CN101825005A - 一种火力发电机组中高压旁路的运行控制方法 - Google Patents
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Abstract
火力发电机组中高压旁路的运行控制方法，其特征在于：根据火力发电机组的运行工况将高压旁路的运行模式划分为以下四种：机组启动模式、机组正常运行跟踪模式、停机不停炉模式、停炉模式，其中机组启动模式又根据锅炉不同的运行要求分为三个阶段：机组第一启动模式、机组第二启动模式和机组第三启动模式。使用本发明提供的方法，可以根据机组不同运行阶段来控制高压旁路阀的开/闭及阀位开度，进一步保证锅炉主蒸汽压力平滑上升、稳定运行及平滑下降，同时还能控制锅炉快速提高蒸汽温度使之与气轮机汽缸金属温度较快地相匹配，适应机组定压运行和滑压运行复合方式，从而缩短机组启动时间和减少蒸汽向空排放，减少汽机寿命损耗，实现机组的最佳启动。
Description
技术领域
本发明涉及火力发电机组的运行控制领域，具体涉及一种火力发电机组中高压旁路的运行控制方法。
背景技术
火力发电的原理一般为：采用煤炭、石油、天然气、煤气等燃料作为燃料，利用传送技术，向锅炉输送经处理过的燃料，燃料燃烧加热锅炉使锅炉中的水变为水蒸汽，经一次加热之后，水蒸汽进入高压缸，为了提高热效率，应对水蒸汽进行二次加热，水蒸汽进入中压缸，通过利用中压缸的蒸汽去推动汽轮机的叶片转动从而带动发电机发电。从中压缸引出蒸汽进入对称的低压缸，已经作过功的蒸汽一部分从中间段抽出供给炼油、化肥等兄弟企业，其余部分流经凝汽器水冷，成为40度左右的饱和水作为再利用水，40度左右的饱和水经过凝结水泵，经过低压加热器到除氧器中，此时为160度左右的饱和水，经过除氧器除氧，利用给水泵送入高压加热器中，其中高压加热器利用再加热蒸汽作为加热燃料，最后流入锅炉进行再次利用，以上就是一次生产流程。
因此，一般火力发电机组会包括锅炉、高压缸、中压缸、低压缸、汽轮机、发电机、凝汽器、凝结水泵、低压加热器、除氧器、给水泵、高压加热器这些设备。
火力发电机组的旁路系统是火电机组重要的辅助设备，旁路系统对电厂安全和经济运行影响较大，火力发电机组的旁路系统目前一般是采用高压旁路和低压旁路二级串联配置，旁路系统中高压旁路是把来自锅炉过热器的蒸汽排到再热器，低压旁路再把再热器的蒸汽排到凝汽器。旁路系统主要是协调锅炉和汽轮机用汽量之间的不平衡。在机组启动期间，对过热器和再热器系统预热、加快启动速度。在机组甩负荷时，将剩余蒸汽通过旁路系统，使锅炉瞬变过渡工况运行稳定。旁路系统不仅能缩短启动时间，且能使锅炉直接进入纯直流状态运行，有利于热态启动机炉蒸汽参数的配合，锅炉侧设置旁路系统，能确保汽轮机启动的蒸汽品质，大大减轻汽轮机固体颗粒侵蚀。
但目前现有技术中火力发电机组的旁路系统大部分只使用了启动疏水功能，并没有起到跳机保持锅炉继续运行的作用。即使是机组启动期间，旁路系统往往也无法投入自动控制，以至于导致旁路蜕化成为锅炉和汽轮机的大疏水门。
