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调节系统的初步分析
金 峰，许敏芳
(外高桥发电有限责任公司，上海 200137)
摘 要：介绍了上海外高桥电厂二期工程的2台900MW超临界直流锅炉再热蒸汽温度的3种控制策略。逐一分析燃煤器摆角控制、再热汽温喷水控制和冷再喷水控制等策略，并提出注意事项，为将来系统设计、机组运行、调试和事故预测提供参考。 关键词：超临界直流锅炉；再热蒸汽；温度调节；喷水控制；摆角控制
中图分类号:TM62112 文献标识码:B 文章编号:100129529(2003)0920037204
Ten ta tive ana lysis of rehea t steam te m pera ture con trol syste m of
900MW supercr itica l once-through bo iler
J IN F eng,X U M in2f ang
(W aigaoqiao Pow er P lan t,Shanghai200137,Ch ina)
Abstract:T h ree k inds of reheat steam temperatu re con tro l strategies fo r2×900MW supercritical once2 th rough bo ilers of T he Phase II P ro ject of ShanghaiW aigaoqiao Pow er P lan t w ere in troduced.T he strategies of adju sting bu rner s w inging angle,attemperating and co ld reattemperating w ere analyzed in detail.T he first strategy is u sed as the m ain app roach of reheat steam temperatu re con tro l,the second is con sidered as the aux iliary m ethod and the last strategy adop ted in case of em ergency.P recau ti on s fo r app lying the3strategies w ere pu t fo rw ard.T he strategies of reheat steam temperatu re con tro l can p rovide as a referrence fo r later system design,un it operati on,comm issi on and failu re p reven ti on.
婴儿印泥Key words:supercritical once2th rough bo iler;reheat steam;temperatu re con tro l;attemperati on;s w inging angle con tro l
上海外高桥电厂二期工程2台900MW超临界直流燃煤锅炉型式为：塔式，单炉膛，一次中间再热，扩容式启动系统，直吹式四角同心切圆燃烧，平衡通风，固态排渣，锅炉运行压力25176 M Pa，主蒸汽温度542℃，再热蒸汽温度568℃，给水温度27216℃。由德国AL STOM公司总承包，锅炉控制要求
由其提供，日本H ITA CH I公司根据此要求进行DCS设计。
1 再热蒸汽温度3种控制策略
该炉型再热器采用二级布置，均位于锅炉烟道对流区域。受热面呈水平状，其中，一级再热器逆流布置，二级再热器顺流布置。再热蒸汽温度控制采用燃烧器喷嘴摆动调节和喷水调节相结合的方法。燃烧器喷嘴摆动调节范围为±30℃，喷水调节采用二级6路，即一级再热器前2路喷水减温器，二级再热器前4路喷水减温器。喷水源来自于给泵抽头，喷水压力为16014bar。 大体积混凝土降温再热蒸汽温度控制策略如图1所示。减温器111和112用于一级再热器前2路冷再事故喷水，减温器211、212、213和214用于二级再热器前4路再热蒸汽超温喷水。图中虚框1为第1路冷再喷水控制示意图，虚框2为第1路再热喷水控制示意图，虚框3为燃烧器摆角控制示意图。
锅炉再热蒸汽温度调节采用改变燃烧器的摆角和调节减温器喷水量相结合的方法来进行。由于两级再热器均布置在烟气对流区域，燃烧器摆角的位置对再热蒸汽温度产生很大的影响，所以改变燃烧器摆角作为再热蒸汽温度调节主要手段，二级再热器前4路喷水减温器作为启动或变工况运行时的辅助调温手段，一级再热器前2路喷水减温器作为事故喷水。
111 燃烧器摆角控制
(1)负荷对燃烧器摆角的影响
