[發明專利]一種超臨界鍋爐屏式過熱器超溫控制系統及方法

有效

• 申請號: 201710326532.8
• 申請日: 2017-05-10
• 公開（公告）號: CN106949457B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 高林;周俊波;高海東;李曉博
• 申請（專利權）人: 西安西熱控制技術有限公司;西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: F22G5/20
• 分類號: F22G5/20
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

一種超臨界鍋爐屏式過熱器超溫控制系統及方法，該系統包括安裝于屏式過熱器管壁上的壁溫傳感器、接收壁溫傳感器信號的就地測量裝置、與就地測量裝置進行通訊連接的電站分散控制系統DCS、與就地測量裝置連接的對各壁溫傳感器進行監測的第一級監控回路和第二級監控回路、由電站分散控制系統DCS控制的與第一級監控回路連接的燃盡風擋板和與第二級監控回路連接的減溫噴水調門；所述第一級監控回路包括一級限速模塊、一級限幅模塊、一級或運算模塊、一級輸出脈沖模塊，第二級監控回路包括二級限速模塊、二級限幅模塊、二級或運算模塊、二級輸出脈沖模塊；本發明還公開了該系統的控制方法；本發明系統和方法對提高火電廠的運行可靠性，延長關鍵設備壽命，降低維護維修成本都具有重要的意義。

技術領域

本發明涉及火電站自動控制技術領域，具體涉及一種超臨界鍋爐屏式過熱器超溫控制系統及方法。

背景技術

自上世紀90年代起，我國先后從美國、俄羅斯、日本引進了一批超臨界機組，并逐步成為我國大功率火電機組的主體，至2011年底，我國成為超超臨界火電機組最多的國家，也標志著我國電力工業進入“超超臨界時代”。然而，超(超)臨界機組因其汽水參數高，更加接近材料的許用極限，極易在快速變工況等非穩態過程中引起鍋爐燃燒不穩定或動態熱流量的失衡，導致高溫受熱面的超溫，引起大量鍋爐受熱面爆管等嚴重事故和問題，給電力生產安全性和穩定性帶來重大影響，成為困擾發電行業的一大難題：

首先，超臨界鍋爐屏式過熱器內的工質溫度和壓力很高,且布置在爐膛出口煙溫最高的區域，同時接受爐膛內的燃燒輻射換熱和高溫煙氣對流換熱,工作條件非常惡劣,受熱面管壁溫度逼近金屬材料的極限使用溫度，極易因系統擾動或工況變化造成金屬管壁超溫，威脅設備安全。

第二，盡管常規運行條件下屏式過熱器出口汽溫通過汽溫調節和交叉混合后保持平均出口汽溫在額定水平,但由于爐膛煙溫分布和受熱面管內流動的分布不均，尤其在動態過程中，局部受熱面的管內外參數存在偏差,在一定條件下極易造成受熱面的局部過熱超溫，甚至引起加速氧化和爆管。

第三，國內電力市場化條件下火電機組的運行環境造成我國火電機組普遍存在煤質的波動以及電網要求的頻繁大幅度調頻調峰，這些都加劇了超臨界鍋爐調節控制的難度，大量現場經驗表明，壁溫超溫以動態過程的短期超溫為主，除設計和安裝條件外，上述因素是造成受熱面金屬壁溫超溫的最直接原因。

第四，隨著國內電廠對超臨界鍋爐壁溫超溫重視的提高，普遍增設大量的壁溫監測測點，部分機組安裝的壁溫測點達到數千個，但基本僅能實現超溫的事后報警，無法實現對如此大量壁溫測點的有效分析和實時處理，實現超溫預警和預防，尚無有效的自動控制手段可采用。

目前相關技術現狀如下：

1.壁溫監測技術現狀

目前，超(超)臨界鍋爐壁溫監測主要有三種技術：

(1)直接測量技術

鍋爐內部壁溫測量存在很大的困難，一般將鎧裝熱電偶或瓷套管熱電偶電焊到受熱面金屬管壁的方法來測量壁溫，但由于爐內含塵高溫煙氣沖刷、受熱面擺動及受熱面屏區煙氣溫度較高等原因，這些測點對接觸效果的安裝要求較高從而測量精度較低，同時惡劣的環境導致測點容易損壞。超(超)臨界鍋爐爐內壁溫測量與亞臨界鍋爐相比由于其汽水參數更高，測量和維護難度更大。

由于以上問題，直接在向火側管壁重點或鰭片端部這些危險點安裝測點并基于這些測點進行長期監測和控制可靠性較低，也因此，現有直接壁溫測量僅供報警提示，再由運行人員進行相關判斷和處置。

(2)間接測量法