超临界机组热工控制系统研究

　　随着我国电力事业的发展，'降低机组每千瓦设备费用、基建投资、'运行维护管理费用，提高机组的经济效益越来越引起人们的重视。而近一、两年来，国家采取或正在实行的将厂、网分开，竞价上网的措施，又促使人们尽量采用*技术，达到提高机组运行的安全经济性。新建机组的蒸汽参数提高到超临界，则是提高机组热效率的有效方法之一。
　　
　　工业国家的研究及实践证明，无论从对电网调峰要求的适应能力（尤其是两班制调峰运行），还是机组正常运行时变负荷能力，快速启／停能力，可用率以及机组的经济性，超临界机组都要优于亚临界机组。研究报告表明，对600MW机组，若将蒸汽压力从亚临界参数（16.9Mpa、538℃）提高到超临界参数（24.6Mpa、538℃），则机组的热效率将提高1.7%；若再将再热蒸汽温度从538℃提高到566℃，则机组的热效率又能提高0.8％。
　　
　　因此，有必要对超临界机组的特点从设计、制造、运行等方面进行研究。近年来，我国先后从美国、德国、前苏联等国引进了一批超临界机组，如石洞口二厂（2×600MW）、营口发电厂（2×300MW）、绥中发电厂（2×800MW）等。这些电厂的安装、调试及运行对我国研究、设计、制造超临界机组将有极大的帮助。
　　
　　本文正是本着这样的观点，浅显地论述超临界锅炉所*的与热工控制有关的启动及运行调节特点。
　　
　　1、超临界锅炉
　　
　　自然循环锅炉其蒸发受热面中工质的流动是依靠下降管和上升管之间工质的密度差来进行的。随着锅炉容量的增大，特别是压力的提高，大大增加了自然循环和汽水分离的困难。因为根据水蒸汽性质，压力愈高，汽水密度差愈小，所以自然循环形成就愈困难和愈不可靠，特别当压力达到甚至超过临界压力时，自然循环无法形成。在此情况下，锅炉蒸发受热面中工质的流动只有依靠外来能量（水泵）来进行，超临界锅炉就是这种依靠外来能量建立强迫流动的锅炉。
　　
　　1.1直流锅炉的工作原理和特点
　　
　　直流锅炉的工作原理如图l所示，我们把水在沸腾之前的受热面称为加热段；水开始沸腾（x=0）至全部变为于饱和蒸汽（x=1.0）的区段为蒸发段，蒸汽开始过热至额定的过热温度称为过热段。直流锅炉蒸发受热面中工质的流动全部依靠给水泵的压头来实现。给水在给水泵的压力作用下，顺次连续流过加热、蒸发、过热各区段受热面，一次将给水全部加热成过热蒸汽。故直流锅炉在稳定流动时给水量应等于蒸发量。直流锅炉的结构与自然循环锅炉不同，它没有汽包。所以加热、蒸发和过热各区段之间就不像汽包锅炉那样有固定分界点。图1中的曲线表示沿管子长度工质的状态和参数大致的变化情况：在加热段，水的焓和温度逐渐增高，比容略有加大，压力则由于流动阻力而有所降低：在蒸发段，由于水的蒸发而使汽水混合物的焓继续提高，比容急剧增加，压力降低较快，相应的饱和温度随压力的降低而降低；在过热段，蒸汽的焓、温度和比容均在增大，压力则由于流动阻力较大而突降。在锅炉运行中，无论何种原因引起工况变动，都可能影响汽水管道内各点的工质参数，从而改变了加热、蒸发和过热三区段的长度。这一情况便决定了直流锅炉一系列主要的工作特性。其中，直流锅炉的启动系统及其蒸汽参数调节的特殊性对机组的控制系统有比亚临界汽包锅炉的控制系统更复杂的要求。　　
　　1.2超临界锅炉类型
　　
　　超临界锅炉的类型从水冷壁的结构型式分有许多类型。但这里只从与热工控制有关的启动系统型式来分类，即按分离器在正常运行时是参与系统工作，还是解列与系统之外，分为内置式分离器启动系统和外置式分离器启动系统两大类型。
　　
　　1.2.1外置式分离器启动系统
　　
　　图2为LP型直流锅炉外置式分离器启动系统。其中过热器旁路为外置式启动分离器系统，汽轮机为两级旁路系统。低温过热器与高温过热器之间串隔离阀200及其旁路调节阀门20l。低温过热器进口和出口各有一管路通至启动分离器。低温过热器进口至启动分离器管路上装有节流管束16、隔离阀门203和节流调节阀门202：低温过热器出口至启动分离器管路上装有调节阀门207。高温过热器进口、200阀门之后有一管路与启动分离器汽侧连接，在管路上装有隔离阀门205。在启动分离器上还接有汽水工质热量回收系统，汽侧至除氧器调节阀门230、至凝汽器调节阀门240、至高压加热器调节阀门220，水侧至除氧器调节门231、至凝汽器调节阀门241、至地沟调节阀门250。