在虚框1中，稳态时燃烧器摆角位置主要由燃烧率决定，燃烧率经过函数f1(x)计算后作为燃烧器摆角位置的设定值，一定的燃烧率对应一定的摆角位置，根据AL STOM提供的数据,50%负荷以下为10°,70%负荷时为1°,90%负荷时为2°,100%负荷时为0°(即水平位置)。f2(x)为燃烧率的一阶微分(其中系数K p取负值)，作为负荷大于50%时燃烧率变化时燃烧器摆角位置指令的前馈信号。由于f2(x)函数中乘了一个负的系数，故在升负荷时f2(x)为负数；而负荷越高，经过f1(x)计算后燃烧器摆角的位置越低，如果再加上负的前馈信号f2(x)，燃烧器摆角的位置更加低，这样，抵消了由于燃烧率的增加引起的烟气温度的上升，可以防止负荷增加瞬间再热蒸汽超温。反之，在减负荷瞬间可以防止再热蒸汽降温。一阶微分函数f2(x)中的时间T是一个与负荷有关的函数，负荷越高，时间T越小。稳态时由于给水跟随燃烧率作了相应变化，过热汽温和再热汽温均趋于稳定,f2(x)为0，不再起前馈作用。
(2)燃烧器摆角对再热蒸汽温度的影响
由于燃烧器摆角对再热汽温产生显著的影响，故在50%以上负荷时，引入二级再热器出口平均温度与设定值的偏差，作为P I调节器的输入，以便在实际再热蒸汽温度偏离设定值时修正燃烧器摆角位置。从图中可以得出，实际再热蒸汽温度大于568℃时将摆角向下倾斜，用降低烟温的方法使再热汽温下降；当再热汽温小于568℃时抬高摆角，提高烟温。
(3)抵消热偏差的方法
虚框1中有一个比较特殊的功能，即对再热汽温热偏差的控制。如图所示，当再热蒸汽左右侧温度偏差的绝对值 T1 32T2 4 (热偏差)大于10K时,P I调节器输出正值，抬高燃烧器摆角，将左右侧再热蒸汽温度都提高，依靠喷水调节使温度较高的一侧多喷点水(使再热汽温维持在573℃附近)，温度较低的一侧少喷点水甚至不喷水，将两侧热偏差缩小至限值10K以内。但如果此时引起热偏差的原因未消除，摆角仍将保持较高的位置，仅仅依靠增加温度较高侧的喷水量来抵消热偏差。只有当热偏差原因消除后，温度稍高的一侧由于热量的减少和喷水量的减少互相抵消，仍将维持在再热蒸汽喷水设定值573℃附近；而汽温稍低的一侧由于热量的增加而使再热汽温上升，提高了再热蒸汽两侧的平均温度，使P I调节器的入口偏差出现负值，从而使再热器摆角向下倾斜回复至原位置。
图1 再热蒸汽温度控制
112 再热汽温喷水控制
(1)锅炉正常运行时，再热蒸汽温度主要由
燃烧器摆角调节。但再热汽温超限时依靠喷水调节。图2为产生再热蒸汽喷水温度设定值的详细逻辑。从图2可以看出，在汽机接受全部蒸汽且旁路全关时(由于本汽机采用高中压缸联合冲转方式，旁
路参与压力调节，故冷态启动时本工况点发生在28%机组负荷以后，极热态启动时发生在33%机组负荷以后)，或在主蒸气流量大于10%且二级再热器出口联箱应力超限时，再热蒸汽喷
水温度设定值受一定的升温率或降温率限制。而在主蒸汽流量10%以下，或在10%～28%(或33%)负荷但二级再热器出口联箱应力不超限的工况时，再热蒸汽喷水温度设定值不受升温率或降温率限制，即速率限制器的输出跟踪输入。
图2 再热蒸汽喷水温度设定值
鸡蛋托盘(2)再热蒸汽喷水温度设定值由图2中标有
符号①、②、③的信号取小值得到。信号①的含义
是在汽机接受全部蒸汽且旁路全关(28%或33%负荷)之前设定值选中压缸冲转温度；在汽机接受全部蒸汽且旁路全关之后选再热蒸汽额定温度加5℃偏置(即573℃)作为再热蒸汽温度设定值。信号②作用是防止4根再热蒸汽管道的最大热偏差超过许可值。信号③作用是再热蒸汽温度设定值不允许超过实际温度加5℃(当主蒸汽温度到达额定温度后为实际温度加40℃)，这种做法在再热汽温568℃以下的稳
态时，使再热汽温设定值始终大于实际温度5℃，确保喷水阀全关。而当温度快速上升时，由于设定值须按照一定的升温
率“缓慢”变化，短时间内温度设定值小于实际温度，使喷水阀打开进行喷水降温，这样可以阻止再热汽温的快速上升，还可以防止由于汽温变化过快引起再热器出口联箱出现较大的应力。同时也确保了再热蒸汽温度的稳定，避免过度振荡。
(3)在图2中，再热蒸汽升温速率由二级再热器出口联箱应力计算得出，公式如下:
R 升温速率=kE 2f (
E 1 E 2×100◊)
式中k 为可调系数，暂设-01595;E 1为二级
再热器出口联箱中间壁温与内侧壁温之差;E 2为二级再热器出口联箱升温时的许可壁温温差限值(为负值)，分为极热态启动、热态启动、稳态启动、冷态启动和负荷运行方式5种状态，其中在负荷运行时，联箱壁温的温差许可值最小，在极热态启动时次之，冷态启动时联箱壁温的温差许可值最大，故冷态启动时的升温速率较热态时大;f (E 1 E 2×100◊)为E 1和E 2的函数，曲线如图3。从图3可以得出，当(E 1 E 2×100◊)<95◊，即再热器联箱实际壁温温差小于许可值时,f (E 1 E 2×100◊)较大，升温速
率也较大。当再热器联箱实际
壁温温差接近或大于许可值时,f (E 1 E 2×100◊)变小甚至降至零，升温速率也迅速减小甚至降至零，阻止再热汽温设定值进一步上升，防止联箱应力进一步变大，确保设备安全运行。
图3 函数f (E 1 E 2×100)
升温速率除了受限于再热器联箱应力裕度外，还与汽机侧部件的应力有关，两者取最小值，但不允许超过4115K m in 。
1-甲基环戊醇本再热蒸汽的降温速率与汽机侧部件的应力有关，但不能超过1715K m in 。113 冷再喷水控制
