CN115013098A - 火电厂汽包锅炉灭火不停机的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种火电厂汽包锅炉灭火不停机的控制方法。所述控制方法包括：当检测到锅炉发生灭火时，切断汽轮机和发电机组的跳闸回路，保持所述汽轮机和所述发电机组运转；按照预定策略降低所述发电机组的负荷直至目标值，利用锅炉灭火后剩余热量继续产生蒸汽以驱动所述汽轮机按照额定转速继续工作，避免了锅炉灭火发生时引起汽轮机跳闸的弊端，有效的缩短了机组重新启动的时间和节约启动燃油，减小汽轮机恢复启动热应力减小寿命损耗，减小机组解列对电网的冲击。

Description

火电厂汽包锅炉灭火不停机的控制方法

技术领域

本发明属于火电机发电技术领域，具体地讲，涉及一种火电厂汽包锅炉灭火不停机的控制方法。

背景技术

近年来，随着燃煤成本不断地攀升，火电厂采购燃煤煤矿多，煤质多样复杂，导致入厂煤种偏离锅炉设计和校核煤种，导致火电机组锅炉燃烧稳定性差，抗干扰能力弱，特别在深度调峰阶段、断煤、跳磨、跳风机、变工况下极易因锅炉燃烧不稳定而灭火，导致发电机组跳闸，不仅对地区电网的安全稳定运行产生威胁，而且影响了电厂的安全运行，增加了电厂的非计划停运次数，造成极大的经济损失，甚至会缩短机组的使用寿命。

火电厂为了考虑锅炉、汽轮机、发电机的一体化协调控制，即锅炉发生灭火后，联跳汽轮机和发电机，与电网解列。这种常规的控制方式，存在以下主要问题：

1.锅炉发生任意主燃料跳闸条件，都会造成锅炉灭火，继而跳机，造成非停次数增多，电网考核给火电厂带来巨大损失。

2.锅炉灭火联跳汽轮机和发电机后，重新点火、冲转、并网，耗时长，例如一台300MW机组，约增加1个小时恢复时间，损失30万千瓦时电量和20万元燃油费，不利于经济运营。

3.锅炉灭火联跳汽轮机和发电机后，冲转阶段冷蒸汽对汽缸和转子有一个冷却热交变过程，造成转子热应力增加，降低了汽轮机寿命。

4.锅炉灭火联跳汽轮机和发电机后，属于极热态开机，会再次经历一、二阶临界转速，汽轮机轴系在过临界转速时增加了发生轴系振动剧烈波动的风险，极易造成轴系断裂、汽轮机飞车或大轴弯曲重大事故。