　　
　　外置式分离器启动系统解决了锅炉汽轮机启动工况不同要求的矛盾，它即能保证锅炉的启动压力和启动流量，又能送给汽轮机需要的一定流量、压力与温度的蒸汽，还能回收启动中排放的工质和热量。外置式分离器只是在启动初期投入运行（阀门200关闭，205开启，202，207调节），待发展到一定阶段就要从系统中切除（开200阀门，关205、202、207阀门），故又称为"启动分离器"。
　　
　　图3为FW型直流锅炉两级压力的外置式分离器启动系统。它在水冷壁出口和低温过热器之间串联w、Y减压阀门，低温过热器之与高温过热器之间串联隔离阀门V，阀门V的进口和出口通过P、N阀门与立式启动分离器连接。分离器水、汽侧还连接热量和工质回收系统。该系统的启动特点与上述UP型直流锅炉的外置式分离器系统基本相同。
　　
　　1.2.2内置式分离器启动系统
　　
　　1.2.2.1螺旋管圈直流锅炉内置式分离器启动系统
　　
　　螺旋管圈直流锅炉都设有内置式分离器，螺旋管圈型水冷壁适宜变压运行，分离器与水冷壁、过热器之间的连接无任何阀门。在35％MCR负荷以下，由水冷壁进入分离器的为汽水混合物，在分离器中进行汽水分离，蒸汽直接送入过热器，分离器疏水通过疏水系统回收工质、热量或排放大气、地沟。当负荷>35％MCR时，由水冷壁进入分离器的工质为蒸汽，分离器只起通道的作用，蒸汽通过分离器进入过热器。
　　
　　分离器疏水系统有三种类型，见图4，扩容式（a）图、疏水热交换器式（b）图和辅助循环泵式（c）图。下面进行说明。
　　
　　扩容式疏水系统如图4（a）所示，分离器疏水水质合格时通过AND阀门排入除氧器水箱回收工质和热量：当分离器大流量疏水（如工质膨胀峰值）或水质不合格时疏水通过AA阀门排入大气式扩容器4，扩容器的疏水可回收入凝汽器或排放地沟。　　
　　1-省煤器、水冷璧；2-低温过热器；3-高温过热器；4-汽轮机高压缸；5-汽轮机中低压缸；6-凝汽器；7-凝结水泵；9-凝结水除盐装置；10-凝升泵；11-低压加热器；12-除氧器及水箱；13-给水泵；14-高压加热器；15-启动分离器；16-节流管束；17-地沟；18-高压旁路；19-低压旁路　　
　　1-省煤器；2-低温过热器；3-高温过热器；4-再热器；5-汽轮机；6-凝汽器；7-分离器；8-汽轮机旁路；9-低压加热器；10-除氧器；11-给水泵；12-高压加热器
　　
　　疏水热交换器式系统如图4（b），分离器疏水通过热交换器加热给水回收热量：通过热交换器后的合格疏水可由AND阀门排人除氧器。除氧器热量饱和时由AA阀门排入凝汽器，水质不合格时也通过AA阀门排入凝汽器；为了适应工质膨胀峰值大流量疏水的需要，设置一热水热交换器旁路，以减小排放阻力。
　　
　　辅助循环泵式系统如图4（c）。分离器疏水质量合格时通过辅助循环泵打入给水系统，维持水冷壁zui低质量流速，减少给水流量；当疏水不合格时可通过扩容器排放或送入凝汽器。
　　
　　（a）扩容式；（b）疏水热交换器式；（c）辅助循环泵式　　
　　1-汽轮机；2-水冷璧；3-分离器；4-扩容器；5-热交换器；6-再循环泵；7-过热器；8-再热器
　　
　　我国*台600MW超临界螺旋管圈型直流锅炉（石洞口二厂）配置的就是内置式分离器扩容式启动系统，100％MCR高压旁路和65％MCR低压旁路，过热器出口不装安全阀门，再热器进出口装100％MCR安全阀门。该系统如图5所示。　　
　　1-水冷璧；2-汽水分离器；3-低温过热器；4-高温过热器；5-汽轮机；6-再热器；7-凝汽器；8-凝结水泵；9-凝结水除盐装置；10-低压加热器；11-除氧器及给水箱；12-给水泵；13-高压加热器；14-疏水箱；15-疏水扩容器；16-汽轮机旁路减温减压器，高压旁路MCR，低压旁路65%MCR
　　
　　系统中AA，AN及ANB阀门用以排放分离器疏水，三阀门的功能有所不同，AA阀门可把大量疏水排入疏水扩容器，保证膨胀峰值流量排放：AN阀门可辅助AA反门排放疏水，当AA关闭时，AN与ANB共同控制分离器水位；ANB阀门把疏水排入除氧器，回收工质和热量。