但对于大容量超超临界压力机组，为防止汽轮机的颗粒物侵蚀；更好的匹配主汽和汽轮机厚重部件(如阀门体、高中压转子)的温度，减少热应力；冲洗锅炉的氧化皮，旁路系统的作用又重新得到重视。以本申请申请人所在单位的二期火力发电机组为例，汽轮机为上海汽轮机有限公司和西门子联合设计制造的N1000-26.25/600/600(TC4F)型超超临界汽轮机，该型汽轮机采用高中压缸联合启动，因此机组在各种工况下(冷态、温态、热态和极热态)启动都必须投入旁路系统，并且必须开发出一种较好的旁路系统自动控制方式，自动调节旁路系统中的旁路阀的开度，从而根据机组不同运行阶段来控制锅炉主蒸汽压力平滑上升、稳定运行及平滑下降，以及控制锅炉快速提高蒸汽温度使之与气轮机汽缸金属温度较快地相匹配，适应机组定压运行和滑压运行复合方式，从而缩短机组启动时间和减少蒸汽向空排放，减少汽机寿命损耗，实现机组的最佳启动；并且当外界电网或汽轮发电机组发生故障跳闸，旁路系统可迅速开启，保持锅炉运行，机组随时能重新并网恢复正常运行。传统的旁路控制策略显然已无法满足，开发一种新的控制策略势在必行。而旁路系统中，高压旁路的控制，主要是对高压旁路阀的自动开/闭、及其开度的控制，高压旁路中高压旁路阀的控制尤为关键，高压旁路阀的控制最终目的是为了调节锅炉的主蒸压力。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种新的火力发电机组中高压旁路的运行控制方法，该方法能根据机组不同运行阶段来控制高压旁路阀的开/闭及阀位开度，进一步保证锅炉主蒸汽压力平滑上升、稳定运行及平滑下降。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该火力发电机组中高压旁路的运行控制方法，其特征在于：根据火力发电机组的运行工况将高压旁路的运行模式划分为以下四种：机组启动模式、机组正常运行跟踪模式、停机不停炉模式、停炉模式，其中机组启动模式又根据锅炉不同的运行要求分为三个阶段：机组第一启动模式、机组第二启动模式和机组第三启动模式，以下为每种不同运行模式的触发条件、转换条件以及在该运行模式下对高压旁路中高压旁路阀的开度控制策略：
A、机组第一启动模式：
触发条件：锅炉有火。
转换条件：满意以下条件中的任意一条即可。
(1)、锅炉有火信号消失；
(2)、高压旁路进入机组第二启动模式；
(3)、高压旁路进入机组第三启动模式；
(4)、高压旁路进入机组正常运行跟踪模式；
(5)、高压旁路进入停机不停炉模式；
(6)、发电机并网。
高压旁路阀开度控制策略：高压旁路阀保持关闭。
B、机组第二启动模式：
触发条件：满意以下条件中的任意一条即可。
(1)、锅炉点火10～15分钟后；
(2)、锅炉热度达到锅炉蓄热设定值；
转换条件：满意以下条件中的任意一条即可：
(1)、锅炉点火信号消失；
(2)、高压旁路进入机组第三启动模式；
(3)、高压旁路进入机组正常运行跟踪模式；
(4)、高压旁路进入停机不停炉模式。
高压旁路阀开度控制策略：打开高压旁路阀，同时限制高压旁路阀的阀位开度，将高压旁路阀的阀位开度限制在2％～17％。
C、机组第三启动模式：
触发条件：机组第二启动模式维持了5～15分钟。
转换条件：满意以下条件中的任意一条即可：
(1)、锅炉点火信号消失；
(2)、高压旁路进入机组正常运行跟踪模式；
(3)、高压旁路进入停机不停炉模式。
高压旁路阀开度控制策略：打开高压旁路阀，同时将高压旁路阀的阀位开度最小开度不小于8％，最大开度不超过50％～100％，从而使锅炉主蒸汽压力逐步提升至汽轮机的冲转压力。
