CN111473316B - 一种带炉水循环泵的超超临界机组干态转湿态控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带炉水循环泵的超超临界机组在停机过程和超低负荷段干态转湿态自动控制方法，主要包括：干态转湿态允许条件的确定、干态转湿态的自动控制和干态转湿态完成条件的判定，其中，干态转湿态的自动控制又包括汽水系统自动控制、制粉系统自动控制和风烟系统自动控制。本发明通过对带炉水循环泵的超超临界机组干态转湿态关键点的量化，并将其以合理的步序设置在逻辑中，使自动转湿态更具有实践操作性，同时也提高了机组在停机过程和超低负荷运行的安全性。

Description

一种带炉水循环泵的超超临界机组干态转湿态控制方法

技术领域

本发明涉及火力发电超超临界机组智能控制技术领域，特别涉及一种带炉水循环泵的超超临界机组干态转湿态控制方法。

背景技术

随着国家对燃煤电站锅炉智能化要求越来越高，大多数超临界机组采用APS(automation power plant startup and shutdown system)自动启停控制系统来实现锅炉上水自动、投粉自动、切主路自动、湿态转干态自动和并网自动，其均在启动升负荷过程采用自动控制，而在锅炉停机过程仍采用传统手动方式，在30％BMCR(Boiler maximumcontinue rate)负荷干态运行时手动MFT(Main fuel trip)，使得机组停机，传统停机方法炉膛负压波动大，不仅造成高温火焰和烟气外冒，甚至发生火灾，而且导致水冷壁管应力变化大，水冷壁拉裂甚至爆管，因此，研究一种带炉水循环泵的超超临界机组干态转湿态方法，使得机组平稳停机不仅对于燃煤电站锅炉实现闭环自动启停控制具有重要意义，更实现了机组启停过程中的经济性和安全性。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明的目的在于提供一种带炉水循环泵的超超临界机组干态转湿态控制方法，实现超超临界机组在停机过程或者超低负荷段干态转湿态平稳顺畅度过、不仅避免了干湿态频繁交替，又防止分离器满水甚至蒸汽带水等事故的发生，保证了机组在停机过程和超低负荷运行的安全性。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种带炉水循环泵的超超临界机组干态转湿态控制方法，包括以下步骤；

(1)干态转湿态允许条件的确定、(2)干态转湿态的自动控制以及(3)干态转湿态完成条件的判定，其中，干态转湿态的自动控制又包括汽水系统自动控制、制粉系统自动控制和风烟系统自动控制。