　　
　　1.2.2.2FW型直流锅炉内置式分离器启动系统
　　
　　为了适应机组带中间负荷频繁启动的要求，FW型直流锅炉也有其自己特点的内置式分离器启动系统，如图6所示。　　
　　该系统与图3一样，仍有减压阀门w、Y，但取消了隔绝阀门V。在减压阀门出口设置一组内置式分离器7，其蒸汽送往过热器2和3、疏水送入扩容器8，汽水工质与热量回收系统连接于扩容器。该系统同样在正常运行时分离器不切除而成为通道，该系统阀门少，启动操作简单，并容易实现自动化。
　　
　　1-省煤器与水冷璧；2-低温过热器；3-高温过热器；4-再热器；5-汽轮机；6-凝汽器；7-内置式分离器；8-扩容器；9-凝结水泵；10-低压加热器；11-除氧器及水箱；12-给水泵；13-高压加热器；14-凝结水除盐装置；15-汽轮机旁路
　　
　　1.3超临界锅炉启动特点
　　
　　如上所述，超临界锅炉与亚临界自然循环锅炉的结构和工作原理不同，因此，启动方法也有较大的差异。超临界锅炉与自然循环锅炉相比，有如下启动特点：
　　
　　1.3.1需要设置专门的启动旁路系统
　　
　　直流锅炉在启动、停炉或事故情况下，都必须使用启动旁路系统。其目的在于冷却锅炉受热面、排走不合格的工质，回收工质和热量、保护再热器等，它对直流锅炉的启、停，起到安全和经济的保证作用。
　　
　　汽包锅炉在启动前，汽包水位保持在点火水位，在相当长的升火时间内不需要向锅炉补充给水。水冷壁可依靠工质的自然循环来冷却：省煤器处在低温烟道内，不一定需要冷却，如需要冷却时，可以开启省煤器再循环管上的再循环门来保护省煤器：过热器可以用锅炉产生的蒸汽"排汽冷却"。由于汽包的水容积大，可允许有较长时间的排汽而不至使水位太低。在冷态启动时，汽包锅炉的工质开始是没有压力的，随点火后燃料量的增多，给水开始蒸发，压力逐渐升高，所以汽包锅炉的启动与升温升压同时进行的，是一个升温升压的过程。
　　
　　直流锅炉的启动特点则是在锅炉点火前就必须不间断地向锅炉进水，建立起足够的启动流量，以保证给水连续不断地强制流经有关受热面，使其得到冷却。有的直流锅炉甚至还采用全压启动。因此，直流锅炉的启动过程实质上是工质的升温过程。
　　
　　汽包锅炉的汽包，在蒸汽生产过程中实际上是加热、蒸发和过热三阶段的大致分界点。而直流锅炉则不同，点火前，直流锅炉各受热面内全部是水，点火后，随着燃料量的增加，开始送出的是水，然后是湿蒸汽、饱和蒸汽和过热蒸汽，zui后过热度才达到设计值。启动过程中，送出的工质状态不断发生变化，与之相对应的锅炉受热面由开始时全部作为加热段，当产生蒸汽后，全部受热面即分成加热和蒸发两区段，zui后当锅炉出口的蒸汽过热后，全部受热面才分成加热、蒸发、过热三区段。
　　
　　一般高参数大容量的直流锅炉都采用单元制系统。在单元制系统启动中，汽轮机要求暖机、冲转的蒸汽在相应的进汽压力下具有50℃以上的过热度，其目的是防止低温蒸汽送入汽轮机后凝结，造成汽轮机的水击。因此，直流锅炉启动过程中zui初排出的热水、汽水混合物、饱和蒸汽和过热度不足的过热蒸汽都不能进汽轮机，所以，直流锅炉就需要设置专门的启动旁路系统来排除这些不合格的工质。
　　
　　另外，启动时的热量损失和凝结水耗量很大，设置启动旁路系统也是为了回收这部热量和工质，同时，在启动初期还可以通汽冷却再热器，使再热器得到保护。
　　
　　1.3.2需要配置汽水分离器和疏水回收系统
　　
　　超临界锅炉运行在正常范围时，正如其名称所述，是运行在"纯直流"状态。锅炉给水靠给水泵压头直接流过省煤器、水冷壁和过热器。直流运行状态的负荷从锅炉满负荷到直流zui小负荷，直流zui小负荷一般为25～45％。
　　
　　低于该直流zui小负荷，给水流量要保持恒定。例如，在20％负荷时35％zui小流量意味着在水冷壁出口有20％的饱和蒸汽和15％的饱和水，这种汽水混合物必须在水冷壁出口处分离，而千饱和蒸汽被送入过热器。因而，在低负荷时超临界锅炉需要汽水分离器和疏水回收系统。
　　
