CN116131317A - 一种基于火电机组全程自动运行对磨组启停点的修正方法 - Google Patents
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Abstract
本发明要解决的技术问题是:火电厂机组调峰过程中磨组的启停主要依赖运行人员经验判断,手动操作设备。为了解决上述技术问题,本发明技术方案提供一种火电机组全程自动运行对磨组启停点的修正方法,首次提出用锅炉吸热量对比结合发电预测指令,建立磨组启停点模型。通过模型计算输出,执行各磨组功能组程序,使磨组随机组负荷自动准确启停,实现机组全过程自动调峰运行,不仅机组整体自动化水平得到提高,而且机组运行也更加灵活。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于火电机组全程自动运行对磨组启停点的修正方法,属火力发电自动控制领域,用于火力发电单元机组(简称机组)自动调峰。
背景技术
近年来以风电、太阳能发电为代表的可再生能源发展迅速,但可再生能源的输出电量具有随机性、间歇性和不稳定性的特点,对电网负荷控制、电源侧机组灵活性运行提出了更高要求。国内各电网公司要求电源侧机组进行大范围调峰运行,因此各大火电厂针对机组自动发电(简称AGC)模式下的负荷、蒸汽参数等复杂控制进行深入研究,希望在调峰过程中实现机组全程自动运行,机组负荷紧随电网发电指令。
发电集团下属火电厂运行着许多大型高效机组,由于锅炉燃用实际煤种热值与设计煤种相比偏差较大,且电网发电指令不断变化,机组在日常调峰中遇到以下问题:
(1)电网发电指令随网频上下波动,机组运行人员须保持高度警惕,除了时刻关注屏幕上风、煤、水及蒸汽参数外,还要密切监视机组负荷趋势,随时准备启/停磨组,使机组发电负荷与电网发电指令保持一致。
(2)磨组是锅炉的重要辅机,包括中速磨煤机、皮带称重式给煤机、冷热风隔离门、调节挡板及连接管道等多个控制设备和参数测点,要实现机组全过程自动调峰运行,磨组自动准确启/停是关键环节。目前火电厂磨组启/停主要依靠运行人员经验判断,手动操作设备。
(3)锅炉燃用实际煤种的热值变化大,造成磨组启/停点偏离,而暖磨时间不足或者手动操作不当,不仅影响磨煤机运行寿命,而且使机组蒸汽参数波动大,甚至烟气环保指标超限。
发明内容
本发明要解决的技术问题是:机组调峰过程中磨组启停点采用人工判断、手动操作设备,无法实现机组全过程自动调峰运行。
为了解决上述技术问题,本发明的技术方案是提供一种基于火电机组全程自动运行对磨组启停点的修正方法,使磨组随机组负荷变化能自动准确启/停。
大型机组配备有N套磨组,其设备控制由分散控制系统(简称DCS)完成。要做到机组全过程自动调峰运行,对各个磨组启/停点建立数学模型,其特征在于,包括以下步骤:
式中:为DCS在当前采样时刻t计算得到的燃用实际煤种对启/停基准点的修正系数, 为燃用设计煤种时锅炉吸热量,采用制造单位提供的参数汇总表计算;为当前采样时刻t在燃用实际煤种时锅炉吸热量,采用机组现场测点参数来实时计算。
式中,为通过步骤2计算得到的当前采样时刻t第n套磨组的实际启动点,为DCS在当前采样时刻t采样得到的第n套磨煤机出口温度,Tn0为第n套磨煤机出口温度控制设定值,当达到设定值暖磨完成,Tr为磨煤机制造单位推荐的暖磨温升速率,V为AGC模式下发电指令变化限制速率。
步骤5、有k套磨组在运行,在机组负荷变化时,第k+1套和第k套磨组分别为下一步准备启动磨组和停止磨组,定义为预定磨组。
步骤7、执行磨组停功能组程序,将第k套预定磨组退出运行,t=t+1,返回步骤2进入下一个采样时刻。
步骤8、若第k+1套预定磨组未暖磨,则执行暖磨功能组程序,第k+1套预定磨组开始暖磨,t=t+1,返回步骤3进入下一个采样时刻;
若第k+1套预定磨组已经暖磨,则进入步骤9。
