CN106382652A - 发电机组辅机故障时的燃料控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及火电厂发电自动控制领域，尤其涉及一种辅机故障时的燃料控制。一种发电机组辅机故障时的燃料控制方法，当辅机发生故障时设定故障中机组目标负荷，按照如下两条规则顺序切除燃烧层，直到机组负荷实际值等于故障中机组目标负荷：规则一、切除优先级为COG燃烧层>BFG燃烧层>煤粉燃烧层，上一优先级的燃烧层全部被切除后再切除下一优先级的燃烧层；规则二、COG燃烧层有多层处于工作状态时自上而下顺序切除，BFG燃烧层有多层处于工作状态时自上而下顺序切除，煤粉燃烧层有多层处于工作状态时自下而上顺序切除。本发明将减负荷目标与混烧率相结合，并合理设定了切除的优先级，平稳地把负荷降低到机组出力允许范围内，确保机组的安全稳定运行。

Description

发电机组辅机故障时的燃料控制方法

技术领域

本发明涉及火电厂发电自动控制领域，尤其涉及一种辅机故障时的燃料控制。

背景技术

随着电力技术的不断发展，自动化控制技术在电站控制领域得到了广泛的应用，火电厂发电机组的装机容量越来越大，机组运行参数的控制要求相应提高，对机组自动调节和故障处理能力也提出了较高的要求，仅仅靠运行人员的操作难以满足机组故障工况下的快速响应及处理的要求。火电厂发电机组的辅机故障减负荷功能，是指机组主要辅机（如送风机、引风机、汽动给水泵等）故障跳闸造成机组实际所发功率受到限制时，为适应设备出力，自动控制系统强制将机组负荷减到仍在运行的辅机所能承受的负荷目标值。辅机故障减负荷功能的目的是在辅机发生故障后，通过机组各控制子系统如协调控制系统（简称MCS）、锅炉辅机顺控系统（简称SCS-B）、燃烧器管理系统（简称BMS)等的协调动作，以一定的速率强制机组负荷降到机组所能允许的预定负荷，达到目标负荷后自动恢复正常的状态，保证机组的安全可靠稳定运行。辅机故障减负荷功能应适应机组各种燃料组合工况、各种运行工况，在无运行人员干预的情况下自动实现，期间运行工况稳定。该功能在电厂机组控制中必不可少，可减少不必要的停机损失，给电厂的安全经济运行提供可靠的保证。

燃煤火力发电机组是我国电力工业的主要构成部分，对于常规的单一燃煤机组而言，辅机故障减负荷功能的实现方法国内已积累大量经验，技术较为成熟，应用也较为广泛。而对于特殊类型机组，如某些钢铁企业自备电厂混烧煤气的燃煤机组，为了减少煤气放散和环境污染，提高能源利用率，混烧了大量的炼钢炼铁副产品高炉煤气（简称BFG)和焦炉煤气（简称COG）,BFG中大部分为不可燃的惰性气体N₂和CO₂，还含有较多灰尘，可燃物主要是所占比例较小的CO、H₂和CH₄，热值很低（约3000kJ/Nm³），燃烧稳定性差；且煤粉中混烧BFG后，其含有的不可燃气体会吸收燃烧过程中产生的热量，造成煤粉燃烧不充分。COG为炼焦炉副产品，其热值和可燃物含量均较高，可作为助燃用，但由于CH₄和H₂含量较高，燃烧后产生大量的水蒸汽，露点较高，不宜作锅炉启动和较低负荷时的燃料。

因此为了适应混烧煤气的燃烧特性，需要一种特别针对该类型机组的辅机故障减负荷方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种发电机组辅机故障时的燃料控制方法，辅机故障减负荷功能是火电厂发电机组自动响应及处理事故的重要功能之一，考验了机组自动控制系统功能及机组各设备的综合性能，本发明考虑到混烧煤气燃烧不稳定，将减负荷目标与混烧率相结合，并合理设定了切除的优先级，通过调整故障后保留燃料的流量调节负荷值，并利用轻油点火枪进行稳燃，平稳地把负荷降低到机组出力允许范围内，从而满足机组故障工况下自动快速响应及处理的要求，确保机组的安全稳定运行。

