CN107166360A - 新型锅炉主蒸汽温度调节装置及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种新型锅炉主蒸汽温度调节装置及控制方法，其中包括：一级过热器前蒸汽管路、一级过热器前异径三通、减温蒸汽管路、减温蒸汽管路调节阀、减温蒸汽管路隔绝阀、一级过热器、屏式过热器、减温蒸汽管路蒸汽温度测量装置、减温蒸汽管路蒸汽流量测量装置、二级过热器入口管组前蒸汽管路、二级过热器入口管组前异径三通、二级过热器入口管组、二级过热器出口管组、主蒸汽温度测量装置、主蒸汽管路、二级过热器入口管组前蒸汽温度测量装置、置于分散控制系统内的串级PID控制器。首先避免了原减温方式中由于减温水源压力变化大无法保证减温水正常喷入的情况；其次不会将主汽温度降的过低，保护了管壁；另外避免了主蒸汽带水，冲击汽轮机。
Description
技术领域
本发明应用于锅炉主蒸汽温度控制技术领域，具体涉及一种新型锅炉主蒸汽温度调节装置及控制方法。
背景技术
在现代火力发电厂热工控制中，锅炉的过热蒸汽温度是影响锅炉生产过程安全性和经济性的重要参数,也是整个汽水行程中工质的最高温度，对电厂的安全经济运行有重大影响。过热器正常运行时，温度已接近材料允许的极限温度，因此，必须相当严格地将过热汽温控制在给定值附近。过热汽温偏高会使蒸汽管道、汽轮机内某些零部件产生过大的热膨胀变形而损坏，威胁机组的安全运行。过热汽温偏低则会降低机组的热效率，增加燃料消耗量，浪费能源，同时会使汽轮机最后的几级蒸汽湿度增加，加速汽轮机叶片的水蚀，从而缩短汽轮机叶片的使用寿命，所以过热蒸汽温度过高或过低都是生产过程所不允许的。
现在的主流控制手段一般为通过减温水进行喷水减温，喷水减温对过热器的安全运行比较理想，尽管对象的调节特性不够理想，但还是目前被广泛地使用的过热汽温调节方法。采用喷水减温的方法时，由于对象调节通道有较大的迟延和惯性以及运行中要求有较小的汽温控制偏差，因此采用单回路调节系统往往不能获得较好的调节品质。针对过热汽温调节对象调节通道惯性延迟大、被调量信号反馈慢的特点，应该从对象的调节通道中找出一个比被调量反应快的中间点信号(内部信号)作为调节器的补充反馈信号，能够一定程度上改善对象调节通道的动态特性，但该方法存在以下缺点：
(1)由于减温水源取自锅炉给水泵出口，该处压力随负荷变化较大，无法保证减温水正常喷入；
(2)如突然喷入大量减温水会将主汽温度降的过低，主蒸汽温度的较大波动会对管壁造成破坏，影响蒸汽管道使用寿命；
(3)减温水由于压力变化而造成喷人量过大时可能会出现主蒸汽带水，蒸汽携带水滴会对汽轮机叶片产生冲击，影响汽轮机叶片使用寿命，严重时威胁机组安全运行。
(4)由于在喷射减温水时温差较大，减温水温度和主蒸汽温度温差最大可达330℃，喷水量又需要不断调节变化，喷水减温器的各部件极易产生局部或全部较大的温差应力，进而产生热疲劳裂纹，造成喷水减温器或其部件的损坏；同时较大的温差会导致调节阀笼与阀芯之间产生间隙而发生减温水泄露，影响阀体密封，影响整个火力发电机组的安全和经济运行。
(5)减温水直接从给水泵出口接出，喷水减温后的主蒸汽品质会受到一定程度的影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型锅炉主蒸汽温度调节装置及控制方法，其能更好的对锅炉主蒸汽温度进行控制。
