（中国华电集团贵港发电有限公司 537100）

[摘要]燃煤超临界机组主汽温度控制在湿态时通过喷水减温进行调节；干态时通过中间点温度对水煤比进行粗调，提高主汽温控制的稳定性，再通过喷水减温进行细调，保证主汽温与设定值偏差在允许范围内。某电厂#1、#2机组（2×630MW）主汽温度喷水减温控制长期不能投入自动控制，只通过运行人员手动调整，由于手动调整的局限性和同时需防止主汽温度超温，因此主汽温度长期控制在额定温度以下运行，在机组变负荷工况、启停磨及煤质波动情况下容易出现超温及较低主汽温运行，不利于机组的安全和经济运行。

[关键词]超临界；主蒸汽温度；控制；经济运行

1 研究目的

在国务院决定全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造，大幅降低发电煤耗的要求下，如何提高燃煤发电机组经济性是目前火力发电厂研究的重要课题。而在各个电厂从汽机、锅炉热效率利用方式和改造优化大背景下，单纯提高汽机或者锅炉效率所需成本较高且提升空间很小，如何深挖潜力则是当前研究的重要课题。热工自动调节系统优劣对于机组经济性影响较大。本文将针对某电厂主蒸汽温度控制优化来阐述主蒸汽温度控制优化后对于机组经济性的提高，可为今后从机组参数、控制优化进而降低燃煤机组发电煤耗提供参考。

2 主蒸汽喷水减温系统简述

某电厂I期2×630MW超临界机组，#1机组于2007年2月28日投产，#2机组于2007年6月28日投产。锅炉为上海锅炉厂引进技术制造的超临界参数、变压运行、螺旋管圈直流锅炉，锅炉型号：SG1913/25.40-M965，其型式为单炉膛、一次中间再热、四角切圆燃烧方式、平衡通风、固态排渣、全钢悬吊П型结构、露天布置的燃煤锅炉，锅炉设计煤种为贵州烟煤。过热器配置二级喷水减温装置，左右能分别调节。在任何工况下（包括高加全切和B-MCR工况），过热器喷水的总流量约为4%过热蒸汽流量（B-MCR工况下）。过热器汽温控制在纯直流负荷以前，采用喷水减温控制；在纯直流负荷以后，以控制煤水比为主，喷水减温为辅。一级喷水减温的最终控制目标为二级喷水减温器前后温差；二级喷水减温控制采用常规的燃料量微分信号、主蒸汽流量微分信号作前馈的串级控制。

减温水取自高加出口连接管。过热器减温水总管分成两路，一路至一级减温器，一路至二级减温器，各设置有隔离阀；一级、二级减温水又分别分成两路，每路上均设置有调节阀，供调节减温水流量用，在调节阀后设置有截止阀和流量测量装置。其工艺流程图如下：

3 存在问题分析及优化措施

3.1 存在问题分析

该厂主蒸汽温度设计值为571℃，锅炉低位热效率92.8%，低位发热量29181KJ/Kg，汽机热耗率THA工况7587KJ/kW.h。某电厂A/B一级、二级减温水，自动投入后存在：自动效果差，温度控制滞后，容易超温无法满足机组实时工况运行要求，经过分析判断主要原因如下：

3.1.1 存在问题一

主回路PID选用外置式Kp、Ti、Kd，其值由机组负荷指令经过F(x）函数折算出。温度控制回路，控制过程较为缓慢，达到稳态周期长，易受外部和内部干扰作用，因此如何保证控制过程稳定，极为重要。主回路PID控制的Kp、Ti、Kd变化范围较大，虽然能一定程度上加强或者减弱PID作用，但是控制稳定性得不到保证，容易产生过调及调节不及时。

3.1.2 存在问题二

减温水前馈选用不合理，仅选用机组负荷指令ULD、燃水百分比作为副调PID前馈，由于主蒸汽温度控制存在许多扰动及影响因素，因此如何选用能快速反映主蒸汽温度变化趋势前馈对于整个控制是尤为重要的。事实证明，机组负荷、给水流量百分比这两个前馈无法满足要求。

3.1.3 存在问题三

控制二级减温器入口温度控制方式为：通过主回路PID控制二级减温器入口温度并得到副回路PID的SP值，在通过一级减温器出口温度PV值控制一减调门开度，逆向控制二级减温器入口温度，只能通过过热度来控制主蒸汽温度，进而控制二级减温器入口温度，如此减缓了控制系统快速性及准确性。

