600MW超臨界機組負荷閉鎖條件淺析

吳明瑚（茂名臻能熱電有限公司，廣東　茂名　525011）

600MW超臨界機組負荷閉鎖條件淺析

吳明瑚
（茂名臻能熱電有限公司，廣東茂名525011）

本文介紹了600MW超臨界機組負荷閉鎖增、閉鎖減邏輯條件，尤其是在機組加減負荷過程中容易觸發(fā)的風(fēng)、煤、水交叉限制導(dǎo)致的負荷閉鎖增、閉鎖減邏輯形成機理，作為機組安全運行的保護工具，對同類型的機組具有借鑒指導(dǎo)意義。

超臨界機組；負荷閉鎖；交叉限制

目前我國電力市場需求放緩，火力機組發(fā)電年均發(fā)電小時數(shù)屢創(chuàng)新低，在運行機組基本都參與了電網(wǎng)深度調(diào)峰任務(wù)。600MW超臨界機組控制參數(shù)高，機組蓄熱少，在參與調(diào)峰升降負荷時候容易造成物質(zhì)和能量的不平衡，造成機組控制參數(shù)波動大，危及機組安全，因而在負荷升降中設(shè)計了負荷閉鎖功能，阻止機組控制參數(shù)繼續(xù)惡化，保證了機組的安全運行。

1　機組概況

廣東茂名電廠7號機組鍋爐選用的是東方鍋爐（集團）股份有限公司制造的超臨界參數(shù)、一次中間再熱、變壓直流、單爐膛、平衡通風(fēng)、露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)、Π形布置的煤粉鍋爐，汽機選用的是東方汽輪機有限公司生產(chǎn)的沖動式、超臨界、一次中間再熱、三缸（1×高中壓缸+2×低壓缸）四排汽、單軸、雙背壓抽汽凝汽式汽輪機。DCS系統(tǒng)采用了艾默生過程管理有限公司的OVATION分散控制系統(tǒng)，整套系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）、模擬量控制系統(tǒng)（MCS）（含旁路控制系統(tǒng)）、順序控制系統(tǒng)（SCS）、鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（FSSS）、電氣控制系統(tǒng)（ECS）、機組自啟停系統(tǒng)（APS）等各項控制功能。

2　負荷閉鎖的方法及條件

超臨界機組負荷閉鎖控制邏輯主要是對負荷的變化速率進行限制，當負荷的閉鎖的條件滿足且負荷不在跟蹤模式的時候，就把負荷變化速率置零，如圖1所示。

機組負荷閉鎖主要是由兩大部分組成：負荷閉鎖增和負荷閉鎖減。機組負荷不在跟蹤模式下，閉鎖增的條件有：

（1）水煤交叉上限動作；

（2）主汽壓力偏差到上限；

（3）燃料到上限；

（4）給水控制上限動作；

（5）引風(fēng)機出力到上限；

（6）送風(fēng)機出力到上限；

（7）一次風(fēng)機出力到上限；

（8）負荷到上限；

（9）低溫過熱器過低熱度低；

（10）屏過熱器出口溫度低；

（11）煤水比禁增。

機組負荷不在跟蹤模式下，閉鎖減的條件有：

（1）主汽壓力高；

（2）負荷到下限；

（3）燃料到下限；

（4）給水控制下限動作；

（5）省煤器氣化；

（6）風(fēng)煤水交叉限制動作。

3　負荷閉鎖增發(fā)出的原因及動作過程

3.1 水煤交叉上限動作

總?cè)剂狭拷?jīng)過F（X）函數(shù)，換算出給水流量，加上一個預(yù)置值得到FWFSP1，小于鍋爐主控算出的給水流量FWFSP2，水煤交叉上限動作。機組負荷不在跟蹤模式下，閉鎖負荷增加。給水流量設(shè)定值取FWFSP1與FWFSP2兩者最小值，防止煤量小而給水量大，造成主汽溫大幅降低和主汽溫低機組跳閘事件。

