[发明专利]一种燃气-蒸汽联合循环高压过热器超温控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种燃气‑蒸汽联合循环高压过热器超温控制系统及方法，第一高压过热器及第二高压过热器沿高温烟气流动的方向依次布置，第二高压过热器的出口与减温水系统的出口通过管道并管后与第一高压过热器的入口相连通，第一高压过热器内的金属管壁上设置有若干壁温传感器，其中，各壁温传感器的输出端与就地测量装置的输入端相连接，就地测量装置的输出端与DCS系统的输入端、限速模块的输入端及限幅模块的输入端相连接，限速模块的输出端及限幅模块的输出端与或运算模块的输入端相连接，或运算模块的输出端与DCS系统相连接，DCS系统的输出端与减温水系统的控制端相连接，该系统及方法能够有效的避免高压过热器壁温出现超温现象。

技术领域

本发明属于火电站自动控制技术领域，涉及一种燃气-蒸汽联合循环高压过热器超温控制系统及方法。

背景技术

目前，燃气-蒸汽联合循环发电机组在国内的装机容量具有相当规模。燃气-蒸汽联合循环发电机组就是将燃气轮机的排气引入余热锅炉(HRSG-Heat Recovery SteamGenerator)，产生高温、高压蒸汽驱动汽轮机，带动发电机发电。随着燃气轮机技术的发展，用于燃气-蒸汽联合循环余热锅炉热源载体的进口烟气温度越来越高(500～610℃)，流量越来越大(120～600kg/s)，烟气与蒸汽的质量比在4～10之间，而普通锅炉只为1～1.2。同时，燃气轮机排气是完全发展的紊流，流速和温度都不很均匀，在余热锅炉进口截面上，烟气流速变化有时为±400％，温度不均匀度达±55℃。余热锅炉中烟气大流量、高流速和高紊流度的气动热力特点对传热是有利的，但也会引起一些其他问题，如传热构件的振动，烟气偏流和传热不均，热部件热变形等。而高压过热器正是布置在余热锅炉烟道入口最高烟温区域，致使其工作条件恶劣，受热面管壁温度接近于钢材允许使用的极限温度，极易因系统扰动或工况变化造成金属管壁超温，威胁设备安全。

目前的燃气-蒸汽联合循环系统都是监测最上游的高压过热器出口过热蒸汽温度进而调节喷水阀门进行控制调节。尽管常规运行条件下高压过热器出口汽温通过汽温调节和交叉混合后保持平均出口汽温在额定水平，但由于烟道烟温分布和受热面管内流动的分布不均，尤其在动态过程中，局部受热面的管内外参数存在偏差，在一定条件下极易造成受热面的局部过热超温，甚至引起加速氧化和爆管。

具体的，高压过热器的金属管内流动的是过热蒸汽，管外接受高温烟气对流换热，从而实现对过热蒸汽的加热。当机组工况发生变化时，高压过热器接收的外部热量及内部过热蒸汽吸收的热量出现不平衡，导致高压过热器金属管壁温度的变化，直至达到新的平衡态后，高压过热器的金属管壁温度趋于新的平衡点。当该动态过程的工况波动、管外烟气温度与流动分布不均和(或)管内蒸汽流动不均匀产生了较大的不平衡后，高压过热器有可能出现个别或局部管壁温度超温，严重情况下可能出现大面积管壁超温。

部分机组也安装了壁温测点，但基本仅能实现超温的事后报警，无法实现对壁温测点的有效分析和实时处理，实现超温预警和预防，尚无有效的自动控制手段可采用。

综上所述，基于燃气-蒸汽联合循环机组高压过热器壁温测点，开发其壁温超温控制系统及方法，对提高锅炉设备的安全性和高温受热部件寿命、减少超温甚至爆管等问题或事故的发生都具有重要的作用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种燃气-蒸汽联合循环高压过热器超温控制系统及方法，该系统及方法能够有效的避免高压过热器壁温出现超温现象。

为达到上述目的，本发明所述的燃气-蒸汽联合循环高压过热器超温控制系统包括第一高压过热器、第二高压过热器、减温水系统、就地测量装置、DCS系统、限速模块及限幅模块；