冷再喷水控制较为简单(见图1中的虚框3)。当再热蒸汽喷水调门211或212阀位大于70%时，打开冷再喷水调门，以分担一点喷水量，使二级再热器前的喷水阀保持一定的调节裕量。但需注意的是，冷再喷水控制必须确保一级再热器前的蒸汽过热度大于10K 以上。
2 运行时的注意事项
再热蒸汽温度主要由燃烧器摆角调节，二级再热器前的喷水作为辅助调节手段，冷再喷水作为事故情况下的紧急调节手段。100%负荷时燃烧器摆角为水平位置(0°)，喷水量为零。在运行时，需注意以下问题:
(1)热偏差问题
热偏差会严重影响锅炉的寿命和效率，同时进汽温度的较大偏差会使中压缸产生较大的应力，影响汽机的安全运行及寿命。所以当再热蒸汽出现热偏差时，应及时查明原因，尽快消除热偏差，防止爆管，减少由锅炉效率下降引起的经济损失。热偏差主要是由于吸热不均和流量不均造成的。影响再热器管圈之间吸热不均的因素较多，有结构因素，也有运行因素。受热面积灰会使管间受热严重不均。炉内温度场和热流的不均将使管子吸热不均，如运行中火焰切圆柱体偏斜，四角切向燃烧器所产生的旋转气流在对流烟道中的残余扭转等等。
影响管子流量不均的因素除了设计不合理外，吸热不均也会引起流量不均。
(2)喷水量过大的问题
经常关注喷水量，喷水量异常变化时应尽快查明原因，及时消除故障。正常运行时，减温喷水只作辅助手段。因为再热蒸汽喷水会直接成为中压蒸汽，增加中低压缸的做功份额，而相应减少了高压缸的做功份额，降低了机组的循环效率。据计算，再热器每喷入1%的给水，汽轮机的汽耗就要增加012%。另外，喷水量过大有时会造成再热蒸汽带水，影响汽机安全。
(3)壁厚部件应力对升温率的影响
应避免由于升温过快，而使联箱、汽缸等壁厚部件产生较大的压力，影响其运行寿命。
收稿日期:2003205222
作者简介：金 峰(19692)，男，工程师，从事热控自动化的工作。
微生物腐蚀机制及检测方法3
廖强强
(上海电力学院 电化学研究室 上海 200090)
摘 要：生物膜在自然界无处不在，但生物膜造成的腐蚀却基本上被忽略。综述了微生物尤其是硫酸盐还原菌的腐蚀机理，并对微生物腐蚀研究方法做了简单介绍，以期对火电厂微生物腐蚀的研究工作有一定的帮助。关键词：微生物腐蚀；电化学方法；生物膜
中图分类号:Q939198 文献标识码:A 文章编号:100129529(2003)0920040203
M echan is m and D etection of M icrob iolog ica lly I nf luenced Corrosion
L IA O Q iang2qiang
(E lectric Chem istry R esearch O ffice of Shanghai E lectric Pow er In stitu te,Shanghai200090,Ch ina)
Abstract:B i ofil m is ub iqu itou s in natu re.How ever,co rro si on cau sed by bo ifil m has still been overlooked. T he co rro si on m echan is m of m icrobe,especially su lfate2reducing bacteria w as summ arized.V ari ou s electro2 chem ical detecti on m ethods fo r m icrob ical co rro si on(M I C)w ere review ed and the M I C in circu lating coo ling system as expatiated.M o reover,from the regard of the w ater con servati on and low ering of operati on co st the concen trati on rate of the coo ling w ater becom es mo re h igher,w h ich resu lts in deteri o rati on of coo ling w a2 ter quality and the M I C tendency is mo re larger.Study in th is field has theo retical and p ractical m ean ings. Key words:m icrob ial co rro si on;electrochem ical m ethods;b i ofil m
微生物腐蚀是指微生物引起的腐蚀或受微生物影响的腐蚀(M icrob i o logically Influenced Co r2 ro si on)。微生物腐蚀在自然界中广泛存在，各种
高效节能蒸汽锅炉3上海市教育委员会青年发展基金资助项目(编号:020Q05)材料都可能遭受微生物的侵蚀。微生物对金属的腐蚀早在本世纪初已被人们发现，当时有人曾在电子显微镜下观察被土壤腐蚀的金属，发现有一种细菌，长有一根鞭毛，形状为略带弯曲的圆柱体，依赖于硫酸盐还原反应生存，所以称它为硫酸
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