[发明专利]一种超临界锅炉屏式过热器超温控制系统及方法

说明书

一种超临界锅炉屏式过热器超温控制系统及方法，该系统包括安装于屏式过热器管壁上的壁温传感器、接收壁温传感器信号的就地测量装置、与就地测量装置进行通讯连接的电站分散控制系统DCS、与就地测量装置连接的对各壁温传感器进行监测的第一级监控回路和第二级监控回路、由电站分散控制系统DCS控制的与第一级监控回路连接的燃尽风挡板和与第二级监控回路连接的减温喷水调门；所述第一级监控回路包括一级限速模块、一级限幅模块、一级或运算模块、一级输出脉冲模块，第二级监控回路包括二级限速模块、二级限幅模块、二级或运算模块、二级输出脉冲模块；本发明还公开了该系统的控制方法；本发明系统和方法对提高火电厂的运行可靠性，延长关键设备寿命，降低维护维修成本都具有重要的意义。

技术领域

本发明涉及火电站自动控制技术领域，具体涉及一种超临界锅炉屏式过热器超温控制系统及方法。

背景技术

自上世纪90年代起，我国先后从美国、俄罗斯、日本引进了一批超临界机组，并逐步成为我国大功率火电机组的主体，至2011年底，我国成为超超临界火电机组最多的国家，也标志着我国电力工业进入“超超临界时代”。然而，超(超)临界机组因其汽水参数高，更加接近材料的许用极限，极易在快速变工况等非稳态过程中引起锅炉燃烧不稳定或动态热流量的失衡，导致高温受热面的超温，引起大量锅炉受热面爆管等严重事故和问题，给电力生产安全性和稳定性带来重大影响，成为困扰发电行业的一大难题：

首先，超临界锅炉屏式过热器内的工质温度和压力很高,且布置在炉膛出口烟温最高的区域，同时接受炉膛内的燃烧辐射换热和高温烟气对流换热,工作条件非常恶劣,受热面管壁温度逼近金属材料的极限使用温度，极易因系统扰动或工况变化造成金属管壁超温，威胁设备安全。

第二，尽管常规运行条件下屏式过热器出口汽温通过汽温调节和交叉混合后保持平均出口汽温在额定水平,但由于炉膛烟温分布和受热面管内流动的分布不均，尤其在动态过程中，局部受热面的管内外参数存在偏差,在一定条件下极易造成受热面的局部过热超温，甚至引起加速氧化和爆管。

第三，国内电力市场化条件下火电机组的运行环境造成我国火电机组普遍存在煤质的波动以及电网要求的频繁大幅度调频调峰，这些都加剧了超临界锅炉调节控制的难度，大量现场经验表明，壁温超温以动态过程的短期超温为主，除设计和安装条件外，上述因素是造成受热面金属壁温超温的最直接原因。

第四，随着国内电厂对超临界锅炉壁温超温重视的提高，普遍增设大量的壁温监测测点，部分机组安装的壁温测点达到数千个，但基本仅能实现超温的事后报警，无法实现对如此大量壁温测点的有效分析和实时处理，实现超温预警和预防，尚无有效的自动控制手段可采用。

目前相关技术现状如下：

1.壁温监测技术现状

目前，超(超)临界锅炉壁温监测主要有三种技术：

(1)直接测量技术

锅炉内部壁温测量存在很大的困难，一般将铠装热电偶或瓷套管热电偶电焊到受热面金属管壁的方法来测量壁温，但由于炉内含尘高温烟气冲刷、受热面摆动及受热面屏区烟气温度较高等原因，这些测点对接触效果的安装要求较高从而测量精度较低，同时恶劣的环境导致测点容易损坏。超(超)临界锅炉炉内壁温测量与亚临界锅炉相比由于其汽水参数更高，测量和维护难度更大。

由于以上问题，直接在向火侧管壁重点或鳍片端部这些危险点安装测点并基于这些测点进行长期监测和控制可靠性较低，也因此，现有直接壁温测量仅供报警提示，再由运行人员进行相关判断和处置。

(2)间接测量法