3.2 优化措施

3.2.1 一级喷水减温优化

对于原有一级减温水控制逻辑，已经无法满足当前主蒸汽温度控制要求，对原有控制逻辑进行删除并重新进行修改优化。优化后的一级减温水控制，如图2通过受热面温度与负荷关系曲线，可得出各被调量的调整范围，由函数进行控制，负荷数据我们采用主汽流量进行替代计算。同时，引入多变量前馈，提高控制系统快速性和准确性，以此提高一级减温器控制的被调量：二级减温器入口温度准确性。如图3引入多变量前馈：锅炉主控、一级减温器进口温度、一级减温器出口温度、二级减温器进口温度、二级减温器进口与设定值偏差、一级减温器出口与主蒸汽流量折算温度偏差，以上前馈经过超前滞后模块，得到总前馈量。如图4，取消外置式Kp、Ti、Kd，以二级减温器入口温度和设定值经由PID（带总前馈输入）得出一级减温器喷水调节门开度指令。

3.2.2 二级喷水减温优化

二级减温器喷水控制优化与一级减温器基本一致，对原有控制逻辑进行删除并重新进行修改优化。优化后的二级减温水控制，如图2通过受热面温度与负荷关系曲线，可得出各被调量的调整范围，由函数进行控制，负荷数据我们采用主汽流量进行替代计算。二级减温器引入前馈：锅炉主控、二级减温器进口温度、二级减温器出口温度、末级过热器温度、末级过热器与设定值偏差、二级减温器出口与主蒸汽流量折算温度偏差，以上前馈经过超前滞后模块，得到总前馈量。同时取消外置式Kp、Ti、Kd，以末级过热器温度和设定值经由PID（带总前馈输入）得出二级减温器喷水调节门开度指令。

4 优化后效果分析

4.1 自动效果

该厂#2机组主蒸汽温度控制优化后，#2机组一二级减温水自动投入正常，各个负荷段均能满足主蒸汽温度控制571±5℃控制要求。#2机组主蒸汽控制优化后，不仅仅减轻了运行人员工作量，同时提高了热控设备自动投入率，自动投入率上升至97%。 同时自动投入前后主蒸汽温度上升3～4℃，因为引入前馈量多，在发现机组负荷变动、主蒸汽流量变化或者减温器进出口温度变化后，及时调整减温水流量，如此能进行超前调节，保证主蒸汽温度一直在设定范围内。 #2机组主蒸汽温度优化前后锅炉壁温超温情况统计（末级过热器和后屏过热器与减温水相关）。如下表1，主蒸汽温度控制优化前，超温点数较多，涉及范围大，超温次数多、累积时间长；优化后，超温点数明显减少，超温次数减少、累积时间下降（末级过热器6排6号由于氧化皮生成趋势愈加严重，吹灰次数较少，导致该点壁温频繁超温。从5、6、11月份可以对比，该点情况趋于严重）。因此#2机组主蒸汽温度控制优化后，对于控制壁温超温时间和范围起了一定效果，在后续工作中，随着控制不断优化，效果会更明显。

4.2 经济效益

根据反平衡标准煤耗计算公式，#2机组主蒸汽温度控制优化后，主蒸汽温度总体提高了3～4℃。依据公式可以得出，在其他参数不变情况下，当主蒸汽温度提升后，汽机供热热量上升，汽机热耗率降低，供电标准煤耗下降。根据计算，当主蒸汽温度上升1℃，汽机热耗率降低0.028%，机组供电标准煤耗下降0.0897g/KWh。以提升3℃计算，供电标准煤耗下降0.2691g/KWh。按1年发电30亿千瓦时，可节约标准煤807.3吨。按标准煤价600元/吨，每年可节约发电煤耗成本48.438万元。

5 总结

#2机组主蒸汽温度控制优化实施后，自动投入率较优化前有了很大改善，基本上能满足各个工况负荷下的主蒸汽温度控制要求。同时，主蒸汽温度的控制稳定，运行人员干预程度减少，依靠经验操作次数减少，避免了主蒸汽温度波动变化幅度大而导致的管壁超温现象。主蒸汽温度品质提升，与锅炉设计值较为接近，在不进行大的节能改造下，汽机气耗率降低，供电标准煤耗降低，提升了电厂经济性，为从发电厂热工专业参数优化节能降耗做了可行性研究、试验。

[参考文献]

[1]600MW超临界锅炉MCS说明[Z].

[2] 锅炉产品说明书965-1-8601[Z].

[作者简介]1.李辉(1970-)，男，供职于中国华电集团贵港发电有限公司，助理工程师，大专，主要从事火电厂热工专业工作。2.程亮(1987-)，男，供职于中国华电集团贵港发电有限公司，助理工程师，本科专，主要从事火电厂热工专业工作。广西贵港537100。