因此，如何在锅炉灭火时防止汽轮机和发电机产生跳机，以避免上述问题。

发明内容

(一)本发明所要解决的技术问题

本发明解决的技术问题是：如何在汽包锅炉灭火之后控制汽轮机和发电机继续运转，避免联跳停机。

(二)本发明所采用的技术方案

一种火电厂汽包锅炉灭火不停机的控制方法，所述控制方法包括：

当检测到锅炉发生灭火时，切断汽轮机和发电机组的跳闸回路，保持所述汽轮机和所述发电机组运转；

按照预定策略降低所述发电机组的负荷直至目标值，利用锅炉灭火后剩余热量继续产生蒸汽以驱动所述汽轮机按照额定转速继续工作。

优选地，所述按照预定策略降低所述发电机组的负荷直至目标值的方法包括：

在自动控制模式下对所述发电机组进行第一阶段降负荷，直至预设值；

在手动控制模式下对所述发电机组进行第二阶段降负荷，直至目标值。

优选地，所述第一阶段降负荷的负荷下降速率为200MW/min，所述预设值为20MW。

优选地，所述进行第二阶段降负荷的方式为：逐渐关小汽轮机调节汽阀以降低所述发电机组的负荷至目标值，所述目标值的范围为3MW至5MW。

优选地，所述控制方法还包括：

在锅炉灭火之后实时监测汽包水位高度，当汽包水位高度达到上限高度时，连通汽轮机的跳闸回路，使得所述汽轮机跳闸停机。

优选地，所述上限高度为250mm。

优选地，所述控制方法还包括：

在锅炉灭火之后实时监测主蒸汽温度和再热蒸汽温度，当所述主蒸汽温度、所述再热蒸汽温度均降低至下限温度时，或者，当所述主蒸汽温度、所述再热蒸汽温度在预定时间范围的温度降幅大于预定幅度时，连通汽轮机的跳闸回路，使得所述汽轮机跳闸停机。

优选地，所述下限温度为430℃，所述预定时间范围为灭火发生后的10分钟，所述预定幅度为50℃。

优选地，所述控制方法还包括：

在锅炉灭火之后将所述发电机组的逆功率保护值设定为-10MW。

(三)有益效果

本发明公开了一种火电厂汽包锅炉灭火不停机的控制方法，相对于现有技术，具有如下技术效果：

针对现有技术中煤质较差导致锅炉燃烧不稳定，易发生锅炉灭火导致汽轮机跳闸，进而带来电网考核、损失电量、浪费燃油、缩短汽轮机寿命、增加过临界转速的巨大风险等问题，本申请的控制方法在锅炉发生灭火之后，及时地降低发电机组的负荷，减少锅炉热量损失，利用汽包和锅炉具有短时蓄热的特点和利用快速降低机组负荷，减少锅炉热损失，给待锅炉灭火后吹扫完毕并重新点火投入油枪，恢复机组增加负荷争取更多时间，确保主再热蒸汽温度和过热度满足规程要求情况下继续驱动汽轮机转动，发电机能满足3-5MW负荷运行，主、再热蒸汽温度最低降低到470℃，主、再热蒸汽过热度能达到100℃以上。待锅炉恢复逐渐增加油枪投入，主、再热蒸汽温度恢复升高后逐渐增加机组负荷，恢复机组正常运行。解决了非停多、电量损失多、燃油浪费多、汽轮机风险大的问题。

附图说明

图1为本发明的实施例一的火电厂汽包锅炉灭火不停机的控制方法的流程图；

图2为本发明的实施例一的火电厂发电设备的基本框架图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在详细描述本申请的各个实施例之前，首先简单描述本申请的发明构思：现有技术中当火电厂的汽包锅炉发生灭火之后，会联跳汽轮机和发电机组，一方面，由于联跳汽轮机和发电机组之后完全停止了发电，会对电网运行的稳定性造成影响，另一方面在联跳之后重启汽轮机时所需恢复时间较长，损耗了发电量，同时重启过程容易损坏汽轮机，降低汽轮机的使用寿命。为此，本申请提供了一种火电厂汽包锅炉灭火不停机的控制方法，当锅炉发生灭火之后，及时地降低发电机组的负荷，利用锅炉的剩余热量继续产生蒸汽来驱动汽轮机转动，使得发电机继续发电，这样可以避免汽轮机和发电机跳闸，避免电网运行波动过大，同时由于汽轮机保持原来转速，有效缩短了机组重新启动时间。

如图1所示，本实施例一的火电厂汽包锅炉灭火不停机的控制方法包括如下步骤：

步骤S10：当检测到锅炉发生灭火时，切断汽轮机和发电机组的跳闸回路，保持所述汽轮机和所述发电机组运转。

步骤S20：按照预定策略降低所述发电机组的负荷直至目标值，利用锅炉灭火后剩余热量继续产生蒸汽以驱动所述汽轮机按照额定转速继续工作。

具体地，如图2所示，火电厂发电设备主要有锅炉模块100、汽轮机模块 200和发电机组模块300三部分构成。检测锅炉是否灭火为本领域技术的公知技术，在此不进行赘述。当检测到锅炉灭火之后，不再通过DCS系统发成将汽轮机和发电机组跳闸的指令，保持汽轮机和发电机组运转。由于锅炉灭火了，其所能提供的能量减少，即锅炉对汽轮机的“驱动力”减小，为了维持汽轮机额定转速，需要减小汽轮机发电机组整体出力。来实现在锅炉能量降低的情况下，锅炉的剩余能量仍能较长时间驱动汽轮机在额定转速下运行。

