超超临界二次再热机组高精度多功能仿真系统开发

国内首批超超临界二次再热机组投运前,缺乏相应的运行技术人员和实际运行经验。对此,本文以超超临界二次再热机组为研究对象,开发了超超临界二次再热机组高精度多功能仿真系统,并在该仿真系统上进行再循环烟气量、燃烧器摆角、烟气挡板开度等动态特性试验,制定了实际机组二次再热汽温等控制策略。在实际机组投运前实现超超临界二次再热机组控制策略验证和运行技术验证,并且进行运行人员操作培训和事故演练,解决超超临界二次再热机组运行技术人员和实际运行经验缺乏的问题,为超超临界二次再热机组顺利建设和安全稳定运行提供了保障。     

二次再热机组再热汽温控制方案研究

再热汽温是锅炉安全、经济运行的重要参数之一,而二次再热机组锅炉增加了一级二次再热循环,再热汽温的调节更加复杂。简单比较了几种不同的二次再热机组再热汽温控制方案,并以某超超临界二次再热机组为例介绍了尾部三烟道平行烟气挡板调节为主、引射烟气再循环调节为备用、并辅以事故喷水的再热汽温控制方案,以期对后续同炉型二次再热机组的再热汽温控制设计起到示范作用。     

宽负荷下灵活二次再热超超临界锅炉调温特性研究

建立了二次再热锅炉的分室热力计算模型,并通过炉内高温受热面的对流传热量对炉膛出口烟气温度计算式进行修正,以国内某660 MW二次再热锅炉对模型进行验证。利用模型分别研究了摆动燃烧器、烟气挡板调节及烟气再循环对主汽温、一次和二次再热汽温的影响,得到了3种蒸汽的温度随不同调温方式变化的特性曲线。结果表明：主汽温对烟气再循环率的变化较敏感,烟气再循环率每增加1%,主汽温降低0.8℃;再热蒸汽温度对烟气挡板调节较敏感,前烟井挡板开度每增加1%,一次再热蒸汽温度上升1℃,二次再热蒸汽温度降低1.7℃。     

二次再热超超临界机组动态特性分析及控制策略验证

为了二次再热超超临界机组控制策略的制定和实际机组调试运行提供参考数据和预测,以莱芜1000MW二次再热超超临界机组为研究对象,采用工业过程软件apros作为仿真支撑平台开发工程分析模型,对动态特性进行试验分析并验证其主要控制策略。结果显示:二次再热超超临界机组风、煤、给水阶跃扰动,主要参数变化趋势与一次再热超超临界机组基本相同,但二次再热汽温惯性加大致控制难度增加。二次再热超超临界机组控制的关键仍然是控制煤水比和风煤比,过热汽温采取煤水比控制+二级喷水减温方式,一、二次再热汽温采取烟气再循环++烟气挡板+再热器事故喷水减温方式;在2%变负荷率以下均可以控制在合理范围内,从而满足机组安全、稳定、高效运行的需要。     

300MW机组富氧煤粉锅炉燃烧和烟气系统动态特性仿真分析

以300 MW机组富氧煤粉燃烧锅炉为研究对象,采用一体化模型开发平台(IMMS),建立整体机组的仿真模型,在BMCR工况下,分析了给煤机转速、一次再循环风机挡板开度等扰动对机组锅炉燃烧和烟气系统动态特性的影响。结果表明:给煤机转速扰动对燃烧和烟气系统中烟气流动和换热的直接影响较大,对烟气侧参数和蒸汽侧参数均有一定影响;一次再循环风机挡板开度扰动、二次再循环风机转速扰动和烟气压缩机转速扰动主要影响烟气侧的烟气流动,进而影响锅炉系统的换热,对蒸汽侧参数的影响相对较弱。     

二次再热塔式锅炉主汽温和再热汽温优化调整

对某超超临界塔式锅炉的主汽温和再热汽温低的原因进行分析,采用调整燃尽风摆角、锅炉吹灰方式优化、调整燃烧器摆角、调整炉膛出口氧量、调整二次风配风等方法对主汽温和再热汽温进行优化调整,使二次再热机组的主汽温和再热汽温接近设计值,提高了二次再热机组的燃煤经济性,为二次再热机组主汽温和再热汽温的优化调整提供参考。     

再热汽温控制系统数学模型的建立与实验分析

依据再热器的结构参数和热力参数,分析计算了烟气挡板调温方式下的再热汽温动态特性.依据现代控制理论中的"ITAE性能准则"进行状态反馈极点配置及同观测器理论应用于高阶惯性环节的再热汽温控制系统,以增强系统的动态快速响应性和抗干扰能力,提高系统的适应性.     