本发明是这样实现的：该发电机组中的炉膛燃烧器中竖直排列有若干个燃烧层，所述燃烧层包括COG燃烧层、煤粉燃烧层、BFG燃烧层、油气共用燃烧层，每个燃烧层的四角布置有对应的燃烧器，每个燃烧器配一个轻油点火器；其中油气共用燃烧层内同时具有燃油燃烧器和COG燃气燃烧器，根据需要打开对应的燃烧器使其成为可燃用燃油燃烧层或COG的燃烧层，但是燃油燃烧器与COG燃气燃烧器不能同时投入使用；

当辅机发生故障时根据故障发生时机组的实际负荷、故障状况和气体燃料混烧率设定故障中机组目标负荷，按照如下两条规则顺序切除燃烧层，直到机组负荷实际值等于故障中机组目标负荷，切除燃烧层的方式为瞬间断开燃烧层整层的燃料供应：

规则一、切除优先级为COG燃烧层>BFG燃烧层>煤粉燃烧层，上一优先级的燃烧层全部被切除后再切除下一优先级额燃耗层；

规则二、COG燃烧层有多层处于工作状态时自上而下顺序切除，BFG燃烧层有多层处于工作状态时自上而下顺序切除，煤粉燃烧层有多层处于工作状态时自下而上顺序切除；

当切除燃烧层后，通过自动调节故障后仍投用的煤粉燃烧层的燃料量来使机组负荷实际值等于故障中机组目标负荷；未被切除的燃烧层启动轻油点火器以稳燃。

所述顺序切除燃烧层的方式为，每次切除燃烧层的时间间隔为0.5s~2s。

所述未被切除的燃烧层启动轻油点火器的点火方式为煤粉燃烧层和燃用燃油燃烧层自下而上顺序点火，每次点火间隔为0.5s~2s；BFG燃烧层和COG燃烧层自上而下顺序点火，每次点火间隔为0.5s~2s。

所述辅机包括送风机、引风机、汽动给水泵。

本发明发电机组辅机故障时的燃料控制方法考虑到混烧煤气燃烧不稳定，煤气中不可燃的惰性气体造成混烧后煤粉燃烧不充分等特性，将减负荷目标与混烧率相结合，并合理设定了切除的优先级，通过调整故障后保留燃料的流量调节负荷值，并利用轻油点火枪进行稳燃，平稳地把负荷降低到机组出力允许范围内，从而满足机组故障工况下自动快速响应及处理的要求，确保机组的安全稳定运行。

附图说明

图1为使用本发明发电机组辅机故障时的燃料控制方法进行控制的炉膛燃烧器结构示意图；

图2为本发明发电机组辅机故障时的燃料控制方法中实施例1的切除原理框图；

图3为本发明发电机组辅机故障时的燃料控制方法中实施例2的切除原理框图；

图4为本发明发电机组辅机故障时的燃料控制方法中实施例3的切除原理框图；

图中：1煤粉燃烧层、2BFG燃烧层、3油气共用燃烧层、4COG燃烧层。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明表述的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例

一种发电机组辅机故障时的燃料控制方法，该发电机组中的炉膛燃烧器中竖直排列有若干个燃烧层，所述燃烧层包括COG燃烧层、煤粉燃烧层、BFG燃烧层、油气共用燃烧层，每个燃烧层的四角各布置有对应的燃烧器，每个燃烧器配一个轻油点火器；

如图1所示，在本实施例中，该发电机组中的炉膛燃烧器共有九个燃烧层，其中，五个煤粉燃烧层1，两个BFG燃烧层2、一个油气共用燃烧层3，一个COG燃烧层4，从上往下顺次为，COG燃烧层->煤粉燃烧层->煤粉燃烧层->煤粉燃烧层->煤粉燃烧层->煤粉燃烧层->油气共用燃烧层->BFG燃烧层->BFG燃烧层；其中油气共用燃烧层3内同时具有燃油燃烧器和COG燃气燃烧器，可以根据需要打开对应的燃烧器使其成为可燃用燃油燃烧层或COG的燃烧层，燃油燃烧器与COG燃气燃烧器不能同时投入使用。

在本发明中所述辅机包括送风机、引风机、汽动给水泵；当辅机发生故障时根据故障发生时机组的实际负荷、故障状况和气体燃料混烧率设定故障中机组目标负荷，按照如下两条规则顺序切除燃烧层，直到机组负荷实际值等于故障中机组目标负荷，切除燃烧层的方式为瞬间断开燃烧层整层的燃料供应：