本发明新型锅炉主蒸汽温度调节装置，包括串接的一级过热器、屏式过热器，所述一级过热器与减温蒸汽管路的一端以及一级过热器前蒸汽管路分别相连通，所述屏式过热器与二级过热器入口管组前蒸汽管路相连通，二级过热器入口管组前蒸汽管路与减温蒸汽管路的另一端和二级过热器入口管组分别连通，二级过热器入口管组串接二级过热器出口管组，所述二级过热器出口管组串接主蒸汽管路；
所述减温蒸汽管路上串接有减温蒸汽管路调节阀、减温蒸汽管路隔绝阀、减温蒸汽管路蒸汽温度测量装置、减温蒸汽管路蒸汽流量测量装置；
二级过热器入口管组上游设有二级过热器入口管组前蒸汽温度测量装置，主蒸汽管路上设有主蒸汽温度测量装置。
进一步地，所述一级过热器的上游管道通过一级过热器前异径三通与减温蒸汽管路的一端和一级过热器前蒸汽管路分别相连通；所述二级过热器入口管组前蒸汽管路通过二级过热器入口管组前异径三通与减温蒸汽管路的另一端和二级过热器入口管组分别相连通。
本发明新型锅炉主蒸汽温度调节方法，采用上述的调节装置，通过所述减温蒸汽管路调节阀对主蒸汽温度测量装置检测到的主蒸汽温度及二级过热器入口管组前蒸汽温度测量装置检测到的二级过热器入口管组前蒸汽温度进行调节控制，其中，所述二级过热器入口管组前蒸汽温度其控制方式为：采用分散控制系统进行串级PID自动调节，其中主蒸汽温度为主调变量，二级过热器入口管组前蒸汽温度为副调变量；通过减温蒸汽管路隔绝阀用于快速切断减温蒸汽。
进一步地，主调节器中主蒸汽温度设定值为操作人员手动设定；通过减温蒸汽管路隔绝阀在事故工况下快速切断减温蒸汽。
本发明一种新型锅炉主蒸汽温度调节装置及控制方法相对于现有技术的优点。
(1)所述减温蒸汽取自一级过热器前蒸汽管路，该管路蒸汽与主蒸汽管路差压较为稳定，不易受给水泵和负荷变化的影响，能够保证锅炉启动或运行过程中减温蒸汽稳定喷入。
(2)所述减温蒸汽为300-400℃的蒸汽，与主蒸汽的温差较小，不会造成减温调节过程中主汽温度大幅降低，不仅保证了调节品质，更有效保护了管壁，有益于机组安全运行；
(3)采用蒸汽减温，即使减温蒸汽调节阀全开也不会造成主蒸汽带水，冲击汽轮机。
(4)本发明由于减温蒸汽与主蒸汽温差相对较小，可以避免由于温差过大导致的减温器各部件的热疲劳损坏；同时避免了调节阀笼与阀芯之间产生间隙，保证了阀体的密封。减温蒸汽取自一级减温水之前，其品质优于锅炉给水泵出口，保证了蒸汽品质不受减温工质的较大影响。
采用蒸汽减温，在减温过程中，减温蒸汽与主蒸汽的有效接触面积较大，其混合换热效果明显优于减温水，减温效果更好；原则上减温介质喷入越多，煤耗越大，采用蒸汽减温方式能够很大程度上的节约由于主蒸汽温度调节而产生的煤耗。
(7)在控制策略上，采用串级控制调节，既能够保证温度调节的快速性，又可以保证其稳定性。
附图说明
图1装置结构示意图；
图2主蒸汽温度串级控制逻辑图。
具体实施方式
实施例1：
如附图1所示，本实施例新型锅炉主蒸汽温度调节装置，包括串接的一级过热器6、屏式过热器7，所述一级过热器与减温蒸汽管路的一端和一级过热器前蒸汽管路分别相连通，所述屏式过热器与二级过热器入口管组前蒸汽管路的一端相连通，二级过热器入口管组前蒸汽管路的另一端与减温蒸汽管路的一端和二级过热器入口管组分别连通，二级过热器入口管组12串接二级过热器出口管组13，所述二级过热器出口管组串接主蒸汽管路15；
所述减温蒸汽管路上串接有减温蒸汽管路调节阀、减温蒸汽管路隔绝阀、减温蒸汽管路蒸汽温度测量装置、减温蒸汽管路蒸汽流量测量装置；
二级过热器入口管组上游设有二级过热器入口管组前蒸汽温度测量装置，主蒸汽管路上设有主蒸汽温度测量装置。