　　图7所示为SULZER公司的汽水分离器，它是由一个或多个垂直容器组成，当运行在低负荷定流量范围内时，汽水分离器由于分离饱和蒸汽及饱和水，且要维持有一定的液位而工作在"湿态"：运行在直流工作范围时，汽水分离器在"干烧"而工作在"干态"。　　
　　疏水回收系统是超临界锅炉在低负荷工作时必需的另一个部件，它的作用是使锅炉安全可靠地启动和热损失zui小并可显著地延长分离器疏水阀的寿命。一般有带低负荷循环泵和带热交换器两类疏水回收系统，其疏水合格时送入除氧器回收工质和热量。
　　
　　1.3.3启动过程中汽、水受热面要进行冷、热态清洗
　　
　　汽包锅炉受热面在启动过程中一般不需要进行清洗，锅水中的杂质在运行中可以用排污的方法去除，从而保证汽水品质；而直流锅炉在运行中是不能排污的，进入直流锅炉的给水一次被蒸发成蒸汽，给水中的杂质一部分直接溶解于过热蒸汽中带往汽轮机，其余部分都沉积在锅炉受热面内壁，这对锅炉和汽轮机的安全和经济运行是很不利的。因此，在锅炉点火前和启动过程中，直流锅炉的汽水受热面都必须在一定流量下进行清洗，以保证合格的汽水品质。清洗包括启动点火前的冷态清洗和启动过程中的热态清洗
　　
　　1.3.4启动前锅炉要建立启动压力和启动流量
　　
　　启动压力是指直流锅炉在启动过程中水冷壁中工质具有的压力。启动压力升高，汽水比容差减小，锅炉水动力特性稳定，工质膨胀量小，并且易于控制膨胀过程；但启动压力愈高，对屏式过热器和再热器的保护不利。
　　
　　启动流量是指直流锅炉在启动过程锅炉的给水量，启动流量主要与下列因素有关：
　　
　　●水冷壁管屏中工质流动的稳定性：启动流量大，工质的质量流速也大，这对防止水动力特性不稳定、停滞、倒流，膜态沸腾等不安全因素是有利的。
　　
　　●受热面的冷却能力：启动流量大，对受热面的冷却效果好，能够保证在高热负荷区的受热面管子不致超温损坏。
　　
　　●前屏过热器的壁温及主蒸汽温度的控制：启动流量大要求燃料量也相应增加，但过热器的通流量是受到汽轮机的进汽量和大旁路通流量限制的。如果燃料量增加而过热器流量无法增加时，前屏过热器管壁会因冷却不好而超温，主蒸汽温度也难于控制。
　　
　　●启动损失：启动流量愈大，给水泵消耗的能量也愈大。启动分离器的排水量也愈多，既增加了启动分离器的负担，也增加了凝汽器的负担，同时，由于排水量多，启动热损失也增大。
　　
　　●启动分离器的切除：启动流量大，在燃料量不变的情况下，将使包覆管出口工质的焓值降低，造成包覆管出口王质和启动分离器出口的饱和蒸汽焓差增大，不利于等焓切换，在切除启动分离器的过程中，容易引起主蒸汽温度大幅度降低。
　　
　　综上所述，启动流量的选择，在保证水冷壁安全的前提下，应尽量选得小一些。一般纯直流锅炉选取的启动流量为额定蒸发量的25％～30％。
　　
　　1.3.5启动过程中的工质膨胀
　　
　　直流锅炉在启动过程中，随着加热的进行，出口工质状态发生着变化。直流锅炉受热面的加热、蒸发、过热三区段没有固定明确的分界点，各段受热面是在启动过程中逐渐形成的，整个过程有三个阶段。
　　
　　*阶段，工质加热阶段。在启动初期，全部受热面部都起加热水的作用。这个阶段中工质温度逐渐升高，而状态未发生变化。锅炉出口的热水量与给水量相等。
　　
　　第二阶段，工质膨胀阶段。随着炉膛热负荷的增大，当水冷壁内工质的温度达到饱和温度时就开始汽化，产生蒸汽，工质比容增大很多倍，例如，压力在6MPa时，蒸汽的比容是水比容的25倍；8MPa时，蒸汽比容是水比容的17.5倍。因此，引起局部压力升高，将汽化点后管内的水迅速排挤出去，使锅炉出口排出的工质流量大大超过给水量（即启动流量），这种现象称为工质的膨胀。当汽化点后受热面中的水全部被汽水混合物取代后，锅炉出口流量才回复到和给水量一致。此时，锅炉的全部受热面才分成水的加热和蒸发两个区段。
　　
　　第三个阶段，正常阶段。当锅炉出口工质变成过热蒸汽时，锅炉受热面就开始形成水的加热、蒸发和过热三个区段。蒸发量等于给水量，工质出口温度达到规定值。
　　
　　自然循环锅炉也有工质的膨胀，但由于汽包的作用，膨胀时只引起汽包水位的升高。因此，在锅炉点火前汽包水位应维持较低一些，以防满水。
　　