D、机组正常运行跟踪模式：
触发条件：同时满意以下条件才触发。
(1)、高压旁路阀的阀位开度小于1％～5％；
(2)、锅炉已点火；
(3)、汽轮机数字式电液控制系统DEH发出锅炉全部蒸汽进入汽轮机的信号；
转换条件：满意以下条件中的任意一条即可。
(1)、汽轮机跳闸；
(2)、发电机跳闸；
(3)、高压旁路进入停机不停炉模式。
高压旁路阀开度控制策略：将高压旁路阀的阀位开度逐渐关小，直至全关后保持，当锅炉的主蒸汽压力突然串升时再打开高压旁路阀，直至锅炉主蒸汽压力等于汽轮机的冲转压力。
E、停机不停炉模式：
触发条件：同时满意以下条件才触发。
(1)、高压旁路阀已经进入机组正常运行跟踪模式；
(2)、汽轮机数字式电液控制系统DEH的全部锅炉蒸汽进入汽轮机的信号消失。
转换条件：
汽轮机数字式电液控制系统DEH发出锅炉全部蒸汽进入汽轮机的信号；
高压旁路阀开度控制策略：首先打开高压旁路阀，并将高压旁路阀的阀位开度调为100％，然后逐步减小高压旁路阀的阀位开度，从而使锅炉主蒸汽压力逐步下滑至汽轮机再次冲转的压力，当锅炉主蒸汽压力下滑至汽轮机再次冲转的压力时，保持高压旁路阀的阀位开度。
F、停炉模式
触发条件：锅炉点火信号消失。
高压旁路阀开度控制策略：打开高压旁路阀，使锅炉主蒸汽压力下滑至一预先设定的目标值时关闭高压旁路阀，或者打开高压旁路阀后，直至锅炉完全消压时关闭高压旁路阀。
当机组出现某些异常工况时，若不能及时开启高压旁路，将会导致锅炉严重超压，作为改进，所述高压旁路中的高压旁路阀采用快开型的蒸汽调节阀，该快开型的蒸汽调节阀的快开触发条件为：满足以下任何一个条件即将所述快开型的蒸汽调节阀快速打开。
a、汽轮机跳闸；
b、发电机出口开关跳闸；
c、锅炉主蒸汽压力大于锅炉最大允许运行值；
d、锅炉主蒸汽流量大于50％，高压旁路处于所述机组正常运行跟踪模式，锅炉主蒸汽压力比压力设定值高1.5～2.5MPa；
e、锅炉主蒸汽流量大于50％，高压旁路处于所述停机不停炉模式，锅炉主蒸汽压力比压力设定值高1.5～2.5MPa。
再改进，当出现以下工况，锁闭高压旁路阀的调节开启，高压旁路阀将起安全门作用：
a、低压旁路快关动作；
b、主汽温度大于冷再管道金属许用温度时给水泵全停；
c、低压旁路系统故障。
再改进，所述停炉模式又可以分为停炉备用模式和停炉检修模式：
停炉备用模式时，先打开高压旁路阀，当锅炉主蒸汽压力下滑至一预先设定的目标值时关闭高压旁路阀。
停炉检修模式时，先打开高压旁路阀，直至锅炉完全消压时关闭高压旁路阀。
与现有技术相比，本发明的优点在于：使用本发明提供的方法，可以根据机组不同运行阶段来控制高压旁路阀的开/闭及阀位开度，进一步保证锅炉主蒸汽压力平滑上升、稳定运行及平滑下降，同时还能控制锅炉快速提高蒸汽温度使之与气轮机汽缸金属温度较快地相匹配，适应机组定压运行和滑压运行复合方式，从而缩短机组启动时间和减少蒸汽向空排放，减少汽机寿命损耗，实现机组的最佳启动；并且当外界电网或汽轮发电机组发生故障跳闸，旁路系统可迅速开启，保持锅炉运行，机组随时能重新并网恢复正常运行。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
