华能海门电厂1000mw机组日立锅炉典型控制策略介绍.ppt

华能海门电厂1000MW机组 日立锅炉典型控制策略介绍,杨 略 2009-08-27,主要内容,一、设备及系统简介 二、超临界机组特点 三、控制系统和主要控制策略介绍 四、实际应用中存在的一些问题,一、设备及系统简介,海门电厂一期共四台1036MW燃煤汽轮发电机组，现先建两台 1. 锅炉侧设备 机组锅炉主设备由东方锅炉（集团）股份有限公司、BHK、BHDB制造锅炉型号：DG3000/26.15-Ⅱ1型，锅炉锅炉型式为高效超超临界参数变压直流炉、一次再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型锅炉 锅炉出口蒸汽参数为26.25MPa/605/605℃ 对应汽机的入口参数25.0MPa/600/600℃ 锅炉带基本负荷并参与调峰，采用：定压—滑压—定压的运行方式锅炉点火采用等离子点火装置或油枪（用油为0号轻柴油）锅炉采用前后墙对冲燃烧，燃烧器采用新型的HT-NR3低NOx燃烧器制粉系统采用正压直吹式，磨煤机采用上海重型机械厂生产的HP1203/Dyn中速磨煤机 每台锅炉配备1台锅炉循环泵，每台炉配置两台50％容量的动叶可调轴流送风机，两台50％容量的动叶可调轴流一次风机，两台50％容量的静叶可调轴流式吸风机。

一、设备及系统简介,2. 汽机侧设备 1)汽轮机由东方汽轮机厂、日立制造，为超超临界、一次中间再热、单轴四缸四排汽、八级回热抽汽、冲动凝汽式汽轮机，设计额定功率为1036.5MW 2)机组配置2×50%B-MCR调速汽动给水泵和一台30% B-MCR容量的电动调速给水泵（作为启动给水泵) 3)定一滑一定（滑压运行范围约在30%BMCR～90%THA负荷）方式运行 4)35％BMCR启动旁路 3. 热工设备 1)DCS系统：艾默生OVATION OCR400分布控制系统，操作系统WINDOWS XP ，该分散控制系统完成DAS、MCS、SCS、FSSS、MEH、METS、BPS、ECS、烟气脱硝、海水脱硫、凝结水精处理、锅炉低渣控制等功能 2)DEH系统：日立 HIACS-5000M 3)ETS系统：日立 专用PLC,二、超（超）临界机组特点,1. 在临界压力：22.12 MPa，临界温度：374.15 ℃时，水的汽化会在瞬间完成，即在临界点时饱和蒸汽和饱和水之间不再有汽水共存的两相区存在，两者的参数不再有区别因此无法维持自然循环，只能采用直流锅炉超超临界直流炉没有汽包环节，给水经加热、蒸发和过热是一次性连续完成的，随着运行工况的不同，蒸发点会自发地在一个或多个加热区段内移动。

因此，为了保持锅炉汽水行程中各点的温度及水汽各区段的位置为一规定的范围，要求燃水比、风燃比及减温水等的调节品质相当高特别是： —— 燃烧速率与给水之间的平衡关系，即通常所说的燃水比； —— 燃烧速率与通风之间的平衡关系 这种平衡关系不仅是稳态下的平衡，而且应保持动态下的平衡 2. 超临界机组采用直流锅炉，因而不象汽包炉那样，由于汽包的存在解除了蒸汽管路与水管路及给水泵间的耦合，直流炉机组从给水泵到汽机，汽水直接关联，使得锅炉各参数间和汽机与锅炉间具有强烈的耦合特性，整个受控对象是一多输入多输出的多变量系统汽水流程,三、控制系统和主要控制策略介绍,1. 协调控制系统概述： 1）协调控制系统的任务 负荷适应性 燃烧的经济性 机组运行的稳定性 协调控制系统既要充分利用锅炉蓄能，满足机组负荷要求；又要动态超调锅炉的能量输入，补偿锅炉蓄能，要求既快又稳 现代大型单元机组是一个多变量控制对象，机—炉两侧的控制动作相互影响，且机—炉的动态特性差异较大 超临界机组中的锅炉都是直流锅炉，作功工质占汽－水循环总工质的比例增大，锅炉惯性相对于汽包炉大大降低；超临界机组工作介质刚性提高，动态过程加快直流锅炉的蓄能降低。

