超临界垂直管圈直流炉壁温偏差及优化控制

超临界垂直管圈直流炉壁温偏差及优化控制

薛丰

内蒙古大唐国际锡林浩特发电有限公司  026000

摘要：超临界垂直管圈直流炉壁温偏差优化控制对于锅炉的安全运行、热效率提升、设备保护和环境保护等方面都具有重要意义。通过优化控制壁温偏差，可以减少局部过热和应力集中，降低设备的运行风险。壁温偏差过大可能导致管道破裂、泄漏、爆管等安全事故的发生，而优化控制可以保持壁面温度均匀分布，提高锅炉的安全性能。本文提出超临界垂直管圈直流炉壁温偏差及优化控制措施,旨在提高电站锅炉设备运行可靠性,适应当前火电机组调峰调频的需求。

关键词：垂直管圈水冷壁;热偏差;优化控制

1水冷壁壁温偏差及爆管原因

1.1水冷壁壁温偏差现象

水冷壁是在燃烧器内部或炉膛周围形成的防止火焰和烟气直接接触锅炉壁的壁面结构。在运行过程中，水冷壁壁温偏差可能出现，即壁面某些区域的温度高于或低于设计温度。壁温偏差可能导致壁面材料的应力不均匀分布，进而影响设备的安全运行和使用寿命。水冷壁壁温偏差现象的可能原因包括：

燃烧器设计问题：不合理的燃烧器设计导致烟气流动不均匀，使水冷壁受热不均。例如，燃烧器喷嘴布置不当或喷嘴尺寸不适合炉膛尺寸。

炉膛内气体特性：炉膛内的气体流动可能出现局部的流动失稳现象，导致水冷壁壁温分布不均。例如，气流的突然变化、涡流的聚集等。

水冷壁结构问题：水冷壁管道的设计、材料、布置等问题可能导致壁温偏差。例如，管道材料的选择不当、弯曲部分流体流动受阻等。

1.2水冷壁爆管原因分析

水冷壁爆管是指水冷壁管道因受到过高的温度或压力而发生破裂。爆管事故可能对设备安全和燃烧系统的运行产生严重影响，并可能导致人身伤害和设备损坏。以下是一些可能导致水冷壁爆管的原因：

过热和超压：若水冷壁所处的炉膛温度和压力超过其设计承受范围，会导致壁材受热过度、材料变形或破裂，从而引发爆管事故。过热和超压可能是由于燃烧不稳定、水冷壁维护不良、管道阻塞等原因导致的。

液位异常：若水冷壁管道内的水位异常，可能导致水冷壁部分无法得到有效冷却，产生局部过热和应力集中，进而导致爆管。液位异常可能由于供水不足、管道堵塞、水冷壁内部结构堵塞或损坏等原因引起。

材料问题：若水冷壁材料质量不合格或使用寿命已经过长，可能导致材料脆化、疲劳裂纹或腐蚀，从而增加了爆管的风险。

为了减少水冷壁壁温偏差和爆管的风险，需要进行充分的设计和运行评估，确保燃烧器、炉膛以及水冷壁的设计和操作满足安全要求。定期的检测和维护也是关键，包括监测壁温分布、检查管道状态、控制水位等。在发现异常情况时，及时采取措施，修复或更换受损的部件，确保设备的安全运行。

2超临界垂直管圈直流炉壁温偏差优化控制关键技术

2.1 融合燃煤分层热值修正与磨煤机组虚拟启停的精准煤量控制

煤炭分层热值修正是针对不同煤种和不同位置的燃煤锅炉燃烧热值不均匀的问题进行的控制策略。通过对煤种特性的分析和实时数据的监测，调整给煤机的运行参数，使得燃烧过程中的煤量分布更加均匀，提高燃烧效率和热力利用率。磨煤机组虚拟启停是在需求变化时，通过对磨煤机组的精确控制，实现煤粉供给的快速响应和煤量的精准控制。通过准确预测煤粉需求量和调整磨煤机组的运行状态，实现燃煤锅炉的燃烧过程稳定，并降低煤粉消耗和运行成本。