1 000 MW二次再热超超临界机组再热汽温控制策略及工程应用

通过分析锅炉各调温手段对再热汽温的影响,提出了一种1 000 MW二次再热超超临界机组再热汽温控制方案,从锅炉吸热面布置、摆动燃烧器喷嘴、烟气挡板、一、二次再热器微量喷水减温器、一、二次再热器事故喷水减温器方面做出了设计说明,介绍了某1 000 MW二次再热超超临界机组一、二次再热汽温控制回路的设计及主、再热汽温控制的解耦方法,实践证明本控制方案应用效果良好。     

超超临界二次再热机组再热汽温调节方案应用分析

二次再热机组相对一次再热机组的热力系统具有更加复杂的结构,且国内二次再热技术的应用刚刚起步,缺乏建设与运行经验,从而导致新建二次再热机组难以确定调节方案。对国内新投产华能安源660 MW、国电泰州1 000 MW超超临界二次再热机组再热汽温的调温原理、控制方案以及投运效果进行了详细的总结分析。分别给出了这2种典型调节方案的优势与缺陷,并基于此给出了改进建议,为二次再热机组再热汽温调节方案的选取与改进提供参考。     

二次再热机组一次调频特性分析

电网对火电机组的一次调频性能的要求越来越严格,而我国目前已投运的二次再热机组均存在一次调频调节品质差等问题。本文在IEEE经典模型的基础上,建立了二次再热机组一次调频模型,采用遗传算法对模型参数进行辨识,并通过测试数据分析了二次再热机组的一次调频特性,一次调频模型参数辨识结果仿真与实测曲线的对比证明了所提出模型的有效性。分析结果表明,二次再热机组设备的固有特性,使二次再热机组的一次调频性能受到极大限制,难以仅依靠控制逻辑优化实现一次调频性能显著改善。     

北海电厂再热烟气挡板自动调节系统改进

再热汽温调节在自动控制中占有重要的地位,而再热烟气调节挡板进行自动调节是调节再热汽温的主要手段。本文结合广西北海电厂再热汽温调节的具体情况,介绍再热烟气调节挡板自动调节的特点及逻辑实现。     

二次再热塔式炉再热蒸汽调温方案设计研究

针对国电宿迁电厂二次再热塔式锅炉特点,研究660 MW超超临界二次再热塔式锅炉的再热器调温方式。通过分析二次再热锅炉再热器温度调节的难点,优化二次再热锅炉的结构及受热面设计,同时结合宿迁工程具有宽泛抽汽供热的需求,分析供热对再热器调温的影响。参考并对比国电泰州电厂二次再热锅炉的设计,提出适合工程实际的再热器调温方式。宿迁电厂在75%THA负荷以上运行时,通过燃烧器摆动及调节烟气挡板,再热蒸汽可达到额定汽温。在50%THA～75%THA负荷运行时,辅助以烟气再循环的调温方式以保证再热汽温达到额定值。烟气再循环采用抽取锅炉省煤器后的烟气。再热器调温方案的设计为同类型的二次再热机组提供参考和借鉴。     

660 MW二次再热机组锅炉再热汽温调整

为解决我国首台二次再热机组锅炉2级再热汽温大幅低于设计值的问题,对入炉煤质及锅炉各级受热面的吸热量情况进行了分析,改进了烟气再循环调温方案。在此基础上制定了包括优化磨煤机组合形式、改变燃烧器仰角、增大燃尽风量、改善吹灰器投用方式和调整烟气再循环量等措施的综合提温方案,并开展了燃烧器摆角、烟气再循环风机转速对一二次再热汽温影响的工况试验。经调整优化后,锅炉再热汽温在高负荷时可以达到610~620℃,中低负荷时则为590~610℃,与设计值相差不大,2级再热汽温偏低的问题基本得到解决,相关调试经验对后续同类机组具有工程参考价值。     

二次再热塔式锅炉烟气再循环对炉膛高度方向换热影响

探讨了二次再热机组烟气再循环对二次再热塔式锅炉炉膛沿高度换热的影响,通过编程实现了某超超临界1 000 MW二次再热塔式锅炉在不同的烟气再循环方案下的炉膛分区段热力计算。结果表明:烟气再循环会使炉膛各区段出口烟温降低,随着负荷的升高和再循环率的增加,烟温下降幅度增加;当烟气引入炉膛底部时,燃烧器区域烟温下降幅度最大,随炉膛高度升高,各区段出口烟温下降幅度减小,炉膛出口烟温略微下降,炉膛辐射换热量减少明显,可改变烟气对流和辐射换热比例,调节再热汽温;烟气引入炉膛上部时,烟气引入点区段烟温下降幅度最大,炉膛出口烟温下降明显,炉膛辐射换热量减少不明显,有利于减轻炉膛出口处结渣,但不能调节再热汽温。     