进一步地，所述按照预定策略降低所述发电机组的负荷直至目标值的方法包括：在自动控制模式下对所述发电机组进行第一阶段降负荷，直至预设值；在手动控制模式下对所述发电机组进行第二阶段降负荷，直至目标值。具体地，在第一阶段，当DCS系统判断锅炉灭火之后，生成相应的动作信号，该动作信号送入到DEH控制系统，DEH控制系统切换至功率自动控制回路，以快速降低负荷。其中，发电机组负荷的下降幅度和下降速率跟锅炉在灭火后锅炉剩余能量多少、以及剩余能量的消耗速度相匹配。示例性地，根据本申请人的锅炉的运行特点和性能，将第一阶段降负荷的负荷下降速率设置为200MW/min，第一阶段降负荷的预设值设置为20MW，这样可以保证汽轮机的转速不变。

在发电机组的负荷下降至20MW时，将功率自动控制模式切换为手动控制模式，由运行值班人员通过操作鼠标每间隔五秒点动一次汽轮机调节汽阀“减”按钮，逐渐小幅度关闭汽轮机调节汽阀开度实现减少发电机组的负荷，进行第二阶段降负荷，直至达到目标值。示例性地，目标值设置为3-5MW。手动控制降负荷目的是避免自动降负荷速率快，如全程采用自动降负荷到3-5MW，容易引起汽轮机调节系统降负荷调节过程中因调节幅度过大产生过调，发电机组负荷低于0MW引起逆功率保护动作机组跳闸。而采用第二阶段手动控制降负荷，值班员可以根据当前主蒸汽压力、主、再热蒸汽温度及蒸汽过热度、机组负荷情况，每操作点击一次汽轮机调节阀“减”按钮，观察机组负荷下降幅度和数据，更好地控制发电机组负荷，并结合当前发电机组负荷值，锅炉侧吹扫、水位控制、点火恢复情况，调整机组负荷目标值，最大程度地减少锅炉热量的损耗，最大程度给锅炉点火恢复机组运行增加负荷争取更多时间，同时也可以根据锅炉恢复情况及时增加机组负荷近况恢复机组正常运行。

进一步地，为防止锅炉长时间不能正常恢复，以及避免锅炉满水，造成汽轮机水冲击，损坏汽轮机，本实施例一的控制方法还增加了相应的保护措施。

第一种保护措施是，在锅炉灭火之后实时监测汽包水位高度，当汽包水位高度达到上限高度时，连通汽轮机的跳闸回路，使得所述汽轮机跳闸停机。示例性地，汽包水位的上限高度设置为250mm。

第二种保护措施是，在锅炉灭火之后实时监测主蒸汽温度和再热蒸汽温度，当所述主蒸汽温度、所述再热蒸汽温度均降低至下限温度时，或者，当所述主蒸汽温度、所述再热蒸汽温度在预定时间范围的温度降幅大于预定幅度时，连通汽轮机的跳闸回路，使得所述汽轮机跳闸停机。示例性地，下限温度设定为 430℃，所述预定时间范围设置为灭火发生后的10分钟，所述预定幅度为50℃。

进一步地，锅炉灭火后不停机，发电机出口断路器并未断开，需要适当放大逆功率保护定值，且定值在整定计算值范围内，这样在兼顾灭火不停机的状况下，保证发电机组的安全。示例性地，在锅炉灭火之后将所述发电机组的逆功率保护值设定为-10MW。

