摘要：協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)是基于單元機(jī)組負(fù)荷條件，為解決負(fù)荷控制中內(nèi)外兩個(gè)能量供求平衡關(guān)系而設(shè)計(jì)的一種控制策略。它將鍋爐與汽輪發(fā)電機(jī)組視為一整體實(shí)施綜合控制，超臨界機(jī)組沒有汽包，給水、汽溫、燃燒控制系統(tǒng)是密切相關(guān)，不能獨(dú)立的，某一控制系統(tǒng)投入與否將影響另一控制系統(tǒng)的性能，這給控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和整定增加了復(fù)雜性。

關(guān)鍵詞：協(xié)調(diào)控制 超臨界 調(diào)節(jié)

1 超臨界機(jī)組協(xié)調(diào)控制的主要特點(diǎn)

燃煤發(fā)電機(jī)組運(yùn)行過程中，鍋爐內(nèi)工質(zhì)都是水，水的臨界點(diǎn)壓力為22.12MPa，溫度374.15℃；在這個(gè)壓力和溫度時(shí)，水和蒸汽的密度是相同的，就叫水的臨界點(diǎn)。超臨界機(jī)組是指主蒸汽壓力大于水的臨界壓力22.12MPa的機(jī)組，而亞臨界機(jī)組是指主蒸汽壓力低于這個(gè)臨界壓力的機(jī)組，通常出口壓力在15.7～19.6MPa。

超臨界機(jī)組沒有汽包，又沒有爐水小循環(huán)回路。給水一次性流過加熱段、蒸發(fā)段和過熱段，三段受熱面沒有固定分界線，當(dāng)給水流量或燃料量發(fā)生變化時(shí)，三段受熱面的吸熱比例將發(fā)生變化，鍋爐出口汽溫、蒸汽流量及汽壓都將發(fā)生變化。因此，給水、汽溫、燃燒控制系統(tǒng)是密切相關(guān)，不能獨(dú)立的，某一控制系統(tǒng)投入與否將影響另一控制系統(tǒng)的性能，這給控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和整定增加了復(fù)雜性。

2 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)及其任務(wù)

協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)是基于單元機(jī)組的負(fù)荷特點(diǎn)提出的一種控制策略。提出該系統(tǒng)的目的是解決負(fù)荷控制中的內(nèi)外兩個(gè)能量供求平衡關(guān)系，其任務(wù)主要涉及四個(gè)方面：①電力運(yùn)行部門基于電網(wǎng)調(diào)度曲線要求設(shè)定負(fù)荷指令，提高電網(wǎng)系統(tǒng)對負(fù)荷變化的適應(yīng)能力。②對鍋爐與汽輪發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有效的調(diào)度和協(xié)調(diào)。當(dāng)負(fù)荷大幅度波動(dòng)時(shí)，能夠使鍋爐與汽輪發(fā)電機(jī)組的能量相對平衡，避免其影響主汽壓力的穩(wěn)定狀態(tài)。③在負(fù)荷變化過程中，維持機(jī)組各參數(shù)（燃料量、送風(fēng)、爐膛壓力、給水量、汽溫等）在允許的工作范圍內(nèi)，確保機(jī)組安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。④平衡外部負(fù)荷請求和主/輔設(shè)備實(shí)際承受能力之間的關(guān)系。

3 主要調(diào)節(jié)系統(tǒng)

3.1 燃燒調(diào)節(jié)系統(tǒng)

3.1.1 燃燒調(diào)節(jié)系統(tǒng)的任務(wù)

燃燒調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)旨在接收協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)發(fā)出的鍋爐主控指令，調(diào)整鍋爐的燃料量、送風(fēng)量，使鍋爐產(chǎn)生的燃燒熱能與對鍋爐的蒸汽負(fù)荷需求相適應(yīng)，保證鍋爐燃燒過程安全經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行。當(dāng)單元機(jī)組采用機(jī)跟蹤的方式時(shí)（即鍋爐調(diào)負(fù)荷，汽機(jī)調(diào)汽壓），鍋爐主控對燃燒率的指令代表機(jī)組的負(fù)荷要求；當(dāng)單元機(jī)組采用爐跟蹤的方式時(shí)（即汽機(jī)調(diào)負(fù)荷，鍋爐調(diào)汽壓），鍋爐主控對燃燒率的指令用于維持主汽壓力的穩(wěn)定。

3.1.2 燃燒過程調(diào)節(jié)的特點(diǎn)

①在電廠運(yùn)行中，鍋爐的燃燒過程的調(diào)節(jié)比較復(fù)雜，是典型的多輸入多輸出的多變量相關(guān)的調(diào)節(jié)對象，主要調(diào)節(jié)量涉及燃料量、吸風(fēng)量、送風(fēng)量，主要被調(diào)量有負(fù)荷或汽壓、氧量、爐膛負(fù)壓，彼此間的影響是有的。②燃燒自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)方案主要根據(jù)鍋爐類型、機(jī)組運(yùn)行方式、負(fù)荷調(diào)度方式等進(jìn)行設(shè)定?？刂撇呗砸蝈仩t設(shè)備類型及工藝條件而異，比如中儲(chǔ)式與直吹式的燃燒調(diào)節(jié)系統(tǒng)就有較大的區(qū)別。