　　直流锅炉在启动过程中，如果对工质的膨胀过程控制不当，将会引起锅炉和启动分离器超压。
　　
　　2．超临界锅炉的启动控制
　　
　　如上所述，超临界锅炉的启动控制，关系到锅炉的安全和经济性。但是，两种启动系统的控制却是有所不同。
　　
　　2.1外置式分离器启动系统控制
　　
　　"启动"控制系统包括一大批用来操作这些阀门系统的数字和调整控制逻辑。从"扩容器运行"、汽轮机解列到"部分至全部负荷运行"、扩容器解列的启动和切换过程，有如下三种运行模式：
　　
　　1．冷清洗一这时候锅炉不点火。阀门202和241开启。所有其他的阀门均关闭。给水流量设置在大约15％一25％的zui小流量设定点，给水通过阻尼管道进入扩容器。在这种状况下，按照锅炉给水泵对给水所施加的功，给水将加热一段时间，这个操作会使扩容器溢流，为了防止这些水进入蒸汽系统，联锁保持阀门207、230、240和242关闭。扩容器液位高时联锁动作关闭205阀门。
　　
　　这个过程的目的是将水清洗到导电度小干1微欧。通过241阀门将全部给水流量导入凝汽器。全部的凝结水流量都经过化学除盐装置处理。这个过程一直持续到化验表明水的纯度可满足一下过程的要求为止。2．热清洗一此时锅炉可以点火并维持在一个较低燃烧率水平上。烟气的对流温度受到监控。点火后扩容器中压力上升，这样可在不产生扩容器溢流的情况下维持流量。扩容器产生蒸汽后，扩容器液位通过调整241阀门维持在设定点上。扩容器水位降低时，205阀门可以在联锁允许的情况下打开，允许打开205阀门的联锁条件是扩容器压力升高至大约2．07MPa。热清洗将持续至工质中的悬浮铁离子降至小于100pph。
　　
　　在对流烟气温度达到149℃时，207阀门打开。这时候工质在阻尼管道、一级过热器和207阀门范围内流动。在烟气温度达到大约204.4℃时，期待已久的203阀门可以打开。这时出于保持水质清洁的原因，其温度不应超过287.8℃，在287.7℃以下一定范围内的温度可以通过控制燃烧率达到自动控制。
　　
　　在扩容器压力达到827.4KPa时，如果需要的话，扩容器就可以向除氧器供汽。达到2.07MPa时，205阀门打开，使用扩容器蒸汽对二级过热器进行预热。同时，蒸汽路线经过210阀门。在扩容器压力达到3.448MPa时，汽机可以使用分别流经220阀门和240阀门进入高压加热器和除氧器的余汽进行冲转。这些蒸汽是来自202阀门工质，到扩容器的蒸汽再加上经过207阀门来自一级过热器出口的蒸汽。混合后的蒸汽流经205阀门和二级过热器到达汽轮机。
　　
　　3．在给水完成*清洗后，启动阶段可以开始了。汽轮机节流阀开到足以使汽轮机得到加热并冲转升速的开度。燃烧率调整到可以维持对流温度和扩容器压力。机组达到同步转速并逐）渐升负荷。通过打开201阀门，机组的负荷可以使用流径201阀门和205阀门并在扩容器压力降低后的蒸汽维持负荷。必须注意匹配分别来自205阀门和201阀门蒸汽的焓，以便在升负荷时获得平滑的焓升。
　　
　　由于207阀门关闭，所以201阀门需打开以维持所要求的蒸汽流量。通过201阀门的蒸汽占总量的比例和蒸汽总量均逐渐增加。避免蒸汽在二级过热器和汽轮机阀门人口处产生焓的波动（表现为温度的波动）是操作运行中较敏感的一部分。进入二级过热器的蒸汽是来自扩容器和201阀门两股蒸汽的混合。通过使用240阀门，扩容器压力可升高到大约6．895MPa的设定点。由节流压力程序去调整来自201阀门的给水流量命令及设定点压力。
　　
　　机组通过201阀门设定节流压力，随着负荷的升高，节流压力会高于扩容器压力，逆止阀关闭，切断205阀门这条蒸汽路径。此时汽轮机的全部进汽均来自201阀门。同时由于207和205阀门关闭，扩容器被解列。当201阀门的压力设定点达到大约6.895MPa，高于扩容器压力时，205阀门联锁关闭。
　　
　　201阀门继续增加进入汽轮机的流量直至全开。根据负荷信号命令200阀门打开。当200阀门打开时，201阀门的压降会很小，所以也使通过201阀门的流量降至很低值，系统将过热和再热喷水阀设定在大约50％的开度，这样他们可以同时在两个方向快速降温。
　　