3.2 主汽壓力偏差到上限

主汽壓力設(shè)定值與主汽壓力偏差大于5MPa且汽機主控在自動，主汽偏差到上限動作，閉鎖負荷增。

3.3 燃料、給水、引風(fēng)機、送風(fēng)機、一次風(fēng)機、負荷到上限

燃料主控在自動且無RB信號，燃料主控指令大于95，燃料上限動作，閉鎖負荷增。

任一給水泵在自動且轉(zhuǎn)速大于6000轉(zhuǎn)，給水上限動作，閉鎖負荷增。

任一引風(fēng)機在自動且動葉開度大于98，引風(fēng)機出力上限動作，閉鎖負荷增。

任一送風(fēng)機在自動且動葉開度大于98，送風(fēng)機出力上限動作，閉鎖負荷增。

任一一次風(fēng)機在自動且動葉開度大于98，一次風(fēng)機出力上限動作，閉鎖負荷增。

機組負荷大于605MW，負荷到上限，閉鎖負荷增。

3.4 低溫過熱器過低熱度低

當負荷指令大于180MW，且過熱器減溫器前溫度和汽水分離器出口飽和蒸汽溫度小于10，低溫過熱器過熱度低限動作，閉鎖負荷增。

3.5 屏過熱器出口溫度低

屏式過熱器出口溫度低于485度，屏過出口溫度低限動作。

3.6 煤水比禁增

煤水比控制輸出大于20或小于負20時，閉鎖負荷增。

圖1

4　負荷閉鎖減發(fā)出原因及動作過程

4.1 主汽壓力高

主汽壓力設(shè)定值與主汽壓力偏差小于負3MPa且汽機主控在自動，主汽壓力高上限動作，閉鎖負荷減。

4.2 燃料、給水、負荷到下限

燃料主控在自動且無RB信號，燃料主控指令小于20，燃料下限動作，閉鎖負荷減。

任一給水泵在自動且轉(zhuǎn)速小于轉(zhuǎn)2850轉(zhuǎn)，給水下限動作，閉鎖負荷增。

機組負荷小于295MW，負荷到下限，閉鎖負荷減。

4.3 省煤器氣化

省煤器給水出口溫度大于汽水分離器出口飽和蒸汽溫度5°時，省煤器氣化動作，閉鎖負荷減。

4.4 煤水比禁降

煤水比控制輸出大于20或小于負20時，閉鎖負荷降。

4.5 風(fēng)煤水交叉動作

風(fēng)煤水交叉動作是指燃料風(fēng)量交叉限制或燃料給水交叉下限動作。

燃料風(fēng)量交叉限制是指總?cè)剂狭拷?jīng)F（X）函數(shù)換算成風(fēng)量，加上一個預(yù)置值得到AFD1，鍋爐主控計算出風(fēng)量經(jīng)過氧量修正后得到風(fēng)量設(shè)定值A(chǔ)FD2，兩者取大值得到風(fēng)量指令A(yù)FD，AFD2-AFD1小于10時，延時10S觸發(fā)燃料風(fēng)量交叉限制，在機組不在負荷跟蹤模式時，閉鎖負荷減，防止燃料量過大而總風(fēng)量過小，避免燃料缺氧燃燒及燃燒不穩(wěn)定現(xiàn)象發(fā)生。

燃料給水交叉下限是總?cè)剂狭拷?jīng)過F（X）函數(shù)，換算出給水流量，減去一個預(yù)置值得到FWFSP1，大于鍋爐主控算出的給水流量FWFSP2，水煤交叉上限動作。機組負荷不在跟蹤模式下，閉鎖負荷降低。給水流量設(shè)定值取FWFSP1與FWFSP2兩者最大值，防止煤量大而給水流量小，造成主汽溫大幅升高和受熱面壁溫超溫。

5　運行中應(yīng)用存在的問題

負荷閉鎖邏輯在運行過程中反應(yīng)出問題最多還是出現(xiàn)在風(fēng)、煤、水的交叉限制。交叉限制設(shè)計的目的非常好，是機組運行過程中避免出現(xiàn)水煤比、風(fēng)煤比失調(diào)現(xiàn)象，但是在實際運行過程中，常常會出現(xiàn)風(fēng)煤交叉限制閉鎖負荷減的情況發(fā)生。主要的原因是機組的給煤量的真實性無法判斷，進入爐膛燃燒的煤粉量有滯后性。另外F（X）函數(shù)不是所有的煤質(zhì)都適用，煤質(zhì)的熱值跟設(shè)計煤種偏差大時，F(xiàn)（X）函數(shù)要根據(jù)煤質(zhì)進行修改，才能實現(xiàn)精確控制。

結(jié)語

根據(jù)上文各項分析，600MW超臨界機組負荷閉鎖控制邏輯在實際運行中應(yīng)充分考慮機組特性和煤種適用性，進一步研究優(yōu)化閉鎖條件，尤其是風(fēng)、煤、水交叉限制條件，保證機組在協(xié)調(diào)控制中實現(xiàn)水燃料比、風(fēng)燃料比的平衡，保證機組主汽壓、主汽溫、燃燒率等參數(shù)穩(wěn)定，實現(xiàn)機組安全運行。

[1]潘鳳萍，陳世和，陳銳民，朱亞清，等.火力發(fā)電機組自啟?？刂茩C組及應(yīng)用[M].北京：科學(xué)出版社，2011.

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[3]李全才，商顯新.1000MW超超臨界機組交叉限制應(yīng)用問題及解決方案[J].電站系統(tǒng)工程，2009.

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