超临界直流炉大型机组的这些特点决定了其协调控制从本质上区别于传统汽包炉，它需要更快速的控制作用，更短的控制周期，以及锅炉给水、汽温、燃烧、通风等之间更强的协同配合三、控制系统和主要控制策略介绍,协调控制系统概述： 2）汽包炉中，汽包把汽水流程分为加热段、蒸发段和过热段，三段受热面的位置和面积是固定不变的，在给水流量变化时，仅影响汽包水位，不影响蒸汽压力和温度而燃烧量变化时仅改变蒸汽流量和蒸汽压力，对蒸汽温度影响不大，因此给水、燃烧、蒸汽温度控制系统是可以相对独立的，可以通过控制给水流量、燃烧率、喷水流量分别控制汽包水位、蒸汽流量和蒸汽压力、温度而直流锅炉没有汽包，直流状态下又没有炉水小循环回路，给水是一次性流过加热段、蒸发段和过热段的，三段受热面没有固定的分界线当给水流量及燃烧量发生变化时 ，三段受热面的吸热比率将发生变化，锅炉出口温度以及蒸汽流量和压力都将发生变化，因此给水、气温、燃烧系统是密切相关的，不能独立控制，应该作为整体进行控制 3）直流炉在锅炉启动、停炉和最低直流负荷以下运行期间为了避免过热器进水，为水冷壁的安全运行提供足够高的工质重量流速和尽可能回收工质及其所含的热量，使启动更容易，设有启动系统。

直流锅炉启动系统由汽水分离系统和热量回收系统两部分组成在低负荷时处于湿态运行，当负荷升高后转入干态运行控制系统要适应锅炉运行方式的要求，保证过程参数的稳定 4）从控制系统输入输出的角度看，通常将协调控制系统作为三输入、三输出的控制系统，输入包括压力、负荷、温度，输出包括给水、燃料、调门开度，参数间有强耦合性，因此各控制子系统相互关联，综合考虑，保证调节过程中能量平衡与物料平衡控制系统和主要控制策略介绍,2.协调控制系统的整体控制策略 我厂的控制系统是以锅炉跟随为基础的协调控制系统当机组运行设备和控制信号正常，汽轮机高压旁路关闭，其它条件满足后，机组投入协调控制方式，机组负荷指令信号同时并行发给锅炉主控和汽轮机主控，负荷指令信号经汽轮机主控修正后以综合阀位指令的形式送往DEH控制系统控制调速汽门锅炉主控下设有燃料主控（煤主控下设有给煤机煤量控制、一次风控制、磨煤机风量/风温控制、二次风控制等）、给水控制、过热蒸汽喷水减温控制、再热蒸汽温度控制等锅炉主控根据机组负荷指令及主蒸汽压力实际值和设定值的偏差积分输出锅炉主控指令，加上燃料BIR、煤水比控制信号，经过水煤、风煤交叉限制送至煤主控，煤主控控制每台磨煤机负荷，调节锅炉炉膛热负荷。

锅炉给水控制以锅炉主控指令为基础，加上给水BIR并经煤水交叉限制，控制三台给水泵（两台汽动给水泵，各50%出力，一台电动给水泵30%出力）的转数，改变锅炉给水流量汽轮机主控根据机组负荷需求与发电机功率偏差控制汽轮机调速汽门开度，改变机组负荷机组在协调控制方式下可以投入AGC，根据电网的负荷需求调节机组负荷在机组负荷控制方式中要求汽轮机DEH系统按汽轮机主控调速汽门开度综合阀位指令来控制汽轮机调速汽门开度控制系统和主要控制策略介绍,,当机组协调投入条件不满足时，锅炉主控在手动，汽轮机跟随投入时这种情况下通过人为控制锅炉主控输出，改变锅炉燃料量，调整机组负荷干态时，煤主控或给水主控未在自动，锅炉主控强制手动，锅炉主控输出跟踪锅炉给水流量，汽轮机跟随投入汽轮机主控根据主蒸汽压力的变化控制汽轮机调速汽门，改变机组负荷汽轮机维持主蒸汽压力与设定值无偏差 锅炉跟随投入，汽机主控在手动时，通过汽机主控手动控制汽轮机调速汽门开度来调节机组负荷在定压运行情况下，机组负荷指令跟踪实际发动机功率，锅炉主控根据机组负荷指令及主蒸汽压力实际值和设定值的偏差积分输出锅炉主控指令，加上燃料BIR、煤水比控制信号，经过煤水、煤风交叉限制送至煤主控。