　　随着锅炉的给水流量和燃烧军的增加，负荷升高，工质压力和温度也将升高至设计值。这时候要特别注意不能让蒸汽温度超过界限从而引起汽轮机温度急剧变化。通过切换阀门组合和控制阀门位置，整个起动过程的几个阶段的操作就自动地完成了。
　　
　　一般的控制回路包含如下的功能：
　　
　　●根据给水流量要求设置201阀门压力的程序
　　
　　●200阀门根据负荷由数字联锁脉冲打开，同时201阀门开到大于预先限定的开度。
　　
　　●通过一个来自对流烟气的前馈信号、一个来自一级过热器出口压力的超驰信号和一级过热器的出口温度控制207阀门的打开。
　　
　　●由一级过热器出口压力控制202阀门。
　　
　　●由241疏水阀控制扩容器水位。
　　
　　●根据扩容器水位的前馈信号和自除氧器水位的超驰信号，由230阀门控制除氧器压力。
　　
　　●由节流压力程序通过240阀门确定扩容器压力设定点。
　　
　　●根据扩容器压力的前馈信号由231阀门控制除氧压力。
　　
　　●*级高压加热器压力由220阀门控制。
　　
　　2.2内置式分离器启动系统控制
　　
　　图5为石洞口二厂600MW超临界压力螺旋管圈型直流锅炉启动系统图。ABB-CE超临界机组一般设计为滑压运行方式。在低负荷及锅炉启动时，锅炉运行在亚临界范围内。
　　
　　虽然与蒸汽参数没有直接关系，但是内置式汽水分离器运行在湿态和干态的控制是不同的，而且随着压力升高，湿干态转换更是内置式汽水分离器运行的一个显著特点。
　　
　　2.2.1内置式汽水分离器湿态运行
　　
　　如前所述，锅炉负荷小于35％MCR时，超I临界锅炉运行在zui小水冷壁流量，所产生的蒸汽要小于zui小水冷壁流量，汽水分离器湿态运行，汽水分离器中多于的饱和水通过汽水分离器液位控制系统控制排出。控制简图见图10。　　
　　2.2.2内置式汽水分离器干态运行
　　
　　当锅炉负荷大于35％以上时，锅炉产生的蒸汽大于zui小水冷壁流量，过热蒸汽流过汽水分离器，此时汽水分离器中没有水，为干式运行。汽水分离器出口或*级过热器出口蒸汽温度，由给水流量/蒸汽温度控制器以及锅炉负荷指令的前馈信号控制，即由汽水分离器湿态时的液位控制转为蒸汽温度控制。控制简图见图　　
　　2.2.3汽水分离器"湿干态"运行转换
　　
　　如前所述，在"湿态"运行过程中锅炉的控制方式为分离器水位及维持启动给水流量；在"干态"运行过程中锅炉控制方式为温度控制和给水流量控制，在两态转换过程中可能会发生蒸汽温度变化。故分离器两态转换过程中必须保持蒸汽温度稳定。
　　
　　图12表示SULZER公司汽水分离器由"湿"态（液位控制）到"干"态（温度控制）的转换简图。根据SULZER公司的控制概念，"湿干态"转换时先增加锅炉的燃烧率，然后增加给水量。在zui小给水流量下燃烧率的增加使饱和蒸汽量增加而饱和水量减少，此时图10的液位控制器控制汽水分离器的水位。当汽水分离器入口"湿蒸汽"的焓值达到"干"饱和蒸汽焓值时，流进汽水分离器得为"干"饱和蒸汽，汽水分离器液位控制阀因没有饱和水而关闭。
　　
　　随着燃烧率的进一步增加，使流经汽水分离器的蒸汽逐步成为过热蒸汽，图11中的温度控制器因蒸汽温度未达到设定点而不起作用。当蒸汽温度随着燃烧率持续增加而超过设定点，图11中的温度控制器起作用，同时流量控制器控制锅炉给水流量，实现了由湿态时的液位控制到干态时得温度和给水流量控制的平稳转换。　　
　　3、超临界机组的闭环控制
　　
　　超临界锅炉的蓄热能力相对较小，因此超临界机组的闭环控制系统有其自己的特点。主要表现在超临界锅炉的给水控制系统和温度控制系统，以及超临界机组的机炉协调控制系统。
　　
　　3.1超临界锅炉的控制特点
　　
　　3.1.1超临界锅炉控制与亚临界汽包锅炉基本差别
　　
　　从控制的角度来看，超临界锅炉和亚临界直流锅炉没有多大差别，因为它们的汽水流程基本相同，其区别主要在于蒸汽压力提高。
　　
　　汽包锅炉中，汽包把汽水流程分隔为三部分，加热段，蒸发段和过热段，三段受热面的位置和面积是固定不变的。在给水流量变化时，仅影响汽包水位，不影响蒸汽压力和温度，而燃料量变化时，仅改变蒸汽流量和蒸汽压力，对蒸汽温度影响不大。因此给水、燃烧、蒸汽温度控制系统是可以相对独立的。可以通过控制给水流量、燃烧率、喷水流量分别控制汽包水位，蒸汽流量和蒸汽压力。
