单元制发电机组危急情况下快速减负荷的方法

摘要

本发明涉及单元制发电机组控制技术，其公开了一种单元制发电机组危急情况下快速减负荷的方法，在燃气锅炉发生燃料大幅锐减或者主要辅助设备故障等紧急情况下，实现安全、稳定减负荷控制，从而恢复炉膛压力、风量、汽机转速的正常调节。本发明在机组运行时，若机组控制系统检测判断当前负荷自动控制回路处于减负荷过程，则控制机组按照顺序逐层将燃料调节阀的开度逐渐关小，同时，阻止锅炉送风机调节挡板、引风机调节挡板、助燃热风阀门、汽轮机调速气门调节阀使得开度增大的动作，然后，立即将开度减小到一定程度后，再根据机组蒸汽流量和发电量的变化以一个逐渐减小的速率减小开度，以降低风量和汽机转速，最后使得机组负荷达到平衡状态。

说明书

技术领域

本发明涉及单元制发电机组控制技术，具体涉及一种单元制发电机组危急情况下快速减负荷的方法。

背景技术

随着现代社会中发电机组容量的增大，锅炉、汽轮机、发电机日益成为一个整体，为实现机组安全经济运行，对机、炉、电进行集中监控、协调操作的单元制控制，已成为一种趋势。单元制发电机组的优点是系统简单、控制集中、联系紧密，缺点是机炉电设备灵活性较差，任一重要辅助设备发生故障时，会影响整个机组的正常运行。

单元制的燃气锅炉以来自炼铁高炉的高炉煤气、来自炼焦炉的焦炉煤气、来自炼钢转炉的转炉煤气作为锅炉的主要燃料。燃气锅炉本体四角分别设置一个燃烧器，共计4个燃烧器。燃烧器的燃料分为6层，从上至下的顺序为：上部转炉煤气、上部高炉煤气、上部焦炉煤气、下部转炉煤气、下部高炉煤气、下部焦炉煤气，燃烧器的燃料组成如图1所示。

各煤气总管管道上安装有两个总管电动阀、一个液动快关阀，用于实现在停炉或事故状态时对该种煤气介质的有效、快速切断。煤气燃料输送到靠近燃烧器火嘴前的支管管道，在支管上安装了一个气动快关阀、一个防爆电动调节阀，气动快关阀的作用是实现火咀处煤气介质在停炉或事故状态时的有效、快速切断；而防爆电动调节阀是用于调整燃气锅炉的三种煤气燃料的进入量，传统技术中的燃烧器结构如图2所示。

单元制发电机组的燃气锅炉主要辅机配置为双吸双送，给水泵为两用一备。为防止单元制机组的燃气锅炉发生燃爆事故，当锅炉运行主要参数超出安全运行的允许范围时，工业控制计算机系统设置了燃料跳闸切断(MFT)保护控制功能，能够紧急切断煤气燃料，停止机组主要辅助设备如送风机、引风机、给水泵等，进而停止锅炉、汽轮机、发电机正常运行。但是当机组主要辅助设备突然发生故障，造成机组承担负荷能力下降时，由于这些辅机单台运行一般可带50～60％额定负荷，所以当两台并列运行的辅机其中一台跳闸后(如燃气锅炉两台运行中的送风机或引风机突然出现一台故障的情况下)，将会造成锅炉蒸汽负荷大幅下降、炉膛内压力变化剧烈，燃料、风量及炉膛压力自动调节大幅震荡等现象，这种危急情况处置不当，极易造成锅炉燃爆、炉壁坍塌等重大安全事故。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提出一种单元制发电机组危急情况下快速减负荷的方法，在燃气锅炉发生燃料大幅锐减或者主要辅助设备故障等紧急情况下，实现安全、稳定减负荷控制，从而恢复炉膛压力、风量、汽机转速的正常调节，避免重大安全事故。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

单元制发电机组危急情况下快速减负荷的方法，包括：

在机组运行时，若机组控制系统检测判断当前负荷自动控制回路处于减负荷过程，则控制机组按照顺序逐层将燃料调节阀的开度逐渐关小，以稳定锅炉出口过热蒸汽压力的变化，维持锅炉的相对小负荷生产状态；同时，阻止锅炉送风机调节挡板、引风机调节挡板、助燃热风阀门、汽轮机调速气门调节阀使得开度增大的动作，然后，立即将开度减小到一定程度后，再根据机组蒸汽流量和发电量的变化以一个逐渐减小的速率减小开度，以降低风量和汽机转速，最后使得机组负荷达到平衡状态。

作为进一步优化，该方法还包括：在锅炉的每个火咀支管调节阀前安装火咀煤气压力检测传感器，用以检测火咀支管压力；所述机组控制系统检测判断当前负荷自动控制回路处于减负荷过程的方法为：若检测到某个火咀支管压力下降到减负荷设定阈值时，判定当前负荷控制回路处于减负荷过程。