本发明提供了一种火力发电机组中高压旁路的运行控制方法，其是根据火力发电机组的运行工况将高压旁路的运行模式划分为以下五种：机组启动模式、机组正常运行跟踪模式、停机不停炉模式、停炉模式，其中机组启动模式又根据锅炉不同的运行要求分为三个阶段：机组第一启动模式、机组第二启动模式和机组第三启动模式，停炉模式又分为停炉备用模式和停炉检修模式，以下为每种不同运行模式的触发条件、转换条件以及在该运行模式下对高压旁路中高压旁路阀的开度控制策略：
A、机组第一启动模式：
触发条件：锅炉有火时，高压旁路立刻进入机组第一启动模式。
转换条件：满意以下条件中的任意一条即可，即当满足以上任一条件时，高压旁路不再执行机组第一启动模式时高压旁路阀开度的控制策略；
(1)、锅炉有火信号消失；
(2)、高压旁路进入机组第二启动模式；
(3)、高压旁路进入机组第三启动模式；
(4)、高压旁路进入机组正常运行跟踪模式；
(5)、高压旁路进入停机不停炉模式；
(6)、发电机并网。
高压旁路阀开度控制策略：高压旁路阀保持关闭，防止带走锅炉蓄热。
B、机组第二启动模式：
触发条件：满意以下条件中的任意一条，高压旁路立刻进入机组第二启动模式：
(1)、锅炉点火10～15分钟后；
(2)、锅炉热度达到锅炉蓄热设定值，这里锅炉蓄热设定值是根据每台不同型号的锅炉进行设定的，一般为该类型锅炉的一个固定参数指标。
转换条件：满意以下条件中的任意一条即可。
(1)、锅炉点火信号消失；
(2)、高压旁路进入机组第三启动模式；
(3)、高压旁路进入机组正常运行跟踪模式；
(4)、高压旁路进入停机不停炉模式。
即当满足以上任一条件时，高压旁路不再执行机组第二启动模式时高压旁路阀开度的控制策略。
高压旁路阀开度控制策略：打开高压旁路阀，同时限制高压旁路阀的阀位开度，将高压旁路阀的阀位开度限制在2％～17％，既能防止再热器干烧，又能避免锅炉蓄热过度的丧失。
C、机组第三启动模式：
触发条件：机组第二启动模式维持了5～15分钟，高压旁路立刻进入机组第三启动模式。
转换条件：满意以下条件中的任意一条即可，即当满足以上任一条件时，高压旁路不再执行机组第三启动模式时高压旁路阀开度的控制策略。
(1)、锅炉点火信号消失；
(2)、高压旁路进入机组正常运行跟踪模式；
(3)、高压旁路进入停机不停炉模式。
高压旁路阀开度控制策略：打开高压旁路阀，同时将高压旁路阀的阀位开度最小开度不小于8％，最大开度不超过50％～100％，从而使锅炉主蒸汽压力逐步提升至汽轮机的冲转压力。
D、机组正常运行跟踪模式：
触发条件：同时满意以下条件才触发，即同时满足以下条件，高压旁路才进入机组正常运行跟踪模式。
(1)、高压旁路阀的阀位开度小于1％～5％；
(2)、锅炉已点火；
(3)、汽轮机数字式电液控制系统DEH发出锅炉全部蒸汽进入汽轮机的信号；汽轮机数字式电液控制系统DEH采用现有火力发电机组中的常规技术。
转换条件：满意以下条件中的任意一条，高压旁路不再执行机组正常运行跟踪模式时高压旁路阀开度的控制策略：
(1)、汽轮机跳闸；
(2)、发电机跳闸；
(3)、高压旁路进入停机不停炉模式。
高压旁路阀开度控制策略：将高压旁路阀的阀位开度逐渐关小，直至全关后保持，当锅炉的主蒸汽压力突然串升时再打开高压旁路阀，直至锅炉主蒸汽压力等于汽轮机的冲转压力；此时为滑压运行。
E、停机不停炉模式：