2.2 抑制水冷壁垂直管圈膜态沸腾的动态煤水比控制

水冷壁垂直管圈膜态沸腾指的是在锅炉水冷壁上形成的水膜在高温下发生沸腾的现象。由于沸腾过程中产生的气泡会在壁面形成气泡层，导致水膜局部断裂、水冷壁受热不均，甚至出现局部过热现象。为了抑制水冷壁垂直管圈膜态沸腾，可以通过动态控制煤水比来调整炉膛内水冷壁的冷却量。增加冷却水的流量和温度可以有效地提高水冷壁的冷却效果，降低局部壁温，减少膜态沸腾的发生。同时，调整煤水比也可以改变炉膛内的热负荷分布，进一步控制水冷壁的受热情况，使其更加均匀。通过合理的煤水比控制和冷却水流量控制，可以实现水冷壁的有效冷却，抑制膜态沸腾，减少过热和壁温偏差的发生，确保水冷壁的正常工作并延长其使用寿命。这种控制措施对于保护锅炉设备的安全性和稳定性具有重要意义。

2.3 自适应机组调峰调频工况的变负荷智能超调控制

自适应机组调峰调频工况是指根据电网负荷需求的变化，对发电机组的负荷进行实时调整，以确保电力输出的稳定性和可靠性。这是为了满足电网的负荷波动和需求变化，以保持电力供应平衡。在这个过程中，智能超调控制起着重要作用。智能超调控制是通过优化调整策略和算法，减小负荷调整过程中的振荡和波动，使负荷变化更加平稳。它考虑了发电机组的响应特性、负荷需求的变化和系统的稳定性要求，通过合理的调整控制参数和控制逻辑，实现对负荷的精确控制。智能超调控制可以优化调峰调频过程中的控制响应，减少调整过程中的电力波动，提高负荷的稳定性和可控性。它可以减少负荷的偏离，降低负荷的频率波动和振荡，确保发电机组在负荷变化过程中能够快速、准确地响应，保持电力系统的稳定运行。

自适应机组调峰调频工况结合智能超调控制，使得发电机组能够满足电力系统的负荷需求，并保持电力输出的稳定性和供电质量。这对于电力系统的可靠运行和电力供应的平衡至关重要，能够提高能源利用效率，优化电力系统的运行和调度。

通过引入自适应控制算法，结合机组负荷和响应时间的实时监测，预测和调整机组的调峰调频工况，可以在保证电力供应的同时，优化发电机组的运行效果和能源利用效率。优化控制关键技术的应用可以提高锅炉和发电机组的性能和安全稳定运行。这些技术可以减少能源浪费、减低污染排放，提高能源利用率，对于能源产业的可持续发展具有重要意义。

3超临界垂直管圈直流炉壁温偏差优化控制实施效果

超临界垂直管圈直流炉壁温偏差优化控制的实施效果将受到多个因素的影响。采用的控制策略和算法会对壁温偏差的优化效果产生重要影响。合理选择和设计控制策略，考虑到超临界垂直管圈直流炉的特点和工况变化，可以实现更有效的壁温偏差控制。控制系统所使用的传感器的质量和测量精度对于正确感知锅炉壁温分布的变化至关重要。确保传感器的准确性和可靠性，以获得准确的壁温数据。控制系统的响应速度对于实施壁温偏差优化控制至关重要。快速和精确的控制系统能够及时检测并响应壁温偏差的变化，使控制行动更加迅速和准确。及时监测和诊断设备状态对于壁温偏差优化控制至关重要。通过设备状态监测系统，可以实时获得设备的工作状况，并进行故障诊断和预警，从而避免或及时解决可能导致壁温偏差的问题。操作人员的培训和技术支持对于实施壁温偏差优化控制也具有重要作用。通过培训和支持，操作人员可以更好地理解和操作控制系统，及时采取正确的控制措施。需要强调的是，超临界垂直管圈直流炉壁温偏差优化控制的实施效果是一个持续改进的过程。通过不断的监测、调整和优化控制策略，可以逐步提高壁温偏差的控制效果，实现更加稳定和均匀的壁温分布。对于具体的实施效果评估，需要根据具体的操作和控制情况进行实际测试和分析。

结语

综上所述，超临界垂直管圈直流炉壁温偏差优化控制不仅对于设备和人员安全具有重要意义，还能提升热效率、延长设备寿命，并促进环境保护。通过科学的控制策略和有效的控制手段，可以实现锅炉的稳定运行以及经济、环保的高效能源利用。

参考文献

[1]火电厂超临界直流炉的主汽温度控制策略分析[J].张铁松.硅谷,2019(02)

[2]600MW超临界直流炉滑参数停机下烧仓与汽温控制[J].杨川.中国高新技术企业,2021(25)

[3]超临界直流炉试运期间洗硅的有效方法和措施[J].牛勇;李智;商春勇.广西电力,2022(02)