在一级过热器前蒸汽管路1上安装一级过热器前异径三通2，将所述一级过热器前异径三通2与减温蒸汽管路3的一端相连，在所述减温蒸汽管路3上安装减温蒸汽管路调节阀4、减温蒸汽管路隔绝阀5、减温蒸汽管路蒸汽温度测量装置8、减温蒸汽管路蒸汽流量测量装置9；将所述减温蒸汽管路3的另一端通过二级过热器入口管组前异径三通11与二级过热器入口管组前蒸汽管路10相连。
锅炉正常运行时，减温蒸汽管路隔绝阀5为打开状态，通过分散控制系统将减温蒸汽管路调节阀4设置为自动状态。
通过所述减温蒸汽管路调节阀4对主蒸汽温度测量装置14检测到的主蒸汽温度及二级过热器入口管组前蒸汽温度测量装置16检测到的二级过热器入口管组前蒸汽温度进行调节控制。
实施例2
本实施例新型锅炉主蒸汽温度调节方法，采用实施例1所述的调节装置，通过所述减温蒸汽管路调节阀对主蒸汽温度测量装置检测到的主蒸汽温度及二级过热器入口管组前蒸汽温度测量装置检测到的二级过热器入口管组前蒸汽温度进行调节控制，其中，所述二级过热器入口管组前蒸汽温度其控制方式为：采用分散控制系统进行串级PID自动调节，其中主蒸汽温度为主调变量，二级过热器入口管组前蒸汽温度为副调变量；通过减温蒸汽管路隔绝阀用于快速切断减温蒸汽。
进一步地，主调节器中主蒸汽温度设定值为操作人员手动设定；通过减温蒸汽管路隔绝阀在事故工况下快速切断减温蒸汽。
如附图2所示，所述二级过热器入口管组前蒸汽温度通过分散控制系统进行串级PID自动调节，其中主蒸汽温度为主调变量，二级过热器入口管组前蒸汽温度为副调变量，主调节器中主蒸汽温度设定值为操作人员手动设定。
通过减温蒸汽管路隔绝阀5在事故工况下快速切断减温蒸汽。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种新型锅炉主蒸汽温度调节装置，其特征在于，包括串接的一级过热器、屏式过热器，所述一级过热器与减温蒸汽管路的一端以及一级过热器前蒸汽管路分别相连通，所述屏式过热器与二级过热器入口管组前蒸汽管路相连通，二级过热器入口管组前蒸汽管路与减温蒸汽管路的另一端和二级过热器入口管组分别连通，二级过热器入口管组串接二级过热器出口管组，所述二级过热器出口管组串接主蒸汽管路；
所述减温蒸汽管路上串接有减温蒸汽管路调节阀、减温蒸汽管路隔绝阀、减温蒸汽管路蒸汽温度测量装置、减温蒸汽管路蒸汽流量测量装置；
二级过热器入口管组上游设有二级过热器入口管组前蒸汽温度测量装置，主蒸汽管路上设有主蒸汽温度测量装置。
2.根据权利要求1所述的新型锅炉主蒸汽温度调节装置，其特征在于，所述一级过热器的上游管道通过一级过热器前异径三通与减温蒸汽管路的一端和一级过热器前蒸汽管路分别相连通；所述二级过热器入口管组前蒸汽管路通过二级过热器入口管组前异径三通与减温蒸汽管路的另一端和二级过热器入口管组分别相连通。
3.一种新型锅炉主蒸汽温度调节方法，其特征在于，采用权利要求1至2任一所述的调节装置，通过所述减温蒸汽管路调节阀对主蒸汽温度测量装置检测到的主蒸汽温度及二级过热器入口管组前蒸汽温度测量装置检测到的二级过热器入口管组前蒸汽温度进行调节控制，其中，所述二级过热器入口管组前蒸汽温度其控制方式为：采用分散控制系统进行串级PID自动调节，其中主蒸汽温度为主调变量，二级过热器入口管组前蒸汽温度为副调变量；通过减温蒸汽管路隔绝阀用于快速切断减温蒸汽。
4.根据权利要求3所述的新型锅炉主蒸汽温度调节方法，其特征在于，主调节器中主蒸汽温度设定值为操作人员手动设定；通过减温蒸汽管路隔绝阀在事故工况下快速切断减温蒸汽。
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