触发条件：同时满意以下条件才触发，即同时满足以下两个条件时高压旁路才进入停机不停炉模式。
(1)、高压旁路阀已经进入机组正常运行跟踪模式；
(2)、汽轮机数字式电液控制系统DEH的全部锅炉蒸汽进入汽轮机的信号消失；汽轮机数字式电液控制系统DEH采用现有火力发电机组中的常规技术。
转换条件：汽轮机数字式电液控制系统DEH发出锅炉全部蒸汽进入汽轮机的信号。
高压旁路阀开度控制策略：首先打开高压旁路阀，并将高压旁路阀的阀位开度调为100％，然后逐步减小高压旁路阀的阀位开度，从而使锅炉主蒸汽压力逐步下滑至汽轮机再次冲转的压力，当锅炉主蒸汽压力下滑至汽轮机再次冲转的压力时，保持高压旁路阀的阀位开度。
F、停炉备用模式
触发条件：锅炉点火信号消失。
高压旁路阀开度控制策略：先打开高压旁路阀，当锅炉主蒸汽压力下滑至一预先设定的目标值时关闭高压旁路阀，这样旁路系统可以使锅炉维持较高的主蒸汽压力，避免锅炉热量损失，可以尽快重新投入使用。
G、停炉检修模式：
触发条件：锅炉点火信号消失。
高压旁路阀开度控制策略：先打开高压旁路阀，直至锅炉完全消压时关闭高压旁路阀。
另外，当机组出现某些异常工况时，若不能及时开启高压旁路，将会导致锅炉严重超压，因此高压旁路中的高压旁路阀采用快开型的蒸汽调节阀，该快开型的蒸汽调节阀的快开触发条件为：满足以下任何一个条件即将所述快开型的蒸汽调节阀快速打开。
a、汽轮机跳闸；
b、发电机出口开关跳闸；
c、锅炉主蒸汽压力大于锅炉最大允许运行值；
d、锅炉主蒸汽流量大于50％，高压旁路处于所述机组正常运行跟踪模式，锅炉主蒸汽压力比压力设定值高1.5～2.5MPa；
e、锅炉主蒸汽流量大于50％，高压旁路处于所述停机不停炉模式，锅炉主蒸汽压力比压力设定值高1.5～2.5MPa。
再次，当出现以下工况，锁闭高压旁路阀的调节开启，当高压旁路阀作为安全门使用：a、低压旁路快关动作；b、主汽温度大于冷再管道金属许用温度时给水泵全停；c、低压旁路系统故障。
Claims (4)
1.一种火力发电机组中高压旁路的运行控制方法，其特征在于：根据火力发电机组的运行工况将高压旁路的运行模式划分为以下四种：机组启动模式、机组正常运行跟踪模式、停机不停炉模式、停炉模式，其中机组启动模式又根据锅炉不同的运行要求分为三个阶段：机组第一启动模式、机组第二启动模式和机组第三启动模式，以下为每种不同运行模式的触发条件、转换条件以及在该运行模式下对高压旁路中高压旁路阀的开度控制策略：
A、机组第一启动模式：
触发条件：锅炉有火。
转换条件：满意以下条件中的任意一条即可：
(1)、锅炉有火信号消失；
(2)、高压旁路进入机组第二启动模式；
(3)、高压旁路进入机组第三启动模式；
(4)、高压旁路进入机组正常运行跟踪模式；
(5)、高压旁路进入停机不停炉模式；
(6)、发电机并网。
高压旁路阀开度控制策略：高压旁路阀保持关闭。
B、机组第二启动模式：
触发条件：满意以下条件中的任意一条即可。
(1)、锅炉点火10～15分钟后；
(2)、锅炉热度达到锅炉蓄热设定值。
转换条件：满意以下条件中的任意一条即可。
(1)、锅炉点火信号消失；
(2)、高压旁路进入机组第三启动模式；
(3)、高压旁路进入机组正常运行跟踪模式；
(4)、高压旁路进入停机不停炉模式；