所述的(1)干态转湿态条件的确定：

a、机组负荷在35％～40％BMCR；

b、锅炉助燃系统已启动；

c、汽泵再循环阀已打开，小机汽源已切换至辅助蒸汽；

d、给水流量稳定至35％～40％BMCR给水流量；

e、锅炉给水投自动且转速为流量控制模式；

f、至少三台磨煤机运行；

g、锅炉送风机、引风机、一次风机均投自动；

h、贮水箱液位控制调阀后电动阀开启，并且贮水箱液位控制调阀投自动；

i、炉水循环泵检查完毕，除贮水箱液位外，其余启动条件均具备；

j、负荷控制已切至汽机跟随(Turbine follow，TF)定压控制模式；

k、主蒸汽压力达到滑压压力或低于负荷对应的滑压压力不超过2MPa。

所述的(2)干态转湿态的自动控制具体为：

干态转湿态条件全部具备后，启动干态转湿态自动控制模式：

a、汽水系统自动控制模式：

第一步，锁定锅炉给水流量，锁定至35％～40％BMCR给水流量；

第二步，设置机组目标负荷值为25％～30％BMCR负荷；

第三步，自动开启炉水循环泵过冷水管道电动阀、再循环气动阀、炉水循环泵进口电动阀，为启动炉水循环泵做好准备。

第四步，随着自动控制减煤降负荷过程中贮水箱液位维持稳定且炉水循环泵启动条件均具备后，启动炉水循环泵，并缓慢开启炉水循环泵出口调阀；

b、制粉系统自动控制模式：

第一步，锅炉磨煤机冷风、热风调门投入自动；

第二步，再次确定锅炉助燃系统已投运成功(等离子点火系统或燃油点火系统)；

第三步，根据设定目标负荷，制粉系统自动缓慢减煤，直至分离器出口过热度小于0℃、炉水循环泵启动完成且贮水箱液位稳定；

第四步，为了在超低负荷稳定燃烧，制粉系统逐渐减煤过程中，磨煤机煤量每减少5t/h，磨煤机对应分离器频率增加1Hz。

c、风烟系统自动控制模式：

第一步，锅炉送风机、引风机投入自动；

第二步，干态转湿态过程中，随着煤量减少送风量也减少，直至确定转态完成；

第三步，防止主蒸汽温度和再热蒸汽温度下降太快，在转态过程中燃尽风挡板逐渐关闭5％～10％，燃烧区域二次风挡板逐渐开大5％～10％。

所述的(3)干态转湿态完成条件的判定，待所有条件完成后，人工手动确定转湿态完成；

a、炉水循环泵已启动完成；

b、贮水箱液位稳定至满液位2/3处达5分钟；

c、贮水箱液位调阀、炉水循环泵出口调阀投自动且能够稳定调节；

d、分离器出口过热度小于0℃且达5分钟；

e、机组负荷小于30％BMCR负荷。

所述的(1)干态转湿态条件的确定中：当机组为1000MW超超临界机组时，目标负荷设置为250MW～300MW。

所述的(2)干态转湿态的自动控制中，当机组为1000MW超超临界机组时，给水流量锁定至1133～1290t/h。

本发明的有益效果：

1、本发明明确了带炉水循环泵的超超临界机组干态转湿态控制方法的关键点，并将其以合理的步序设置在逻辑中，使自动转湿态更具有实践操作性。

2、本发明实现了带炉水循环泵的超超临界机组干态转湿态过程的自动控制，降低了人工操作，为火电机组实现智能化建设奠定了基础。

3、本发明使得超超临界机组在停机过程和超低负荷段安全稳定，避免了高温火焰及烟气外冒、发生火灾的危险性，同时极大的降低了水冷壁管拉裂甚至爆管的可能性，更减少了分离器满水甚至蒸汽带水等事故的发生，保证了机组在停机过程和超低负荷运行的安全性。

附图说明

图1为本发明一种带炉水循环泵的超超临界机组干态转湿态控制方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1所示：

