1、前言
发展超临界机组已成为我国电力行业的主要方向之一。大容量超临界机组具有运行经济性高、负荷适应性强的特点，是我国未来大型火电机组的发展方向。由于超临界直流炉和汽包炉在结构上存在的差异，因此在运行特性和控制手段上有着较大的差别，下面将对超临界机组启动系统和控制方法进行讨论，富通新能源生产销售
生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧
木屑颗粒机、
秸秆压块机、
秸秆颗�；�压制的生物质颗粒燃料。
超临界参数锅炉与亚临界汽包锅炉在自动控制方面有所不同，其原因是直流锅炉与汽包锅炉之间的差别。超临界参数锅炉是指过热器出口主蒸汽压力超过22. 129 MPa，理论上认为，在水的状态参数达到临界点时，水的汽化会在一瞬间完成，即在临界点时饱和水和饱和蒸汽之间不再有汽、水共存的二相区存在，也就是说二者的各项参数不再有区别。由于在临界参数下汽水密度相-等，在超临界压力下无法维持自然循环，因此超临界锅炉必须是直流锅炉。
2、超临界机组的启停过程
机组启动系统首先要建立启动压力和启动流量，保证给水能连续通过省煤器和水冷壁，尤其要保证水冷壁能足够冷却和水动力的稳定性。同时，系统回收锅炉启动初期排出的热水、汽水混合物、饱和蒸汽以及过热度不足的过热蒸汽，以实现工质和热量的回收。
根据启动系统的形式．即分离器在正常运行时是参与系统工作还是解列于系统之外，可分为内置式分离器启动系统和外置式分离启动系统。
外置式分离器只是在启动初期投入运行，经过一定时间就从系统中切除，故又称为启动分离器。而内置式分离器不同，运行期间全程投用。下面就以某600 MW超临界机组直流锅炉为例，对其使用的内置式启动分离器进行讨论。
该系统为不带再循环泵的简单疏水型启动系统，锅炉设有2只内置式启动分离器（如图1），并设有3只水位控制阀、3只电动闸阀以及直流负荷后的暖管系统等。
对于直流炉来讲，为了确保水冷壁在低负荷时的有效冷却，通过水冷壁的流量不能小于某个值，即最低直流负荷。当机组启动和停炉时，启动系统投入使用，由于启动系统要经历不同的运行状态，故必须采用不同的运行方式，且能平稳、自动地切换。
2.1机组由启动水位控制到温度控制的切换
图2表明，锅炉启动点火后，主要调节量为分离器水位控制，通过改变水位控制阀的开度来实现。负荷逐渐增加，一直到纯直流锅炉方式后切换到温度自动控制方式：
I阶段：给水流量保持在某个最小常数值，燃烧率逐渐增加，随之蒸汽产生量增加，回水量减小，在分离器入口湿蒸汽的焓值增加。
在I阶段末，分离器入口蒸汽干度达到1，饱和蒸汽流入分离器，此时没有水可分离，回水阀关闭。
Ⅱ阶段：给水流量仍不变，燃烧率继续增加，在分离器中的蒸汽慢慢地过热。这时，控制作用完全停止。给水流量仍维持在最小值，实际温度仍低于设计值，温度控制还未起作用。所以，此时增加的燃烧率不是用来产生新的蒸汽，而是用来提高直流锅炉运行方式所需的蒸汽蓄热。
在Ⅱ阶段末，分离器中的蒸汽温度达到设定值。
Ⅲ阶段：进一步增加燃烧率，使温度超过设定值。汽温信号通过选大器，温度控制系统投入运行，开始增加给水流量，从而实现了由水位控制到温度控制的切换。
2.2机组由停炉温度控制到水位控制的切换
图3表明，负荷降低，锅炉从纯直流锅炉方式切换到启动运行方式，由温度控制切换到水位控制的过程：
I阶段：锅炉负荷指令同时减少燃烧率和给水流量，汽温控制系统自动。
在工阶段末，给水流量达到最低直流负荷流量。
Ⅱ阶段：给水流量仍不变，燃烧率继续减小，在分离器中的蒸汽过热度降低，开始有水分离出。
在Ⅱ阶段末，蒸汽过热度完全消失，流人分离器的蒸汽呈饱和状态。
Ⅲ阶段：进一步减小燃烧率，给水流量不变，分离器人口蒸汽湿度增加，分离器中开始积水，水位控制开始动作，回水阀自动调节水位，从而实现了由温度控制到水位控制的切换。
3、超临界机组的控制特点
超临界机组是特性复杂多变的对象，随着负荷的变化，机组的动态特性参数亦随之大幅度变化。因此，超临界机组有着特殊的控制特点和难点。
3.1直流锅炉自动控制的主要任务
基于直流锅炉动态特点，直流锅炉对于整个机组的控制任务是：保证锅炉蒸汽的蒸发量随时满足汽轮机要求，满足外部负荷要求。对于锅炉本身的控制任务是：保证锅炉本身蒸汽压力和温度的稳定，保证燃烧过程稳定和经济性。直流锅炉动态特性的特点，决定直流锅炉稳定性的根本手段是使燃烧率和给水量成适当的比例，由此直流锅炉的自动控制必须解决给水和燃料的关系，要统筹考虑。