3.1.3 提高燃燒調(diào)節(jié)品質(zhì)的常用策略

一是進(jìn)行技術(shù)改造。未來將淘汰一些效率低、環(huán)境污染嚴(yán)重的舊式燃煤鍋爐，因地制宜地對現(xiàn)有燃煤鍋爐進(jìn)行技術(shù)改造。在天然氣等資源豐富地區(qū)進(jìn)行煤改氣，在煤氣資源貧乏地區(qū)，采用太陽能集熱器替代小型燃煤鍋爐等措施。二是采用潔凈燃燒技術(shù)。采用潔凈煤替代原煤提高燃煤質(zhì)量。

3.2 給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)

3.2.1 給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)的任務(wù)

給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)是為了平衡機(jī)組工質(zhì)，使給水量和鍋爐蒸發(fā)量維持一致而設(shè)計(jì)的。直流鍋爐與汽包鍋爐的汽水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)各有特點(diǎn)，實(shí)際運(yùn)行中應(yīng)該采用不同的標(biāo)準(zhǔn)和方式來控制給水量。直流鍋爐給水調(diào)節(jié)目的是平衡給水流量與燃燒率之間的關(guān)系，確保煤水比和汽水溫度恒定。

3.2.2 直流爐的給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)

直流鍋爐中給水轉(zhuǎn)換成過熱蒸汽一次完成。鍋爐蒸發(fā)量和給水量通常是一致的，保持鍋內(nèi)壓力恒定時(shí)，爐內(nèi)熱負(fù)荷與給水量的配比決定了汽水分界點(diǎn)及工質(zhì)溫度。給水調(diào)節(jié)與燃燒率調(diào)節(jié)有一定的內(nèi)在聯(lián)系。在實(shí)際運(yùn)行中，給水量與燃料的變化應(yīng)該同步進(jìn)行，目的是維持蒸汽溫度。當(dāng)負(fù)荷發(fā)生變化，鍋爐主控指令發(fā)出，給水調(diào)節(jié)必須與燃燒率調(diào)節(jié)的響應(yīng)速率一致?？梢哉f直流鍋爐是一個(gè)多變量對象，這也是它不同于汽包鍋爐的顯著特點(diǎn)。直流爐在運(yùn)行過程中，給水與燃燒率的比例（煤/水比）控制尤為關(guān)鍵。煤/水比的控制可以通過主氣溫進(jìn)行判斷。鑒于此，業(yè)界主要通過主氣溫來實(shí)施煤/水比控制，即根據(jù)“中間點(diǎn)溫度”來修正煤水比?！爸虚g點(diǎn)溫度”是可以迅速反映煤/水比的汽水過渡區(qū)出口的微過熱汽溫（分離器處的溫度）。實(shí)際運(yùn)行中，中間點(diǎn)溫度并非恒定不變，其定值在不同的負(fù)荷（壓力）與飽和溫度條件下會(huì)發(fā)生變動(dòng)。

3.3 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)

一般情況下，大型燃煤發(fā)電機(jī)組主要通過協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)來管理負(fù)荷。設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的目的是通過其響應(yīng)調(diào)度的負(fù)荷變化要求，提高機(jī)組的運(yùn)行效率。在機(jī)組系統(tǒng)中，機(jī)組負(fù)荷和主蒸汽壓力主要通過協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)基于鍋爐燃燒率和汽機(jī)調(diào)門進(jìn)行調(diào)節(jié)。機(jī)組負(fù)荷應(yīng)該對負(fù)荷指令進(jìn)行快速響應(yīng)，同時(shí)使主蒸汽壓力維持在限定值以內(nèi)。一般來講，機(jī)組與鍋爐之間能量平衡狀態(tài)以及機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)可以通過主蒸汽壓力反映出來。因此可以說，主蒸汽壓力是協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的首要保證。

從廣義上講，機(jī)組所有的調(diào)節(jié)都屬于協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的工作范疇。但是從狹義上講，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)就是指以鍋爐指令和汽機(jī)指令為調(diào)節(jié)量，以電負(fù)荷和主蒸汽壓力為被調(diào)量，組成的聯(lián)合調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

協(xié)調(diào)方式下，汽機(jī)指令與鍋爐指令一般隨負(fù)荷指令協(xié)同變化，以確保機(jī)組能夠迅速響應(yīng)電負(fù)荷變化，同時(shí)確保主蒸汽壓力不超出安全范疇，其負(fù)荷和主蒸汽壓力調(diào)節(jié)品質(zhì)介于機(jī)與爐、爐與機(jī)兩種方式之間。協(xié)調(diào)方式下，主蒸汽壓力一旦偏離設(shè)定值，即要求汽機(jī)指令協(xié)助調(diào)節(jié)，以免主蒸汽壓力大幅度波動(dòng)，對機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)產(chǎn)生不良影響。endprint

