[发明专利]无炉水循环泵超临界直流锅炉给水的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及无炉水循环泵超临界直流锅炉的控制方法。

背景技术

目前许多大型火电机组超临界直流锅炉没有配置炉水循环泵，所以锅炉启动阶段的给水均由给水泵直接提供，汽水分离器的水又回到凝集器，这样回到凝集器这部份水的能量不能回收。以锅炉厂要求给水最低流量不低于25％最大连续出力的直流锅炉为例进行说明。为了保证锅炉安全运行锅炉厂要求给水最低流量不低于25％锅炉最大连续出力，所以启动阶段回流分离器的炉水量较大消耗了大量的能量。具体的来说，锅炉的工质主要通过两种方式吸收热量：炉膛内工质吸收辐射放热为主，过热器加热蒸汽以吸收对流放热为主。锅炉给水通过给水泵送入炉膛内的水冷壁中加热，加热后的汽水混合物进入汽水分离器内，汽水分离器将蒸汽和水分离。蒸汽进入过热器进一步吸收热量产生满足要求的过热蒸汽，水通过汽水分离器调节阀返回凝汽器内。汽水分离器调节阀的作用为调节汽水分离器的液位，使水不能进入过热器管道内。煤在锅炉燃烧产生的总热量Q分别被给水、蒸汽吸收，剩余热量通过烟气排入大气：

Q＝Q_辐射+Q_对流+Q_排烟    (1)

Q_辐射为煤燃烧在炉膛内辐射放热加热给水的热量，使给水变为汽水混合物；

Q_对流为煤燃烧后在过热器内通过对流方式加热汽水分离器出来的蒸汽的热量，使饱和蒸汽成为符合要求的过热蒸汽；

Q_排烟为煤燃烧加热工质后剩余的被烟气带走的热量。

通常情况下，锅炉从点火至升温到25％锅炉最大连续出力的负荷过程中，煤的用量是分阶段逐步增加的，锅炉制造厂商的要求进入锅炉内的给水量为不低于25％锅炉最大连续出力的给水流量。在锅炉的升温、升压阶段过程中煤量逐步增加，但在每一个时段内进入锅炉煤量相对稳定，所以煤燃烧产生的热能Q保持相对不变，Q_辐射、Q_对流和Q_排烟也相对稳定，按锅炉厂设计进入锅炉的给水量不小于25％锅炉最大连续出力。但锅炉启动阶段进入锅炉25％锅炉最大连续出力的给水量，在同样的Q_辐射加热进入锅炉炉膛的给水量越大进入汽水分离器的蒸汽量越少、反之给水流量越少产生的蒸汽量越大，如果进入锅炉的给水流量较大则通过汽水分离器调节阀回到凝汽器的水量也较大，Q_辐射加热给水回到凝汽器又被循环冷却水带走热量越大。同时由于进入过热器内的蒸汽流量较少，进入对流放热受热面部分相对稳定Q_对流的热量因蒸汽流量减少导致过热蒸汽温度过高，需要增加减温水量控制蒸汽温度，增加减温水导致给水泵耗能增加。

发明内容

本发明的目的是提供一种既能保证超临界直流锅炉安全运行又能在锅炉启动过程中节能降耗和容易实现的无炉水循环泵超临界直流锅炉给水的控制方法。

本发明的技术解决方案如下：

一种无炉水循环泵超临界直流锅炉给水的控制方法，提供包括给水流量调节阀和汽水分离器调节阀的无炉水循环泵超临界直流锅炉系统。给定直流锅炉由启动到转干态直流运行时负荷的给定给水流量。根据所述汽水分离器调节阀的开度动态调整，并与所述给水流量调节阀配合，调整所述给定给水流量得到所述直流锅炉启动至到转干态直流运行过程使用的实际给水流量。

进一步的，所述实际给水流量＝所述给定给水流量+给水修正值，

所述给水修正值＝∫(S-K)dt

其中：下限值＜流量修正值＜上限值，S为汽水分离器调节阀的开度期望值，K为汽水分离器调节阀的开度。

进一步的，所述给定给水流量的确定有以下步骤；采集机组负荷信号；通过特定函数关系将所述机组负荷信号转换为即时给水流量给定信号；给定锅炉最小流量；提供大选模块，用于选择即时给水流量给定信号或是锅炉最小流量而得到所述给定给水流量。

进一步的，所述给水修正值的确定有以下步骤；给定汽水分离器调节阀的开度的期望值；采集汽水分离器调节阀的实际开度信号；通过PID调节器对所述汽水分离器调节阀期望值与所述实际开度信号进行PID运算，得到所述给水修正值。