监督预测控制在二次再热机组再热蒸汽温度控制中的应用

超超临界二次再热机组在我国已相继投产,其再热蒸汽温度控制策略沿用国外温度控制方案。但据机组实际运行情况,传统PID控制方案在二次再热机组再热蒸汽温度控制中存在许多不足。本文采用监督预测控制(SPC)算法解决再热蒸汽温度控制中大延迟大惯性等难题,并在基于APROS全厂仿真应用平台上对烟气再循环风机和烟气分配挡板进行了控制仿真实验。结果表明,SPC算法在控制一次、二次再热蒸汽温度的均值和偏差上均比PID控制的收敛速度快、响应时间短,在变负荷工况下更体现出良好的自适应性和鲁棒性,可以应用于二次再热机组实际工程中。     

再热汽温模型算法控制的仿真研究

论述了模型算法控制（ＭＡＣ）方法在电厂锅炉再热汽温控制中的应用及其仿真研究的结果。针对再热汽温受负荷扰动影响较大的特点,在ＭＡＣ控制器上增加了前馈动态补偿器。仿真试验表明,ＭＡＣ用于再热汽温控制的效果明显优于常规ＰＩＤ;带有前馈的ＭＡＣ能更有效抑制负荷扰动。     

再循环烟气对660MW二次再热锅炉蒸汽参数的影响

为解决二次再热机组调温方式和受热面吸热特性耦合难度大的技术难题,以某660MW机组二次再热π型锅炉为研究对象,采用电站工程系统仿真软件EBSILON和计算流体动力学软件FLUENT耦合的数值计算及现场试验方法,研究了不同负荷下,再循环烟气量对屏底烟温、主蒸汽温度、再热蒸汽温度的影响。结果表明:再循环烟气对屏底烟气温度影响不大,对主蒸汽温度影响不明显,但对再热蒸汽温度影响显著;随着锅炉负荷的提高,再循环烟气对蒸汽温度影响程度增加;再热蒸汽温度随着再循环烟气量的增加呈现明显上升;受热面汽温偏差不随烟气再循环量的变化而变化。确定了3种工况660、550、330MW的最佳烟气再循环率:15%、18%、30%,为二次再热锅炉的高效、清洁、稳定运行提供理论指导。     

超超临界二次再热机组锅炉全负荷脱硝特性

以华能安源发电有限责任公司超超临界660 MW二次再热机组锅炉和华能莱芜电厂超超临界1 000 MW二次再热机组锅炉为研究对象,通过锅炉校核热力计算对二次再热机组锅炉不同负荷工况下烟气脱硝系统选择性催化还原(SCR)装置入口烟温特性进行了研究,并与电厂实际运行数据和常规超超临界一次再热机组锅炉进行了对比。结果表明:本文计算结果与电厂实际运行结果吻合很好;超超临界二次再热机组锅炉能够实现锅炉全负荷脱硝,随着锅炉负荷的降低,其SCR装置入口烟温逐渐降低,在最低30%BMCR负荷时,二次再热机组锅炉SCR装置入口烟温仍高于320℃,比相同容量的常规一次再热机组锅炉SCR装置入口烟温高30~40℃;超超临界二次再热机组锅炉能实现全负荷脱硝的主要原因在于锅炉给水温度显著提高,比常规一次再热机组锅炉给水温度提高约30℃。该研究结果对超超临界二次再热机组的设计和建设提供了参考和借鉴。     

一次调频参数对超超临界二次再热机组性能的影响

二次再热机组流程复杂,惯性较大,其一次调频特性对电厂的运行稳定性、灵活性影响较大。以GSE仿真平台为基础,采用JTopmeret模块和自定义程序相结合的形式,建立了超超临界二次再热汽轮机的仿真模型与一次调频模型,并对此模型进行了精度校验。在此基础上,研究了二次再热机组参与一次调频过程中的热力参数响应特性,分析了负荷阶跃幅度、调速不等率对二次再热机组一次调频特性的影响。结果表明：当机组的负载功率增加时,二次再热机组一次调频控制系统开始动作,在动态调节过程中,实时频率小于50Hz,在达到稳态后,一、二次再热蒸汽的流量、压力变化相对值大于主蒸汽流量、压力变化相对值。在二次再热机组一次调频过程中,频率的动态超调量随负荷阶跃幅度的增大而增大,随调速不等率减小而增大。频率的调节时间随着负荷阶跃幅度的增大或调速不等率的下降而延长。与一次再热机组相比,二次再热机组一次调频控制系统动作较快,但调节过程中最大超调量较大。     

1025t／h锅炉再热器烟气调温挡板改造

在机组负荷变动时，为了保证再热汽温的稳定并考虑到整个机组的经济性，一般采用调整再热器烟气调温挡板开度作为调节再热蒸汽温度的主要手段，而微量喷水减温作为辅助调节手段。因此，为了保证再热蒸汽温度调节的可靠性和准确性，就要确保调温挡板执行机构的可调可靠。