滑压情况下，不适合长期投锅炉跟随方式 当以上机组负荷控制方式条件不满足时，机组控制方式在手动，锅炉主控和汽轮机主控都在手动 三、控制系统和主要控制策略介绍,3. 协调控制系统运行方式： (1) 协调控制方式 （CCS） 在协调方式下，锅炉和汽机并行操作 在这种方式下锅炉控制汽机入口蒸汽压力，汽机控制功率，同时，为了提高锅炉动作的快速性以及降低调节阀变化对主汽压力的影响，在锅炉主控中加入了负荷前馈，汽机主控中增加了主汽压偏差拉回回路，两者相互影响当锅炉主控和汽机主控M/A站在自动时(且机组负荷≥400MW）采用这种方式 (2) 锅炉跟随方式 （BF） 当汽机主控A/M站在手动，锅炉主控A/M站在自动时采用这种方式 在这种方式下，锅炉控制汽机入口蒸汽压力，同时汽轮机主控采用手动调节以获得期望的功率 在这种方式下，主蒸汽压力设定值与汽机入口蒸汽压力进行比较，其偏差经修正及PID调节后加上机组负荷指令信号前馈从而产生锅炉主控信号(BD)去风和燃料回路，操作员设定调节阀位置建立负荷指令 (3) 汽机跟随方式 （TF） 当汽机主控A/M站在自动，锅炉主控A/M站在手动时采用这种方式在这种操作方式下，汽机控制汽机入口蒸汽压力，通过调节锅炉的燃烧率来获得期望的负荷。

操作员在锅炉主控A/M站上设定燃料和助燃风指令 燃料和助燃风的变化将引起锅炉能量水平的改变，从而改变蒸汽压力 (4) 手动方式 （BASE） 汽机主控A/M站在手动和锅炉主控A/M站在手动时采用这种操作方式在这种方式下锅炉和汽机单独操作，由操作员负责控制负荷和压力操作员在锅炉主控A/M站上设定燃料和助燃风指令三、控制系统和主要控制策略介绍,3.协调控制系统运行方式,,,,,,,,P+I,,,,,,,,,,,ＢＤ,,MW demand,,,,P+I,,,governor,,,,,,,Coordination control,,,,,,P+I,,,,,,,,,,,ＢＤ,MW demand,MW Tracking,,,,P+I,,,governor,,,,,,,,,Turbine follow,,,,,,,,,,,P+I,,,,,,,,,,,ＢＤ,,MW demand,,,,P+I,,governor,,,,,,,Boiler follow,,,,Hand mode,,,Boiler master hand,Boiler master auto,,,Turbine master hand,Turbine master auto,,,,,Turbine master hand,Turbine master auto,Boiler master hand,Boiler master auto,,,+,-,,-,+,,,+,-,,,,,,,P+I,,,,,,,,,,ＢＤ,,MW demand,MW tracking,,,,P+I,,governor,,,,,,,,,,,-,+,+,+,MW Tracking,,,,,,,,-,+,,,+,-,,,,4.负荷指令的形成 在正常操作时目标负荷由负荷调度命令设定(ADS自动)或操作员在CRT手动上设定 ；在出现负荷跟踪模式时，目标负荷跟踪发电机校正后功率或锅炉主控输出。

在启停阶段如果投入APS（机组自启停控制），则目标负荷由APS自动设定目标负荷按给定的负荷变化率生成负荷指令1（MWD1)；MWD1加上一次调频的修正负荷，经过负荷的高限及低限限制后，生成负荷指令2（MWD2)； RB时，MWD2按预先设定的RB目标负荷和预先设定的变化率强制下降后产生的值与MWD2低选后生成负荷指令3（MWD3)， 没有RB时，MWD2等于MWD3T,,T,,T,,,,,,,,,,,,,MWD3,,ADS输入,ADS目标,,,Y,N,,f(x),,△f,,∨ ≯,∑,,,,T,,,,N,Y,,,,OPR SET,APS load set,min limit,max limit,,,,,,T,,,APS投入,负荷跟踪模式,锅炉主控输出,锅炉指令切跟踪,Y,N,,MWD1,负荷指令1,MWD2,负荷指令2,负荷指令3,校正后发电机功率,RB,RB目标负荷,N,Y,,,,∨ ≯,,,,,,,,负荷变化率,,,,,目标负荷,,X,,,T,,,,,,,,,f(x),,调频退出,N,Y,0。