高压旁路阀开度控制策略：打开高压旁路阀，同时限制高压旁路阀的阀位开度，将高压旁路阀的阀位开度限制在2％～17％。
C、机组第三启动模式：
触发条件：机组第二启动模式维持了5～15分钟。
转换条件：满意以下条件中的任意一条即可。
(1)、锅炉点火信号消失；
(2)、高压旁路进入机组正常运行跟踪模式；
(3)、高压旁路进入停机不停炉模式。
高压旁路阀开度控制策略：打开高压旁路阀，同时将高压旁路阀的阀位开度最小开度不小于8％，最大开度不超过50％～100％，从而使锅炉主蒸汽压力逐步提升至汽轮机的冲转压力。
D、机组正常运行跟踪模式：
触发条件：同时满意以下条件才触发。
(1)、高压旁路阀的阀位开度小于1％～5％；
(2)、锅炉已点火；
(3)、汽轮机数字式电液控制系统DEH发出锅炉全部蒸汽进入汽轮机的信号。
转换条件：满意以下条件中的任意一条即可。
(1)、汽轮机跳闸；
(2)、发电机跳闸；
(3)、高压旁路进入停机不停炉模式。
高压旁路阀开度控制策略：将高压旁路阀的阀位开度逐渐关小，直至全关后保持，当锅炉的主蒸汽压力突然串升时再打开高压旁路阀，直至锅炉主蒸汽压力等于汽轮机的冲转压力。
E、停机不停炉模式：
触发条件：同时满意以下条件才触发。
(1)、高压旁路阀已经进入机组正常运行跟踪模式；
(2)、汽轮机数字式电液控制系统DEH的全部锅炉蒸汽进入汽轮机的信号消失。
转换条件：
汽轮机数字式电液控制系统DEH发出锅炉全部蒸汽进入汽轮机的信号；
高压旁路阀开度控制策略：首先打开高压旁路阀，并将高压旁路阀的阀位开度调为100％，然后逐步减小高压旁路阀的阀位开度，从而使锅炉主蒸汽压力逐步下滑至汽轮机再次冲转的压力，当锅炉主蒸汽压力下滑至汽轮机再次冲转的压力时，保持高压旁路阀的阀位开度。
F、停炉模式
触发条件：锅炉点火信号消失。
高压旁路阀开度控制策略：打开高压旁路阀，使锅炉主蒸汽压力下滑至一预先设定的目标值时关闭高压旁路阀，或者打开高压旁路阀后，直至锅炉完全消压时关闭高压旁路阀。
2.根据权利要求1所述的火力发电机组中高压旁路的运行控制方法，其特征在于：所述高压旁路中的高压旁路阀采用快开型的蒸汽调节阀，该快开型的蒸汽调节阀的快开触发条件为：满足以下任何一个条件即将所述快开型的蒸汽调节阀快速打开。
a、汽轮机跳闸；
b、发电机出口开关跳闸；
c、锅炉主蒸汽压力大于锅炉最大允许运行值；
d、锅炉主蒸汽流量大于50％，高压旁路处于所述机组正常运行跟踪模式，锅炉主蒸汽压力比压力设定值高1.5～2.5MPa；
e、锅炉主蒸汽流量大于50％，高压旁路处于所述停机不停炉模式，锅炉主蒸汽压力比压力设定值高1.5～2.5MPa。
3.根据权利要求1所述的火力发电机组中高压旁路的运行控制方法，其特征在于：当出现以下工况，锁闭高压旁路阀的调节开启：
a、低压旁路快关动作；
b、主汽温度大于冷再管道金属许用温度时给水泵全停；
c、低压旁路系统故障。
4.根据权利要求1所述的火力发电机组中高压旁路的运行控制方法，其特征在于：所述停炉模式又可以分为停炉备用模式和停炉检修模式：
停炉备用模式时，先打开高压旁路阀，当锅炉主蒸汽压力下滑至一预先设定的目标值时关闭高压旁路阀。
停炉检修模式时，先打开高压旁路阀，直至锅炉完全消压时关闭高压旁路阀。
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