谭业杰

摘  要：超臨界机组是一项全新的工业技术，因其具有高效率，低污染优点故此得到广泛应用，如今该技术已经应用于火力发电的主力机组，并成为其核心部分。但因该机组在运用过程中多变量耦合、强非线性、不确定性等特点，导致工作人员难以对其进行操作。鉴于此，加强超临界机组研究具有非常重要的意义和作用，能够对其控制系统进行优化。本文主对超临界机组给水系统进行研究，从造价，安全性，可靠性等多个角度分析给水系统配置方案的优缺点。

关键词：给水系统;优化设计;超临界火电机组

现如今，随着我国工业企业快速发展，火电机组已经成为其中不可或缺的重要部分，越来越多的临界机组被应用在行业发展中。煤炭资源是火电机组工作基础，同时这种供电方式也符合人们对电力供应提出的要求。然而因煤炭属于不可再生资源，虽然我国领土面积辽阔，但仍旧缺乏不可再生资源，为此国家正积极寻找新的方式以减少资源消耗。通过不断研究并结合当下我国社会发展形势，科研人员发现应用超临界机组可以减少资源消耗，减少成本投入，能够有效节约资源。

1 超临界机组的优点

首先，超临界机组在运行过程中具有快速调峰功能，其次可以提高热能利用率，减少煤炭资源消耗，最后在工作过程中该机组不会产生过多能耗，减少CO2排放量。火电厂运营过程中其产生的蒸汽往往会影响热能应用效果，若为其装置数量相同的设备可以发现超临界机组资源消耗要明显优于亚临界机组，且空气环境质量受到影响较小。通过对火电厂以往工作状况进行调查发现，超临界机组在资源节约方面具有很大的优势，但其使用过程中动态性较为复杂，故此该机组在应用过程中要增加自动控制系统来提升机组本身的可靠性和实用性。

2 350MW超临界火电机组给水系统

2.1 超临界直流炉

2.1.1 超临界直流炉的工作原理

临界组在工作过程中如果空气密度与水流密度一致，汽水循环系统定然会受到影响，在这种情况下，需要借助直流炉本身实用性来解决此类问题。在直流锅当中，工质流动需要依靠水泵压头才能够完成，其具体步骤包括加热，蒸发，过热等。在临界条件允许情况下，上述步骤可以顺利完成。若直流炉工作过程中燃料量增加，机组中的水将直接进入蒸发阶段，此时就会出现一种超温情况，故此机组在运行过程中要重视蒸发阶段，该阶段将直接影响工作质量和效果。

2.1.2 超临界直流炉的热点

超临界直流炉本身具有自动控制系统，该系统在运用过程中要注意燃料燃烧状况，另外还需要把控系统参数。机组运行过程中水流量和蒸汽流量不能够出现偏差，若出现偏差将会影响蒸汽压力实用效果。直流炉工作过程中把控喷水量和总给水量之间的比例，以保证工作质量。机组正常工作时，水煤比数据不能够发生变化。若有突发情况发生，需要结合实际需求适当增减燃料，改变机组负荷。机组运行过程中控制燃烧器通风效果，尽量避免产生氮氧化合物，以风煤比作为控制依据。

2.1.3 超临界直流炉的特征

超临界直流炉在工作过程中主要具有以下两点特征，分别是静态和动态。当热量和给水量发生变化时，主蒸汽将会出现超温，超压等现象，这就是静态特征。而机组在工作过程中受到外在因素影响从而发生骚动是动态特征，图1是动态特性图。从图1（a）中可以看出，功率会随主蒸汽流量增加而逐渐上升，但之后会逐渐恢复到原来标准。从图1（b）数据能够看出主蒸汽流量上升的时候如果燃料增加，就会出现上升过程;从图1（c）数据里面能够看出给水量增加的时候主蒸汽流量也会增加。

2.2 超临界直流炉给水控制系统

2.2.1 直流炉给水控制的主要任务

超临界直流锅炉里面没有汽包，所以在使用超临界直流锅炉的时候需要通过喷水降温的方式控制整个直流炉的主汽温度，这样在使用的时候就不会受气温的影响进而影响整个工作的正常运行。这个时候给水控制的主要任务就是在保证煤水不变的时候控制主蒸汽的温度，最终达到满足给水量的需求。目前国内外已经提出了很多种关于煤水比动态修正信号的方案。

2.2.2 直流炉给水控制的特点

超临界机组给水控制系统主要有以下几点：超临界直流炉的加热、蒸发、转变过程都是一次完成，随着直流炉工作的不断进行，直流炉里面的受热面、过热段、蒸发段都会开始发生变化：在超临界直流炉中需要通过给水控制系统来保持水煤比，这就是动态平衡;过热蒸汽温度会延迟给水量和燃料量的扰动，这个时候就需要在控制系统里面通过中间点温度和中间点焓值来校正信号。

3 超临界火电机组给水控制系统优化方案

3.1 分析给水控制策略

超临界火电机组在进行工作的时候如果机组的燃烧率小于本来负荷率的时候，分离器就会转变成湿态运行的模式进行工作，这个时候就需要通过调节分离器水位的方法控制给水流量。如果在工作的时候锅炉里面的水想要保持直流运行状态就需要适当的控制给水量，因为在运行的时候会出现一些误差，所以需要通过中间点温度来进行校正。超临界机组在控制给水的时候需要控制煤水比，控制煤水比的方式有水跟煤和煤跟水两种。煤跟水的控制方案能够控制主蒸汽压力的稳定。水跟煤的控制方案能够控制主蒸汽的温度。

3.2 给水控制方案修正

超临界机组给水系统在控制的时候主要分为干、湿两种。在锅炉启动的时候给水系统里面的炉水循环要想一直保持正常，就需要在使用的时候充分给足水的流量和水的压力，给水系统的任务就是要保证主蒸汽温度的稳定和负荷调整。

4 结束语

综上所述可以看出，超临界机组的多变量和煤质变化与实际需求之间存在一定差异性，难以对二者采取有效控制措施，机组在运行过程中不仅需要满足负荷标准，且要稳定主汽温度值，以免机组正常运行受到干扰，而想要解决此类问题就必须优化350MW超临界火电机组给水系统设计方案，使给水变化情况与实际需求相符，并在方案当中把控燃水比，如此方可推动我国火力发电发展。

参考文献

[1]于浩.350MW超临界火电机组给水系统的优化设计研究[D].2015.

[2]李云鹏.350MW火电机组锅炉给水控制系统优化设计[D].2006.

[3]卢晓玲.超临界机组给水系统的建模与优化控制[D].2015.