规则一、切除优先级为COG燃烧层>BFG燃烧层>煤粉燃烧层，上一优先级的燃烧层全部被切除后再切除下一优先级的燃烧层；

规则二、COG燃烧层有多层处于工作状态时自上而下顺序切除，BFG燃烧层有多层处于工作状态时自上而下顺序切除，煤粉燃烧层有多层处于工作状态时自下而上顺序切除；

当切除燃烧层后，通过自动调节故障后仍投用的煤粉燃烧层的燃料量来使机组负荷实际值等于故障中机组目标负荷；未被切除的燃烧层启动轻油点火器以稳燃。

因为，在本发明应用的装置中油气共用燃烧层3如果在辅机故障发生前，投用的是COG燃烧层，则切除；如果投用的是可燃用燃油燃烧层，则根据燃油燃烧器投用数量判断，如故障动作前燃油燃烧器投用数量大于等于2根，则在故障动作后燃油流量设置为10%，如故障动作前燃油枪投用数量小于2根，则在故障动作后燃油流量保持不变。

为了避免同时切除引起的波动太大，影响炉膛的安全性，所述顺序切除燃烧层的方式为，每次切除燃烧层的时间间隔为0.5s~2s；

为了保证轻油点火器点火的可靠性，所述未被切除的燃烧层启动轻油点火器的点火方式为煤粉燃烧层和燃用燃油燃烧层自下而上顺序点火，每次点火间隔为0.5s~2s；BFG燃烧层和COG燃烧层自上而下顺序点火，每次点火间隔为0.5s~2s。

以某钢铁企业自备电厂混烧煤气的燃煤机组为例，该机组的辅机配置有两台送风机，由于混烧大量的高炉煤气BFG和焦炉煤气COG，燃烧后生成的排烟烟气流量远大于常规的单一燃煤机组，为适应该特点，配置了四台引风机。

辅机一旦发生故障，需要瞬间对机组负荷进行调整，因此采用瞬间断开燃烧层燃料供应的方式对燃烧层进行切除，所述故障中机组目标负荷通过自动调节故障后仍投用的燃料量来使机组负荷实际值与之相等，其中燃油和BFG气体燃料如在故障动作后保留运行，则燃油和BFG气体燃料流量设置为固定流量，其余通过自动调节煤量来满足机组负荷要求；如果故障动作后仅保留煤燃料，则自动调节煤流量使实际机组负荷达到故障中机组目标负荷。

在本发明中，气体燃料混烧率为气体燃料发热量占总燃料发热量的比例，根据气体燃料流量和热值计算气体燃料发热量，根据各燃料如煤、燃油、气体燃料等的流量和热值计算总燃料发热量，从而计算出气体燃料混烧率；，用于故障中机组目标负荷的设定。

对于本实施例（50% 辅机快减负荷）中所用的具有两台送风机、四台引风机、两台汽动给水泵的机组而言,根据气体燃料混烧率选取故障中机组目标负荷的方式如下表1所示:

表1为故障中机组目标负荷选取表

当跳闸导致某类辅机如送风机故障后运行数量为0时，机组停机，表中不再列出此类状况。

实施例1

本实施例中50%辅机快减负荷为例，当前机组工作时共有两台送风机和三台引风机处于运行状态，气体燃料混烧率55%，当其中一台引风机或送风机跳闸时，根据表1得到故障中机组目标负荷=50%机组额定负荷，自动执行燃烧层切除指令：