4 協(xié)調(diào)方式下增減負(fù)荷時(shí)的注意事項(xiàng)

4.1 負(fù)荷變化時(shí)，汽機(jī)調(diào)門會(huì)開大或關(guān)小。此時(shí)，主汽壓力會(huì)減少或增大。正常情況下，主汽壓力波動(dòng)應(yīng)該在

±0.6MPa范圍內(nèi)。主汽壓力及燃料量的波動(dòng)和負(fù)荷變化率有關(guān)。負(fù)荷變化率越大，主汽壓力及燃料量的波動(dòng)也越大。在增減負(fù)荷時(shí)，如果主汽壓力和燃料量波動(dòng)過大，運(yùn)行人員應(yīng)手動(dòng)調(diào)整主汽壓力設(shè)定值，減少主汽壓力設(shè)定值與實(shí)際值偏差，從而穩(wěn)定燃料量和壓力。

4.2 當(dāng)機(jī)組在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，由于主汽壓力未達(dá)到額定值。因此，主汽壓力的波動(dòng)不會(huì)引起超壓。但當(dāng)機(jī)組在較高負(fù)荷運(yùn)行，主汽壓力達(dá)到額定值時(shí)，主汽壓力的波動(dòng)可能會(huì)引起超壓。此時(shí)，需要運(yùn)行人員注意主汽壓力的調(diào)整，適當(dāng)降低主汽壓力。

4.3 主汽壓力的變化，會(huì)影響給水流量的變化，使中間點(diǎn)溫度變化，從而影響主汽溫變化。而燃料量的變化也會(huì)影響主汽溫和再熱汽溫的變化。運(yùn)行人員在負(fù)荷變化時(shí)，應(yīng)特別注意中間點(diǎn)溫度的變化，及時(shí)增大或減少中間點(diǎn)偏置，穩(wěn)定中間點(diǎn)溫度，從而穩(wěn)定汽溫。

4.4 送風(fēng)自動(dòng)投入后，送風(fēng)量根據(jù)燃料量及負(fù)荷并通過氧量修正后自動(dòng)增減。在負(fù)荷變化時(shí)，運(yùn)行人員應(yīng)特別注意送風(fēng)量的變化，可通過設(shè)置氧量偏置的方法減慢送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉的開關(guān)速度。同時(shí)，由于送風(fēng)的變化會(huì)影響爐膛負(fù)壓及再熱汽溫度。因此，負(fù)荷變化過程中運(yùn)行人員還應(yīng)注意調(diào)整各參數(shù)在合理范圍內(nèi)。

4.5 負(fù)荷變化時(shí)，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)還應(yīng)充分考慮到主機(jī)及輔機(jī)設(shè)備的運(yùn)行能力。例如，當(dāng)負(fù)荷較高時(shí)，鍋爐燃料量的增加應(yīng)充分考慮磨煤機(jī)的承受能力，當(dāng)達(dá)到最高燃料量時(shí)，閉鎖加燃料。

4.6 在協(xié)調(diào)方式下啟動(dòng)和停止磨煤機(jī)。①啟動(dòng)磨煤機(jī)后，協(xié)調(diào)系統(tǒng)應(yīng)快速減少其他各臺(tái)磨煤機(jī)的燃料量，維持總?cè)剂狭亢蛦?dòng)磨煤機(jī)前的總?cè)剂狭恳恢?，以維持主汽溫、再熱汽溫穩(wěn)定。此外，運(yùn)行人員還可以通過減少磨煤機(jī)布煤時(shí)間（在磨煤機(jī)震動(dòng)不高的情況下）、減小啟磨后的風(fēng)量等方式，穩(wěn)定主汽溫及再熱汽溫。②停止磨煤機(jī)后，協(xié)調(diào)系統(tǒng)應(yīng)快速增加其他各臺(tái)磨煤機(jī)的燃料量，維持總?cè)剂狭亢屯Ｖ鼓ッ簷C(jī)前的總?cè)剂狭恳恢?，以維持主汽溫、再熱汽溫穩(wěn)定。同時(shí)，運(yùn)行人員還應(yīng)注意一次風(fēng)壓力的調(diào)節(jié)。

參考文獻(xiàn)：

[1]600MW等級超臨界機(jī)組技術(shù)叢書鍋爐設(shè)備及系統(tǒng)[M].中國電力出版社.

[2]高振寶.600MW超臨界機(jī)組技術(shù)與參數(shù)選擇[D].山東大學(xué)， 2005.

[3]焦健，趙志強(qiáng).660MW超超臨界機(jī)組協(xié)調(diào)控制策略[J].東北電力技術(shù)，2010（01）.

作者簡介：王軍山（1979-），男，山東平度人，畢業(yè)于山東省電力學(xué)校，從事集控運(yùn)行工作，電力工程師，目前擔(dān)任發(fā)電部值長，研究方向：集控運(yùn)行。endprint