式中,为锅炉过热器出口蒸汽热量;为锅炉省煤器总给水热量;为锅炉再热器出口蒸汽热量;为锅炉再热器入口蒸汽热量;为锅炉过热器出口蒸汽流量、蒸汽焓值;为锅炉省煤器总给水流量、给水焓值;为锅炉再热器出口蒸汽流量、蒸汽焓值;锅炉再热器入口蒸汽流量、蒸汽焓值。以制造单位提供的参数汇总表为计算依据。
式中:为锅炉过热器出口蒸汽热量;为锅炉省煤器总给水热量;为锅炉再热器出口蒸汽热量;为锅炉再热器入口蒸汽热量;为锅炉过热器出口蒸汽流量、蒸汽焓值;为锅炉省煤器总给水流量、给水焓值;为锅炉再热器出口蒸汽流量、蒸汽焓值;为锅炉再热器入口蒸汽流量、蒸汽焓值。为DCS采样时刻t的实际测量值和计算结果。
本发明首次提出了一种火电机组全程自动运行对磨组启动点的修正方法,通过对锅炉吸热量计算来判别燃用实际煤种的热值变化,并结合电网发电指令预测值建立磨组启/停点计算模型,做到暖磨、启磨分离,磨组随机组负荷自动准确启/停,提高机组运行灵活性,实现机组全过程自动调峰。
附图说明
图1为本发明的流程图;
图2磨组启停点动态运行显示图。
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,在阅读了本发明讲授的内容之后,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。
现代火力发电厂的任一台机组都设计有独立的制粉系统,其配备有N套磨组,每套磨组的主要设备包括皮带称重式给煤机、中速磨煤机、冷热风道隔离门、调节挡板及连接管道等多个控制设备及参数测点。锅炉设计要求在燃用设计煤种正常运行时投运N-1套磨组可满足锅炉最大出力,第N套作为备用。DCS控制机组启动、并网至锅炉最低稳燃负荷后,机组进入AGC模式调峰,随着电网发电指令的升降,锅炉各个输入量(风、煤、水等)不断调整,磨组有序启/停或投入/退出。任何一套磨组n的启动可分为暖磨与启磨两个阶段,前者调节风道挡板用热风匀速加热磨煤机内部金属部件,直到磨出口温度至设定值Tn0,暖磨完成并保持温度稳定,控制过程由暖磨功能组程序完成;后者是启动磨煤机、启动给煤机,加风、进煤、制粉,热风将磨煤机内煤粉输送至炉膛燃烧,控制过程由磨组启功能组程序完成;而磨组停止过程是将给煤机转速降至最低、停给煤机,磨煤机吹扫、停磨煤机,控制过程由磨组停功能组程序完成。
火力发电能量转换表明,煤粉在炉膛内燃烧使锅炉给水产生高温蒸汽,推动汽轮机旋转,带动发电机发电。在中高负荷运行阶段时机组效率变化不大,总供煤量C(锅炉供的总热量)与其锅炉吸热量Q及发电电量G之间呈现基本线性关系。煤热值的改变直接影响磨组启停点位置,通过锅炉吸热量计算可以表征实际燃用煤种热值的改变。
某火力发电厂660MW超超临界机组正常运行燃用设计煤种时的几个主要参数关系如表1所示(TMCR为汽轮机最大连续发电量数据)。
表1
电网要求机组大范围调峰,机组DCS点对点实时接收电网发电指令,该指令变化经过速率V限制后形成机组负荷指令,对锅炉、汽轮机等设备进行控制,获得与电网发电指令相匹配的机组负荷。科技进步改变电网对机组的调度方式,从电话调度到AGC模式发电,再到发电计划调度预测指令(简称预测指令)传输直至未来预测指令的实时滚动优化,总之机组负荷的运行趋势也在透明化。目前部分省市火电厂机组DCS已接开始接受电网预测指令,明确了机组负荷下一时刻目标。
本发明提供的一种火电厂机组全程自动运行对磨组启停点的修正方法,具体包括以下步骤:
步骤1、当火力发电机组燃用设计煤种时,磨组都有对应的启动负荷点及停止负荷基准点,则:
机组DCS内部功能组程序会不断检查下一台要控制的预定磨组n是否满足条件,包括检查磨煤机密封风差压、磨点火能量以及磨煤机润滑油箱油位、油温等参数是否正常,已运行磨煤机煤量均值是否处于高位或者低位等,若以上任一条件并没有满足,则有提前报警显示,由相关人员对设备做检查,在所有条件都得到满足后,DCS功能组程序才根据启/停点模型的输出要求自动执行暖磨、启磨或者停磨功能组程序。