　　
　　超临界锅炉没有汽包，又没有炉水小循环回路。给水是一次性流过加热段、蒸发段和过热段，三段受热面没有固定分界线，当给水流量或燃料量发生变化时，三段受热面的吸热比例将发生变化，锅炉出口汽温，以及蒸汽流量和压力都将发生变化。因此给水、汽温，燃烧控制系统是密切相关，不能独立的，某一控制系统投入与否将影响另一控制系统的性能，这给控制系统的设计和整定增加了复杂性。
　　
　　汽包锅炉过热蒸汽温度是通过改变蒸发受热面和过热受热面之间的吸热比例来实现的。由于受热面是固定的，喷水可作为主要控制手段，在锅炉结构确定后，过热蒸汽温度的控制范围受到喷水流量的限制。
　　
　　超临界锅炉则不同，它没有固定的过热受热面，进入过热受热面的工质热焓也是不固定的，过热蒸汽温度主要决定于燃料量与给水流量之比率，由于只要这个比例正确，受热面吸热量比率总能自动调正到要求的状态，因此可以在很宽的负荷范围内得到要求的蒸汽温度。
　　
　　所有锅炉都要有一个在zui低燃烧率时zui小的水冷壁给水流量，以防止水冷壁过热。对汽包炉，是通过汽包和水冷壁间强制或自然循环来保证的，对超临界锅炉，用起动旁路系统和少量给水再循环来实现的，因此在超临界机组起动和低负荷运行期间，在汽机负菏（蒸汽流量）达到zui小给水流量以前，控制系统必须把蒸汽压力和给水控制延伸到起动旁路系统伐门。
　　
　　3.1.2超临界锅炉控制特点
　　
　　超临界锅炉在稳定运行期间，必须维持某些比率为常数，在变动工况时必须使这些比率按一定规律变化，以便得到稳定的控制，而在起动和低负荷运行时，要求大幅度地改变这些比率，以得到宽范围的控制。这些比率是：
　　
　　●给水流量／蒸汽流量：因为给水系统和蒸汽系统是直接连通的，给水流量和蒸汽流量比率的偏差过大将导致较大的汽压波动，又由于超临界锅炉存贮能力较小，给水流量与蒸汽流量的比率，在锅炉负荷增加时必须限制。
　　
　　●热量输入／给水流量（即煤水比）：在稳定运行工况，煤水比必须维持不变以保证过热器出口汽温为设计值。而在变动工况下，煤水比必须按一定规律改变，以便既充分利用锅炉蓄热能力，又按要求增减燃料，把锅炉热负荷调到与新的机组负荷相适应的水平。
　　
　　●喷水流量／给水流量，超临界锅炉仅能够瞬时快速改变汽温，但不能始终起到维持汽温的作用，因为过热受热面的长度和热焓都是不固定的。为了保持通过改变喷水流量来校正汽温的能力，控制系统必须不断地把喷水流量和总给水流量之比恢复到设计的百分数。
　　
　　总之，超临界锅炉控制系统要比亚临界汽包炉更复杂，在启动工况下要求更多地采用变参数、变定值技术，所有控制功能应在前馈技术的基础上完成，并要求连续地校正控制系统的增益。在控制系统设计时应事先考虑工艺过程内部的相互作用，采取合理的前馈、变定值、变增益、变参数控制策略，而不是象通常那样，仅根据偏差采取反馈控制策略。
　　
　　3.2机组协调控制系统
　　
　　超临界机组的蓄热能力相对较小，因而，表现出锅炉跟随系统的局限性。解决这个问题需改进协调控制系统。
　　
　　和亚临界的汽包锅炉机组一样，超临界机组的协调控制系统的基本目标是将锅炉和汽轮发电机作为一个整体操作运行，锅炉和汽机的控制指令，既应考虑稳态偏差也要考虑动态偏差。为了在机组负荷变化时机炉同时响应，机组负荷指令要作为前馈信号分别送到锅炉和汽机的主控系统，以便将过程控制变量（机组发电量、蒸汽压力、烟气含氧量、炉膛风量和蒸汽温度）维持在一个可接受的限度内。
　　
　　图13所示为一个超临界机组的协调控制系统框图。汽轮机调节汽门不参与负荷调整，相反负荷由流量来调整。升负荷或降负时，流量由锅炉给水泵改变。也就是说，代表发电量命令的ULD信号，直接发送到汽轮机调节汽门，有效地改变机组发电量的*途径就是改变锅炉的能量输出。　　
　　如果在所要求的输出和实际的发电量之间存在偏差，则将偏置锅炉和汽轮机命令，重新校正由于循环系统变化后的系统。同样，节流压力误差用来校正蒸汽生成量和蒸汽使用量之间的平衡。为补偿锅炉和汽轮机不同的响应时间，这两个误差信号作为一个过渡过程变量使用，以便于利用锅炉蓄能变化使汽轮机快速响应，从而使发电量误差减到zui小。