本实施例一公开的火电厂汽包锅炉灭火不停机的控制方法，在锅炉灭火后及时降低发电机组负荷，使得锅炉剩余能量可驱动汽轮机进行低负荷运转，发电机组继续发电，避免锅炉灭火发生时引起汽轮机跳闸的弊端，有效的缩短了机组重新启动的时间，延长机组寿命，降低负荷大幅波动对电网的冲击，具体来说有如下优势：

1.减少了非停次数，避免了电网考核给火电厂带来的巨大经济损失。

2.在锅炉发生灭火后，汽机不跳闸，减少了因锅炉灭火导致汽轮机跳闸的次数，省去了机组冲转和并网的过程，避免了冲转阶段冷蒸汽对汽缸的突然冷却。

3.使机组恢复过程不再经历冲转、升速，不会经历临界转速区间，避免机组轴系在过临界转速时发生的危害，延长了汽轮机的使用寿命。

4.汽轮机各主汽门、调门不关闭，避免了各主汽门、调门频繁受到冲击，大大延长了其使用寿命。

5.减少了因锅炉灭火导致发电机解列的次数，锅炉灭火后，对于电网来讲，只是相当于快速降负荷，影响较小，不会引起电网潮流的大幅度变化。

6.减少了机组因灭火后的恢复时间，降低了电量损失，节约了机组助燃用油费用，更能做到经济生产运营。

7.锅炉灭火后，汽轮机未跳闸,发电机出口开关不会分闸，减少了开关的分合闸次数，延长了开关的使用寿命。

上面对本发明的具体实施方式进行了详细描述，虽然已表示和描述了一些实施例，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行修改和完善，这些修改和完善也应在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种火电厂汽包锅炉灭火不停机的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

当检测到锅炉发生灭火时，切断汽轮机和发电机组的跳闸回路，保持所述汽轮机和所述发电机组运转；

按照预定策略降低所述发电机组的负荷直至目标值，利用锅炉灭火后剩余热量继续产生蒸汽以驱动所述汽轮机按照额定转速继续工作。

2.根据权利要求1所述的火电厂汽包锅炉灭火不停机的控制方法，其特征在于，所述按照预定策略降低所述发电机组的负荷直至目标值的方法包括：

在自动控制模式下对所述发电机组进行第一阶段降负荷，直至预设值；

在手动控制模式下对所述发电机组进行第二阶段降负荷，直至目标值。

3.根据权利要求2所述的火电厂汽包锅炉灭火不停机的控制方法，其特征在于，所述第一阶段降负荷的负荷下降速率为200MW/min，所述预设值为20MW。

4.根据权利要求3所述的火电厂汽包锅炉灭火不停机的控制方法，其特征在于，所述进行第二阶段降负荷的方式为：逐渐关小汽轮机调节汽阀以降低所述发电机组的负荷至目标值，所述目标值的范围为3MW至5MW。

5.根据权利要求1所述的火电厂汽包锅炉灭火不停机的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：

在锅炉灭火之后实时监测汽包水位高度，当汽包水位高度达到上限高度时，连通汽轮机的跳闸回路，使得所述汽轮机跳闸停机。

6.根据权利要求1所述的火电厂汽包锅炉灭火不停机的控制方法，其特征在于，所述上限高度为250mm。

7.根据权利要求1所述的火电厂汽包锅炉灭火不停机的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：

在锅炉灭火之后实时监测主蒸汽温度和再热蒸汽温度，当所述主蒸汽温度、所述再热蒸汽温度均降低至下限温度时，或者，当所述主蒸汽温度、所述再热蒸汽温度在预定时间范围的温度降幅大于预定幅度时，连通汽轮机的跳闸回路，使得所述汽轮机跳闸停机。

8.根据权利要求7所述的火电厂汽包锅炉灭火不停机的控制方法，其特征在于，所述下限温度为430℃，所述预定时间范围为灭火发生后的10分钟，所述预定幅度为50℃。

9.根据权利要求1所述的火电厂汽包锅炉灭火不停机的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：

在锅炉灭火之后将所述发电机组的逆功率保护值设定为-10MW。

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