送風、一次風等燃燒調節系統。給水和燃燒調節保持各自的獨立回路;根據水--蒸汽性質，超臨界以上鍋爐在超過臨界點后，汽水系統只存在水相和汽相兩種狀態，而水、汽混合的兩相流動狀態已不存在，為此，超臨界以上鍋爐必須要采用直流爐運行。 鍋爐在直流狀態運行時，汽水通道中的加熱區、蒸發區、過熱區三部分之間并沒有固定的界線，當給水流量、送風量、燃料量和機組負荷有相應擾動時，此三個區段就會發生移動。

　　2水煤比控制策略

　　直流鍋爐的核心控制就是給水和燃料的配比控制，當鍋爐進入干態運行方式后，機組按照滑壓方式(復合變壓)運行時，只要將分離器入口蒸汽的過熱度控制在設計值上，就可以將鍋爐汽水分界面控制在設計值上，分離器入口蒸汽的過熱度是指分離器入口溫度與分離器壓力對應的飽和溫度偏差。直流鍋爐給水和燃料的配比采用以鍋爐主控的輸出通過兩個不同的折線函數，同時形成給水流量和燃料量的設定。同時對于水煤比控制的輸出，為修正給水流量和燃料量的配比，可以修正給水流量的設定或修正燃料量的設定，也可以按照控制的要求依次修正給水流量和燃料量的設定。控制好水煤比的關鍵是合理的機組滑壓曲線選擇及鍋爐主控控制主汽壓力偏差的調節品質。主汽壓力的波動會影響分離器壓力的波動，從而影響水煤比的調節效果。

　　3給水控制策略

　　當直流鍋爐運行在濕態方式時，汽水分離器起到汽水分離的作用，控制上基本可以把它看為一個汽包鍋爐。這時的給水控制系統的任務就是保持鍋爐最小給水流量不變。機組在啟動過程中，省煤器入口流量來自兩路，再循環流量和給水旁路流量，再循環流量的設定來自分離器水位，旁路閥流量閥用于維持給水流量的設定(在濕態過程中)，此時的給水泵在自動狀態，來維持給水操作臺前后的差壓，當給水主閥全開后，汽泵開始給水流量的控制。超臨界以上直流爐干態的給水控制與汽包爐不同，給水的需求信號主要根據總燃料量來決定。鍋爐主控輸出決定的給水流量，并由鍋爐給水流量設定的折線函數修正作為前饋，加上水煤比過熱度的調節輸出作為鍋爐給水流量的修正。

　　4協調控制策略

　　直流鍋爐在正常運行時不存在汽包，從能量平衡的角度考慮，協調控制系統只能以間接能量平衡的方式來控制、采用煤跟水、爐跟機的協調控制方式，間接能量平衡是以機前壓力的偏差來衡量機爐能量的平衡性，煤跟水是指鍋爐負荷在手動時跟蹤給水流量轉換的負荷，在給水手動、燃料主控投入自動后，改變給水流量時，燃料量跟著變化，通過修正燃料量來維持給水與燃料的配比關系。在過熱度偏差較大時投入對給水設定的修正，在偏差小時調節器輸出不進行修正。爐跟機協調方式指鍋爐控制主汽壓力來維持鍋爐與汽機的能量平衡，汽機調節負荷，與電網負荷要求相適應。具體控制策略見圖三，機組協調控制及主要子系統控制簡圖。

　　在直流鍋爐中，為了保證鍋爐燃燒的安全性和經濟性，控制系統設計了燃料量和鍋爐總風量、給水量與燃料量之間的交叉限制。

　　(1)風煤交叉限制：根據當前實際的燃料量(經系數修正后)，經過折線函數給出當前總風量指令的下限;根據當前的總風量，經過折線函數給出燃料指令的上限，以確保任何工況下都有足夠的風量，保證進入爐膛的燃料充分燃燒。風煤交叉限制功能是考慮燃燒過程中“富風”的控制策略，在實際燃料與設定燃料取大值后作為風量的設定，保證在任何工況下的總風量設定都不小于燃料量的需求。但為了保證鍋爐的熱效率，通常對風量的設定增加氧量校正。對燃料量的設定是考慮總風量對燃料量設定及給水流量對燃料量設定取小值后形成，以確保鍋爐的安全運行。

　　(2)煤水交叉限制：當鍋爐進入干態運行時，為了防止給水與燃料出現失調現象，控制系統采用煤水交叉限制，根據當前實際的燃料量(經系數修正后)給出給水流量的最大值和最小值，使得給水流量指令在上下限之內，一旦出現特殊工況，交叉限制功能就能將給水流量自動控制在合理范圍內，另外根據當前實際的給水流量給出燃料量指令的最大值，以防止鍋爐受熱面超溫。

　　5.結束語

　　以上是根據華能沁北電廠三期5號機組邏輯圖分析出的自動控制策略，該系統自動控制策略將在不同機組調試、試運、生產中不斷完善，該機組為超超臨界1000WM燃煤汽輪發電機組之一，該機組一次通過168小時滿負荷試運行，充分考驗了協調控制系統及各個子系統控制策略的合理性，并經過了實踐驗證，該機組的自動控制策略對同類機組的調試和生產具有一定的借鑒作用，為今后新疆境內超臨界以上機組的調試及生產運行打下了堅實的基礎。