该直流机组协调控制系统的构成是以机跟炉为基础的协调控制系统。由锅炉控制负荷，而由汽机控制汽压，燃料和给水在机组协调投入进行控制，相对于各系统单独投入自动控制，更有利于锅炉的安全稳定和控制精度。
3.2直流锅炉的控制难点
3.2.1汽机和锅炉之间的耦合
从控制对象的角度看，直流炉可简要看作为一个三输入和三输出的多变量被控对象，其中输入变量为燃烧率、给水量、汽轮机调门开度，输出为主汽压力、主汽温度、蒸汽流量（机组负荷）。任一输入量的变化都会影响锅炉的沿程和输出，这样使直流锅炉与汽轮机的关系变得较复杂，各系统关联密切，控制难度大。
3.2.1.1燃烧率扰动对直流锅炉影响的分析
燃烧率扰动是指燃烧量、送风量和引风量同时协调变化的一种扰动。在锅炉给水量不变而燃烧率阶跃增加后，经过短暂的迟延后，各个受热面吸热量迅速增加，使锅炉蒸发量迅速增加，但由于锅炉给水量未增加，蒸汽流量经过一定的峰值后逐渐减少，直至同锅炉给水量相等。而过热蒸汽的温度经过一段的迟延迅速增加，最后的明显偏差反映燃水比的变化。蒸汽压力由于初始的蒸汽流量增加而上升，随后同蒸汽流量的逐渐减少而下降。
3.2.1.2给水量扰动对直流锅炉的影响
在锅炉燃烧率不变而锅炉给水量阶跃增加，由于水是不可压缩的介质，所以给水流量的变化瞬间即可影响到加热段各个受热面内工质流量。但蒸汽是可压缩的，给水流量对蒸发段和过热段蒸汽流量的直接影响具有一定的迟延，由于锅炉燃烧未增加，最终导致汽水温度的下降。给水流量的扰动变化最终改变各受热面的比例，过热汽温的稳态偏差反映出燃水比的变化。
3.2.1.3直流锅炉的蓄热能力和调门开度影响
锅炉负荷大于最低直流负荷时，转入纯直流运行工况后至额定负荷。此时汽水流程中没有汽包、汽水分离器和炉内小循环，一次工质在给水泵压力作用下一次经过锅炉加热、蒸发、过热各段受热面，由于无汽包、汽水分离器和较粗的下降管及联箱，锅炉蓄热能力小。实际运行中锅炉出口压力受外界负荷扰动比较敏感，调门开启后会立即引起机前压力和锅炉沿程压力的变化，同时会引起蒸汽流量的变化和汽温的变化。由于为保证锅炉在超临界状态下运行，不允许锅炉出口压力有较大范围地变化，这样也决定了汽机控制的主要任务是控制机前压力。
3.2.1.4汽轮机和锅炉之间的非线性耦合
由于采用超临界参数必须采用直流锅炉，主汽门开度一方面控制汽轮机功率，一方面也直接影响了锅炉出口末端阻力特性，使之成为无自平衡能力的对象，机炉间表现出很强的非线性耦合。因此，在超临界机组控制系统中，必须考虑到汽轮机采用功频调节时锅炉被控特性的变化，采取措施实时预估锅炉改变负荷的能力，并以此来限制汽轮机调门的变化率。也就是说，由汽机调节系统来分担锅炉调节系统的部分任务。
3.2.2煤水控制参数的动态补偿
在直流锅炉中．给水变成过热蒸汽是一次完成的。当给水量和燃烧率的比例改变时，锅炉中的加热段、蒸发段和过热段将随之改变。当燃烧率增加时，加热段和蒸发段缩短，过热段加长，当给水量增加时则相反，因此理论上认为在直流炉的控制上应采用煤水比控制温度。但该600 MW机组采用直吹式制粉系统，发出燃烧指令到改变进入锅炉的燃料要经过给煤机的控制和磨煤机制粉的过程，燃烧对温度的动态响应要比给水对温度的动态响应慢得多。因此在动态过程中必须考虑煤水控制参数的动态补偿。
4、结语
超临界机组与相同容量的亚临界汽包炉相比，自动化系统的规模，即所需的自动控制和仪表装置大致相同，但超临界锅炉更难于控制。在规定的运行工况下，必须维持某些比例常数，而
在变工况下必须使这些比例按一定规律变化，在启动和低负荷时，要求更大幅度地改变这些比例，以得到宽范围领域的自动控制。为此，必须设计更完善的闭环控制系统，启动工况更多地采用变参数、变定值技术，所有控制功能应在前馈技术的基础上完成，并连续地校正控制系统的增益。这也要求我们在实践中深入研究，不断摸索，了解直流锅炉运行特点，运用更先进的控制理论和更完美的控制策略。
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生物质壁炉
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