式中,为锅炉过热器出口蒸汽热量;为锅炉省煤器总给水热量;为锅炉再热器出口蒸汽热量;为锅炉再热器入口蒸汽热量;为锅炉过热器出口蒸汽流量、蒸汽焓值;为锅炉省煤器总给水流量、给水焓值;为锅炉再热器出口蒸汽流量、蒸汽焓值;锅炉再热器入口蒸汽流量、蒸汽焓值。以制造单位提供的参数汇总表为计算依据。
式中:为锅炉过热器出口蒸汽热量;为锅炉省煤器总给水热量;为锅炉再热器出口蒸汽热量;为锅炉再热器入口蒸汽热量;为锅炉过热器出口蒸汽流量、蒸汽焓值;为锅炉省煤器总给水流量、给水焓值;为锅炉再热器出口蒸汽流量、蒸汽焓值;为锅炉再热器入口蒸汽流量、蒸汽焓值。为DCS采样时刻T的实际测量和计算结果。
式中,为通过步骤2计算得到的当前采样时刻T第N套磨组的实际启动点,为DCS在当前采样时刻T采样得到的第n套磨煤机出口温度,tN0为第N套磨煤机出口温度控制设定值,当达到设定值暖磨完成并保持设定值温度,Tr为磨煤机制造单位推荐的暖磨温升速率,V为机组在AGC模式下发电指令的速率限制。
步骤5、有k套磨组在运行,在机组负荷变化时,第k+1套和第k套磨组分别为下一步准备启动和停止的磨组,定义为启/停预定磨组。
步骤7、停止第k套预定磨组,t=T+1,返回步骤2进入下一个采样时刻。
本实施例中,停止已运行磨组包括以下步骤:
执行停磨功能组程序,主要内容为:热风挡板控制磨出口温度到55℃→控制给煤机减煤量至最小→关给煤机进口闸门,给煤机皮带煤走空→关热风挡板及隔离门,冷风挡板置30%→停给煤机→关给煤机出口门,磨煤机吹扫→停磨煤机延时30秒→关冷风调节挡板及隔离门→关所有磨煤机出口门→停煤粉分离器延时60秒→停润滑油泵,关密封风挡板。
步骤8、若第k+1套预定磨组未暖磨,则第k+1套预定磨组开始暖磨,t=t+1,返回步骤3进入下一个采样时刻;
若第K套预定磨组已在暖磨,则进入步骤9。
本实施例中,预定磨组的暖磨包括以下步骤:
执行暖磨程序,主要内容为:开磨密封风挡板→开磨冷热风隔离门→开磨所有出口门,煤粉分离器启动→冷热风挡板投自动→控制磨出口温升,直至达到温度设定值并维持。
本实施例中,预定磨组的启动包括以下步骤:
执行启磨功能组程序,主要内容为:热风挡板自动加风,启动磨煤机→开给煤机进出口门→启动给煤机→给煤机自动加煤。
Claims (3)
1.一种基于火电机组全程自动运行对磨组启停点的修正方法,使磨组随机组负荷变化能自动准确启停,其中,火电机组配备有N套磨组,设备控制由DCS完成,对各套磨组启停点建立计算模型,以实现大型火电机组全过程自动调峰,其特征在于,包括以下步骤:
式中:为DCS在当前采样时刻t计算得到的燃用实际煤种对启/停基准点的修正系数, 为燃用设计煤种时锅炉吸热量,采用制造单位提供的参数汇总表来计算;为当前采样时刻t在燃用实际煤种时锅炉吸热量,采用机组现场参数测量值和计算结果.
式中,为通过步骤2计算得到的当前采样时刻t第n套磨组的实际启动点,为DCS在当前采样时刻t采样得到的第n套磨煤机出口温度,Tn0为第n套磨煤机出口温度控制设定值,当达到设定值暖磨完成,Tr为磨煤机制造单位推荐的暖磨温升速率,V为AGC模式下发电指令变化限制速率。
步骤5、有k套磨组在运行,在机组负荷变化时,第k+1套和第k套磨组分别为下一步准备启动磨组和停止磨组,定义为预定磨组;
步骤7、执行磨组停功能组程序,将第k套预定磨组退出运行,t=t+1,返回步骤2进入下一个采样时刻;
步骤8、若第k+1套预定磨组未暖磨,则执行暖磨功能组程序,第k+1套预定磨组开始暖磨,t=t+1,返回步骤3进入下一个采样时刻;
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