作为进一步优化，所述按照顺序逐层将燃料调节阀的开度逐渐关小的具体方法是：

按照转炉煤气、高炉煤气、焦炉煤气的顺序逐层将燃料调节阀的开度按照设定的速率匀速关小。

作为进一步优化，所述阻止锅炉送风机调节挡板、引风机调节挡板、助燃热风阀门、汽轮机调速气门调节阀使得开度增大的动作的具体方法是：

屏蔽当前锅炉送风机调节挡板、引风机调节挡板、阻燃热风阀门、汽轮机调速气门调节阀开度增大的指令。

作为进一步优化，所述将开度减小到一定程度是指将开度减小到一个经验值开度，所述经验值开度通过机组做RB功能试验总结而来。

本发明的有益效果是：

通过对燃气锅炉的燃料系统进行改进，在锅炉的每个火咀支管调节阀前安装火咀煤气压力检测传感器，用以检测火咀支管压力，根据火咀支管压力下降到减负荷设定阈值来判断出当前自动控制回路处于减负荷过程，此时，根据减负荷指令按照燃料投入顺序的逆序逐层改变燃料投入量，以稳定锅炉出口过热蒸汽压力的变化，同时阻止引风机调节挡板、送风机调节挡板、助燃热风阀门、汽轮机调速汽门动作的开度增大动作，并紧急将阀门关小并保持一段时间后再以一个逐渐减小的速率减小开度，以恢复炉膛压力、风量、汽机转速的正常调节。

附图说明

图1是燃烧器的燃料组成图；

图2是传统技术的燃烧器结构示意图；

图3是本发明中改进后的燃烧器结构示意图。

具体实施方式

本发明旨在提出一种单元制发电机组危急情况下快速减负荷的方法，在燃气锅炉发生燃料大幅锐减或者主要辅助设备故障等紧急情况下，实现安全、稳定减负荷控制，从而恢复炉膛压力、风量、汽机转速的正常调节，避免重大安全事故。

在单元制发电机组中，实现机、炉、电三者之间能量平衡的控制系统称为协调控制系统，简称CCS系统。在主要辅机故障时，由CCS系统根据主要辅机投切状况，计算出机组的最大可能出力值，如果实际负荷指令大于最大可能出力值，则发生快速减负荷，将实际负荷指令降至最大可能出力值，同时规定机组的负荷返回速率，这一控制过程称为RUN BACK,简称RB。

根据机组发生主要辅助设备故障时负荷返回的速率返回到新的负荷水平与发生故障的辅机有关，对于单元制发电机组特别是燃气锅炉而言，引起发电机组快速甩负荷的主要设备为：锅炉燃料锐减、送风机故障、引风机故障、汽轮发电机电网波动造成的负荷下降。

针对单元制发电机组的燃气锅炉采用的燃料来自焦炉、高炉、转炉，当这些主体工艺设备因不可预知的情况导致燃气锅炉的燃料发生大幅下降，势必造成锅炉蒸汽负荷和发电机发电负荷下降，其下降的幅度与燃料的变化量有直接关系。而在锅炉正常运行中，当两台并列运行的辅机(如送风机、引风机)其中一台跳闸后，其负荷也会下降到一个新的水平。

为实现对单元制机组负荷快速返回的控制，本发明主要从燃料、送引风机等主要辅助设备故障两个方面来实施RB的安全、稳定、自动的控制：

首先，对燃气锅炉的燃料系统进行改进：在每个火咀支管调节阀前安装火咀煤气压力检测传感器，用于检测火咀支管的压力，改进的燃烧器结构如图3所示。

机组控制系统会将检测的压力与预设的负荷指令高、低限值(即自动控制范围)进行比较，从而判断负荷变化方向，当检测到某个火咀前的支管压力下降到一个设定的快速减负荷阈值时，判断此时负荷自动控制回路处于快速减负荷过程，此时控制机组按照顺序逐层将燃料调节阀的开度逐渐关小，以稳定锅炉出口过热蒸汽压力的变化：通常情况下，燃气锅炉采用焦炉、高炉、转炉煤气作为燃料，这3种燃料的热值是不同的，一般情况下，我们将焦炉煤气作为基础燃料，高炉煤气作为调整燃料，而转炉煤气热值不高，但投入这种燃料一方面是减少排放的环保作用，另一方面起着补充热量作用，所以在锅炉燃料自动调节过程中，燃料的投放是按照焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气的顺序投放的，在发送快速减负荷时，对于燃料的调整是按照转炉煤气、高炉煤气、焦炉煤气这个顺序来逐步调整各个火咀的燃料层的调节阀，在调节时，将燃料调节阀的开度按照设定的速率匀速关小，以稳定锅炉出口过热蒸汽压力的变化。

同时，阻止锅炉送风机调节挡板、引风机调节挡板、助燃热风阀门、汽轮机调速气门调节阀使得开度增大的动作，在具体实现时，通过屏蔽使得送风机调节挡板、引风机调节挡板、阻燃热风阀门、汽轮机调速气门调节阀的开度增大指令来避免误操作，然后，立即将开度减小到一定程度后，再根据机组蒸汽流量和发电量的变化以一个逐渐减小的速率减小开度，以降低风量和汽机转速，最后使得机组负荷达到平衡状态。