　　
　　协调控制系统设计不仅要完成定压运行，而且还要完成滑压运行。超临界直流炉的压力由汽轮机阀门控制，开始这个阀门作为前压调节阀门方式运行。汽轮机阀门控制的*变量就是节流压力。对于大多数超临界机组，这个压力大约为24．13MPa。在正常运行（大于30％）时，这些阀门用于控制锅炉压力。阀门关小压力升高，阀门开大压力降低。
　　
　　在定压运行时，机组启动后的全部负荷范围内，协调控制系统将节流压力调整到一个固定的设定点：机组负荷升高时，汽轮机调速器开大。在负荷产生瞬时波动时，定压运行方式使锅炉有能力在不对过多的过程变量进行调整的情况下更有效地做出反应。
　　
　　在滑压运行方式下，节流压力按负荷成直线斜率变化，汽轮机调速器在整个直线斜率调节范围内固定在一个精细调整的开度位置（正常时为90％开）。10％的裕量允许用来缓冲机组负荷的变化。汽轮机调速器的位置在机组负荷按照ULD变化率而改变时会受到暂态影响。
　　
　　*锅炉负菏要求
　　
　　锅炉负荷要求来自如图13所示的能量需求运算，并经PID控制作用以维持主蒸汽压力。能量要求信号经过修正。在锅炉基本方式下，锅炉负荷要求由运行人员手动预置，并且锅炉基本跟踪算法为UMS提供变化率和限制功能。当在锅炉基本方式下运行时，这个跟踪算法也为升负荷和降负荷工况时提供负荷的再平衡功能。在负荷按斜线变化时，主蒸汽压力值可以由运行人员调整。
　　
　　在将锅炉负荷要求命令用于给水、燃料和空气流量控制时，要经过RB运算和负荷限制调节器，以确保紧急状况下能修改锅炉负荷要求。如果机组的运行负荷水平高于由RB运算监视的辅机的能力，系统将会发生RB。这些辅机包括送风机、锅炉给水泵、锅炉给水前置泵和凝结水泵。给水／燃烧率命令限制控制器用来保持给水燃烧率需求之间的平衡。根据这个运算所采取的任何校正动作将通过逻辑与锅炉基本跟踪或汽机调速器控制策略（取决于运行方式）结合在一起，去维持给水和燃烧率需求之间的平衡。
　　
　　*燃烧串需求命令
　　
　　如图13所示，燃烧率命令来自于锅炉负荷命令，并经一个串级控制回路修正以维持过热器出口平均温度，水冷壁出口温度作为这种控制方式内部回路的一个过程变量。过热器出口汽温没定点是受运行人员调整的高限限制的汽轮机*级压力的函数。
　　
　　一个自适应调整算法用来按照具体的热量对PID运算的内部回路修改比例系数并重新设置增益。汽轮机*级压力前馈具有斜线调整功能并用在PID运算的外环。
　　
　　在使用燃烧率命令对燃料和风量进行控制之前，一个命令限制控制器用来保持燃料与风量之间的平衡；根据这种运算所采取的任何一个校正动作将通过逻辑运算后与锅炉负荷限制控制器相连，以维持给水和燃烧率之间的平衡。
　　
　　*蒸汽温度控制
　　
　　直流锅炉从水到饱和蒸汽再到过热蒸汽是一个闭合回路，实际上，整个锅炉的受热面划分为炉膛受热面部分和过热器受热面部分，这两部分受热面在运行中的受热区域经常发生改变。所以蒸汽温度控制和锅炉控制必须融合在一起。
　　
　　通过使用并行的流量控制回路，锅炉负荷命令改变燃料，助燃空气和给水流量。这个命令信号是由协调控制系统提供的。通过调整风量和燃料量的比例控制锅炉燃烧。对于四角喷燃炉的磨煤机组，蒸汽温度控制通过控制燃烧器摆角和对过热器和再热器喷水减温得以实现。超临界压力直流炉的过热器出口温度由燃烧率控制，燃烧率升高时过热器出口温度升高，燃烧率降低时过热器出口汽温降低。虽然这是一种很有效的控制过热器汽温的办法，但对于平稳运行来说其校正温度偏差的响应时间太长。为在工况瞬变时获得对蒸汽温度控制的快速响应，采用了常规的在过热器各级之间使用喷水减温的并行控制。但zui终温度控制还是通过平衡燃烧率和给水量完成的。
　　
　　4、结束语
　　
　　通过二十几年来技术引进和不断的研究和开发，我国在亚临界机组的控制技术方面正在跟上世界控制技术的发展。但在超临界机组及其控制技术方面我们远远地落后。我们应该以积极的态度去探索和研究超临界机组的特性和控制技术，为我国在不久的将来能设计、制造、安装和运行自己的超临界机组，打下良好的基础。