(1)合理的干态转湿态条件的确定：

a、机组负荷在35％～40％BMCR；以1000MW机组为例，干态转湿态前机组负荷控制在350MW～400MW之间；

b、锅炉助燃系统已启动；

c、汽泵再循环阀已打开，小机汽源已切换至辅助蒸汽；

d、给水流量稳定至35％～40％BMCR给水流量；

e、锅炉给水投自动且转速为流量控制模式；

f、至少三台磨煤机运行(设计BMCR工况有6台磨煤机，5台运行，1台备用)；

g、锅炉送风机、引风机、一次风机均投自动；

h、贮水箱液位控制调阀后电动阀开启，并且贮水箱液位控制调阀投自动；

i、炉水循环泵检查完毕，除贮水箱液位外，其余启动条件均具备；

j、负荷控制已切至汽机跟随(Turbine follow，TF)定压控制模式。

k、主蒸汽压力达到滑压压力或低于负荷对应的滑压压力不超过2MPa，以1000MW超超临界机组为例，干态转湿态前主蒸汽控制在10～12MPa。

(2)干态转湿态条件全部具备后，启动干态转湿态自动控制模式；其中，干态转湿态的自动控制包括汽水系统自动控制、制粉系统自动控制和风烟系统自动控制。

a、汽水系统自动控制模式：

第一步，锁定锅炉给水流量，锁定至35％～40％BMCR给水流量(以1000MW机组为例，干态转湿态前给水流量锁定至1133～1290t/h之间)；

第二步，设置机组目标负荷值为25％～30％BMCR负荷(以1000MW机组为例，湿态完成后的目标负荷设置为250MW～300MW之间)；

第三步，自动开启炉水循环泵过冷水管道电动阀、再循环气动阀、炉水循环泵进口电动阀，为启动炉水循环泵做好准备。

第五步，随着自动控制减煤降负荷过程中待贮水箱液位维持稳定且炉水循环泵启动条件均具备后，启动炉水循环泵，并缓慢开启炉水循环泵出口调阀；

b、制粉系统自动控制模式：

第一步，锅炉磨煤机冷风、热风调门投入自动；

第二步，再次确定锅炉助燃系统已投运成功(等离子点火系统、燃油点火系统)；

第三步，根据设定目标负荷，制粉系统自动缓慢减煤(具体减煤速率根据现场不断试验确定)，直至分离器出口过热度小于0℃、炉水循环泵启动完成且贮水箱液位稳定。

第四步，为了在超低负荷稳定燃烧，制粉系统逐渐减煤过程中，磨煤机煤量每减少5t/h，磨煤机对应分离器频率增加1Hz。

c、风烟系统自动控制模式：

第一步，锅炉送风机、引风机投入自动；

第二步，干态转湿态过程中，随着煤量减少送风量也减少，直至确定转态完成。

第三步，防止主蒸汽温度和再热蒸汽温度下降太快，在转态过程中燃尽风挡板逐渐关闭5％～10％，燃烧区域二次风挡板逐渐开大5％～10％。

(3)干态转湿态完成条件的判定，待所有条件完成后，人工手动确定转湿态完成。

a、炉水循环泵已启动完成；

b、贮水箱液位稳定至满液位2/3处达5分钟；

c、贮水箱液位调阀、炉水循环泵出口调阀投自动且能够稳定调节；

d、分离器出口过热度小于0℃且达5分钟；

e、机组负荷小于30％BMCR负荷。

实施例：

本发明以宁夏某电厂1000MW超超临界反向双切圆燃烧锅炉为例，该锅炉启动系统带有炉水循环泵，配备两台一次风机、两台送风机、两台引风机和六台磨煤机，在BMCR工况下磨煤机五台运行，一台备用，该锅炉的主要设计参数如表1所示。

表1锅炉主要设计参数

本发明的设计包括三个主要步骤：干态转湿态允许条件的确定、干态转湿态的自动控制步序和干态转湿态完成条件的判定，其中，干态转湿态的自动控制又包括汽水系统控制、制粉系统控制和风烟系统控制。

为了实现本发明，干态转湿态的具体关键点和步序如下：

(1)干态转湿态允许条件的确定

a、机组负荷为400MW，满足允许条件，推广至其它超超临界为：35％～40％BMCR负荷；

b、运行磨煤机对应的等离子拉弧成功，推广至其它超超临界机组为：锅炉助燃系统启动成功；

c、汽泵再循环阀已打开，小机汽源已切换至辅助蒸汽；

d、给水流量稳定1200±50t/h，推广至其它超超临界机组为：35％～40％BMCR给水流量；

e、锅炉给水投自动且转速为流量控制模式；

f、磨煤机A、B、D投入运行，其中磨煤机A、D对应燃烧器分别配有等离子点火系统；推广至其它配有六台磨煤机的超超临界机组，要保证三台磨煤机运行，且运行磨煤机燃烧器应对应有助燃装置；

g、锅炉送风机、引风机、一次风机均投自动；

h、贮水箱液位控制调阀后电动阀开启，并且贮水箱液位控制调阀投自动；

i、炉水循环泵检查完毕，除贮水箱液位外，其余启动条件均具备；

j、负荷控制已切至汽机跟随(Turbine follow，TF)定压控制模式；

k、主蒸汽压力设定为11.5MPa，推广至其它超超临界机组，主蒸汽压力达到滑压压力或低于负荷对应的滑压压力不超过2MPa。

(2)干态转湿态的自动控制步序

a、汽水系统控制：

第一步，锅炉给水流量锁定至1200±50t/h，在整个干态转湿态自动控制过程中，给水流量不变，直至转态完成；

第二步，设置机组目标负荷为280MW，推广至其它超超临界机组湿态完成后的目标负荷设置为25％～30％BMCR负荷；

第三步，开启贮水箱液位控制调阀后电动阀，并且投入贮水箱液位控制调阀自动，液位目标至设定为8米；推广至其它超超临界机组贮水箱液位目标值设定为贮水箱满液位的2/3处；

第四步，自动控制降负荷过程中，贮水箱见水并液位稳定1分钟后，自动开启炉水循环泵过冷水管道电动阀、再循环气动阀、炉水循环泵进口电动阀，为启动炉水循环泵做好准备；

第五步，随着自动控制减煤降负荷过程中贮水箱液位维持稳定且炉水循环泵启动条件均具备后，人工手动确定启动炉水循环泵，并缓慢开启炉水循环泵出口调阀。

b、制粉系统控制：

第一步，锅炉磨煤机冷风、热风调门投入自动；

第二步，再次确定锅炉等离子点火系统投入正常，推广至其它超超临界机组为等离子点火或者燃油点火等助燃系统投运成功；

第三步，根据设定目标负荷，协调控制制粉系统自动缓慢减煤，按照1.5t/min的速率减煤(该速率是现场反复试验确定)，直至分离器出口过热度小于0℃、炉水循环泵启动完成且贮水箱液位稳定；

第四步，为了在超低负荷稳定燃烧，制粉系统减煤过程中，磨煤机煤量每减少5t/h，磨煤机对应分离器频率增加1Hz。

c、风烟系统控制：

第一步，锅炉送风机、引风机投入自动；

第二步，干态转湿态过程中，随着煤量减少送风量也减少，直至确定转态完成；

第三步，防止主蒸汽温度和再热蒸汽温度下降太快，在转态过程中燃尽风挡板逐渐关闭5％～10％，燃烧区域二次风挡板逐渐开大5％～10％，燃尽风和燃烧区区域二次风挡板开度调节具体值由现场试验试验确定；