燃料的切除技术方案随辅机故障前燃料组合方式不同，主要包括以下几种工况：

如图2所示，辅机故障前五层煤粉燃烧层全部投用，燃用燃油燃烧层内的燃油燃烧器投用数量大于等于两根，两层BFG燃烧层投用，一层COG燃烧层投用。

进行燃烧层切除动作后，逐一切除下方的两层煤粉燃烧层，保留上方三层煤粉燃烧层运行，联锁被切除煤粉燃烧层对应的磨煤机、给煤机停,一次风机出口门关闭。

燃油燃烧器的燃油量设置在额定流量的10%以稳燃。

BFG燃烧层按照自上而下的顺序，间隔1.25秒全部切除。

COG燃烧层全部切除。

自下而上顺序打开燃用燃油燃烧层和运行中的上方三层煤粉燃烧层对应的轻油点火器，以1.25s的间隔时间依次自动点火以稳燃。

实施例2

实施例2与实施例1的区别在于：

如图3所示，辅机故障前四层煤粉燃烧层投用，燃用燃油燃烧层内的燃油燃烧器投用数量小于两根，两层BFG燃烧层投用，一层COG燃烧层投用。

进行燃烧层切除动作后，切除最下方的煤粉燃烧层，保留上方三层煤粉燃烧层运行，联锁被切除煤粉燃烧层对应的磨煤机、给煤机停,一次风机出口门关闭。

燃油燃烧器的燃油量保持不变以稳燃。

BFG燃烧层按照自上而下的顺序，间隔1.25秒全部切除。

COG燃烧层全部切除。

自下而上顺序打开燃用燃油燃烧层和运行中的上方三层煤粉燃烧层对应的轻油点火器，以1.25s的间隔时间依次自动点火以稳燃。

实施例3

实施例3与实施例1的区别在于：

如图4所示，辅机故障前不超过三层煤粉燃烧层投用，燃用燃油燃烧层内的燃油燃烧器投用数量小于两根，两层BFG燃烧层投用，一层COG燃烧层投用。

进行燃烧层切除动作后，由于投用的煤粉燃烧层数较少，为将故障中机组目标负荷维持在50%机组额定负荷，不切除煤粉燃烧层，保持运行。

燃油燃烧器的燃油量保持不变以稳燃。

如煤粉燃烧层只投用了一层，则BFG燃烧层不切除，否则BFG燃烧层按照自上而下的顺序，间隔1.25秒全部切除。

COG燃烧层全部切除。

自下而上顺序打开燃用燃油燃烧层和运行中的上方三层煤粉燃烧层对应的轻油点火器，以1.25s的间隔时间依次自动点火以稳燃；如BFG燃烧层有保留，则以1.25s的间隔时间自上而下顺序打开COG燃烧层中的轻油点火器。

Claims (5)

1.一种发电机组辅机故障时的燃料控制方法,其特征是：该发电机组中的炉膛燃烧器中竖直排列有若干个燃烧层，所述燃烧层包括COG燃烧层、煤粉燃烧层、BFG燃烧层、油气共用燃烧层，每个燃烧层的四角布置有对应的燃烧器，每个燃烧器配一个轻油点火器；其中油气共用燃烧层内同时具有燃油燃烧器和COG燃气燃烧器，根据需要打开对应的燃烧器使其成为可燃用燃油燃烧层或COG的燃烧层，但是燃油燃烧器与COG燃气燃烧器不能同时投入使用；

当辅机发生故障时根据故障发生时机组的实际负荷、故障状况和气体燃料混烧率设定故障中机组目标负荷，按照如下两条规则顺序切除燃烧层，直到机组负荷实际值等于故障中机组目标负荷，切除燃烧层的方式为瞬间断开燃烧层整层的燃料供应：

规则一、切除优先级为COG燃烧层>BFG燃烧层>煤粉燃烧层，上一优先级的燃烧层全部被切除后再切除下一优先级的燃烧层；

规则二、COG燃烧层有多层处于工作状态时自上而下顺序切除，BFG燃烧层有多层处于工作状态时自上而下顺序切除，煤粉燃烧层有多层处于工作状态时自下而上顺序切除；

当切除燃烧层后，通过自动调节故障后仍投用的煤粉燃烧层的燃料量来使机组负荷实际值等于故障中机组目标负荷；未被切除的燃烧层启动轻油点火器以稳燃。

2.如权利要求1所述的发电机组辅机故障时的燃料控制方法,其特征是：所述顺序切除燃烧层的方式为，每次切除燃烧层的时间间隔为0.5s~2s。

3.如权利要求1所述的发电机组辅机故障时的燃料控制方法,其特征是：所述未被切除的燃烧层启动轻油点火器的点火方式为煤粉燃烧层和燃用燃油燃烧层自下而上顺序点火，每次点火间隔为0.5s~2s；BFG燃烧层和COG燃烧层自上而下顺序点火，每次点火间隔为0.5s~2s。

4.如权利要求1或2所述的发电机组辅机故障时的燃料控制方法,其特征是：所述辅机包括送风机、引风机、汽动给水泵。

5.如权利要求3所述的发电机组辅机故障时的燃料控制方法,其特征是：所述故障中机组目标负荷通过自动调节故障后仍投用的燃料量来使机组负荷实际值与之相等，其中燃油和BFG气体燃料如在故障动作后保留运行，则燃油和BFG气体流量设置为固定流量，其余通过自动调节煤量来满足机组负荷要求；如果故障动作后仅保留煤燃料，则自动调节煤流量使实际机组负荷达到故障中机组目标负荷。