(3)干态转湿态完成条件的判定，待以下所有条件完成后，人工手动确定转湿态完成。

a、炉水循环泵已启动完成；

b、贮水箱液位稳定至8±1米达5分钟，推广至其它超超临界机组液位稳定至满液位的2/3处达5分钟；

c、贮水箱液位调阀、炉水循环泵出口调阀投自动且能够稳定调节；

d、分离器出口过热度小于0℃且达5分钟；

e、机组负荷小于300MW，推广至其它超超临界机组电负荷小于30％BMCR负荷。

本发明明确了带炉水循环泵的超超临界机组干态转湿态自动控制的关键点，并将其以合理的步序设置在逻辑中，使自动干态转湿态具有实践操作性。

宁夏某电厂1000MW超超临界反向双切圆燃烧锅炉自动干态转湿态前后主要参数如表2所示。

表2锅炉自动干态转湿态前后主要参数

Claims (5)

1.一种带炉水循环泵的超超临界机组干态转湿态控制方法，其特征在于，包括以下步骤；

（1）干态转湿态允许条件的确定、（2）干态转湿态的自动控制以及（3）干态转湿态完成条件的判定，其中，干态转湿态的自动控制又包括汽水系统自动控制、制粉系统自动控制和风烟系统自动控制；

所述的（1）干态转湿态允许条件的确定：

a、机组负荷在35%~40%BMCR；

b、锅炉助燃系统已启动；

c、汽泵再循环阀已打开，小机汽源已切换至辅助蒸汽；

d、给水流量稳定至35%~40%BMCR给水流量；

e、锅炉给水投自动且转速为流量控制模式；

f、至少三台磨煤机运行；

g、锅炉送风机、引风机、一次风机均投自动；

h、贮水箱液位控制调阀后电动阀开启，并且贮水箱液位控制调阀投自动；

i、炉水循环泵检查完毕，除贮水箱液位外，其余启动条件均具备；

j、负荷控制已切至汽机跟随定压控制模式；

k、主蒸汽压力达到滑压压力或低于负荷对应的滑压压力不超过2MPa。

2.根据权利要求1所述的一种带炉水循环泵的超超临界机组干态转湿态控制方法，其特征在于，所述的（1）干态转湿态允许条件的确定中：当机组为1000MW超超临界机组时，目标负荷设置为250MW~300MW。

3.根据权利要求1所述的一种带炉水循环泵的超超临界机组干态转湿态控制方法，其特征在于，所述的（2）干态转湿态的自动控制具体为：

干态转湿态条件全部具备后，启动干态转湿态自动控制模式：

a、汽水系统自动控制模式：

第一步，锁定锅炉给水流量，锁定至35%~40%BMCR给水流量；

第二步，设置机组目标负荷值为25%~30%BMCR负荷；

第三步，自动开启炉水循环泵过冷水管道电动阀、再循环气动阀、炉水循环泵进口电动阀，为启动炉水循环泵做好准备；

第四步，随着自动控制减煤降负荷过程中贮水箱液位维持稳定且炉水循环泵启动条件均具备后，启动炉水循环泵，并缓慢开启炉水循环泵出口调阀；

b、制粉系统自动控制模式：

第一步，锅炉磨煤机冷风、热风调门投入自动；

第二步，再次确定锅炉助燃系统已投运成功；

第三步，根据设定目标负荷，制粉系统自动缓慢减煤，直至分离器出口过热度小于0℃、炉水循环泵启动完成且贮水箱液位稳定；

第四步，为了在超低负荷稳定燃烧，制粉系统逐渐减煤过程中，磨煤机煤量每减少5t/h，磨煤机对应分离器频率增加1Hz。

c、风烟系统自动控制模式：

第一步，锅炉送风机、引风机投入自动；

第二步，干态转湿态过程中，随着煤量减少送风量也减少，直至确定转态完成；

第三步，防止主蒸汽温度和再热蒸汽温度下降太快，在转态过程中燃尽风挡板逐渐关闭5%~10%，燃烧区域二次风挡板逐渐开大5%~10%。

4.根据权利要求3所述的一种带炉水循环泵的超超临界机组干态转湿态控制方法，其特征在于，所述的（2）干态转湿态的自动控制中，当机组为1000MW超超临界机组时，给水流量锁定至1133~1290 t/h。

5.根据权利要求1所述的一种带炉水循环泵的超超临界机组干态转湿态控制方法，其特征在于，所述的（3）干态转湿态完成条件的判定，待所有条件完成后，人工手动确定转湿态完成；

a、炉水循环泵已启动完成；

b、贮水箱液位稳定至满液位2/3处达5分钟；

c、贮水箱液位调阀、炉水循环泵出口调阀投自动且能够稳定调节；

d、分离器出口过热度小于0℃且达5分钟；

e、机组负荷小于30%BMCR负荷。

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