專利名稱：一種火力發電機組中高壓旁路的運行控制方法
技術領域：
本發明涉及火力發電機組的運行控制領域，具體涉及一種火力發電機組中高壓旁 路的運行控制方法。
背景技術：
火力發電的原理一般為采用煤炭、石油、天然氣、煤氣等燃料作為燃料，利用傳 送技術，向鍋爐輸送經處理過的燃料，燃料燃燒加熱鍋爐使鍋爐中的水變為水蒸汽，經一次 加熱之后，水蒸汽進入高壓缸，為了提高熱效率，應對水蒸汽進行二次加熱，水蒸汽進入中 壓缸，通過利用中壓缸的蒸汽去推動汽輪機的葉片轉動從而帶動發電機發電。從中壓缸引 出蒸汽進入對稱的低壓缸，已經作過功的蒸汽一部分從中間段抽出供給煉油、化肥等兄弟 企業，其余部分流經凝汽器水冷，成為40度左右的飽和水作為再利用水，40度左右的飽和 水 經過凝結水泵，經過低壓加熱器到除氧器中，此時為160度左右的飽和水，經過除氧器除 氧，利用給水泵送入高壓加熱器中，其中高壓加熱器利用再加熱蒸汽作為加熱燃料，最后流 入鍋爐進行再次利用，以上就是一次生產流程。因此，一般火力發電機組會包括鍋爐、高壓缸、中壓缸、低壓缸、汽輪機、發電機、凝 汽器、凝結水泵、低壓加熱器、除氧器、給水泵、高壓加熱器這些設備。火力發電機組的旁路系統是火電機組重要的輔助設備，旁路系統對電廠安全和經 濟運行影響較大，火力發電機組的旁路系統目前一般是采用高壓旁路和低壓旁路二級串聯 配置，旁路系統中高壓旁路是把來自鍋爐過熱器的蒸汽排到再熱器，低壓旁路再把再熱器 的蒸汽排到凝汽器。旁路系統主要是協調鍋爐和汽輪機用汽量之間的不平衡。在機組啟動 期間，對過熱器和再熱器系統預熱、加快啟動速度。在機組甩負荷時，將剩余蒸汽通過旁路 系統，使鍋爐瞬變過渡工況運行穩定。旁路系統不僅能縮短啟動時間，且能使鍋爐直接進入 純直流狀態運行，有利于熱態啟動機爐蒸汽參數的配合，鍋爐側設置旁路系統，能確保汽輪 機啟動的蒸汽品質，大大減輕汽輪機固體顆粒侵蝕。但目前現有技術中火力發電機組的旁路系統大部分只使用了啟動疏水功能，并沒 有起到跳機保持鍋爐繼續運行的作用。即使是機組啟動期間，旁路系統往往也無法投入自 動控制，以至于導致旁路蛻化成為鍋爐和汽輪機的大疏水門。但對于大容量超超臨界壓力機組，為防止汽輪機的顆粒物侵蝕；更好的匹配主汽 和汽輪機厚重部件(如閥門體、高中壓轉子)的溫度，減少熱應力；沖洗鍋爐的氧化皮，旁 路系統的作用又重新得到重視。以本申請申請人所在單位的二期火力發電機組為例，汽輪 機為上海汽輪機有限公司和西門子聯合設計制造的N1000-26. 25/600/600 (TC4F)型超超 臨界汽輪機，該型汽輪機采用高中壓缸聯合啟動，因此機組在各種工況下(冷態、溫態、熱 態和極熱態)啟動都必須投入旁路系統，并且必須開發出一種較好的旁路系統自動控制方 式，自動調節旁路系統中的旁路閥的開度，從而根據機組不同運行階段來控制鍋爐主蒸汽 壓力平滑上升、穩定運行及平滑下降，以及控制鍋爐快速提高蒸汽溫度使之與氣輪機汽缸 金屬溫度較快地相匹配，適應機組定壓運行和滑壓運行復合方式，從而縮短機組啟動時間和減少蒸汽向空排放，減少汽機壽命損耗，實現機組的最佳啟動；并且當外界電網或汽輪發電機組發生故障跳閘，旁路系統可迅速開啟，保持鍋爐運行，機組隨時能重新并網恢復正常 運行。傳統的旁路控制策略顯然已無法滿足，開發一種新的控制策略勢在必行。而旁路系 統中，高壓旁路的控制，主要是對高壓旁路閥的自動開/閉、及其開度的控制，高壓旁路中 高壓旁路閥的控制尤為關鍵，高壓旁路閥的控制最終目的是為了調節鍋爐的主蒸壓力。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術提供一種新的火力發電機組中 高壓旁路的運行控制方法，該方法能根據機組不同運行階段來控制高壓旁路閥的開/閉及 閥位開度，進一步保證鍋爐主蒸汽壓力平滑上升、穩定運行及平滑下降。本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為該火力發電機組中高壓旁路的運 行控制方法，其特征在于根據火力發電機組的運行工況將高壓旁路的運行模式劃分為以 下四種機組啟動模式、機組正常運行跟蹤模式、停機不停爐模式、停爐模式，其中機組啟動 模式又根據鍋爐不同的運行要求分為三個階段機組第一啟動模式、機組第二啟動模式和 機組第三啟動模式，以下為每種不同運行模式的觸發條件、轉換條件以及在該運行模式下 對高壓旁路中高壓旁路閥的開度控制策略A、機組第一啟動模式觸發條件鍋爐有火。轉換條件滿意以下條件中的任意一條即可。(1)、鍋爐有火信號消失；(2)、高壓旁路進入機組第二啟動模式；(3)、高壓旁路進入機組第三啟動模式；(4)、高壓旁路進入機組正常運行跟蹤模式；(5)、高壓旁路進入停機不停爐模式；(6)、發電機并網。高壓旁路閥開度控制策略高壓旁路閥保持關閉。B、機組第二啟動模式觸發條件滿意以下條件中的任意一條即可。(1)、鍋爐點火10 15分鐘后；(2)、鍋爐熱度達到鍋爐蓄熱設定值；轉換條件滿意以下條件中的任意一條即可(1)、鍋爐點火信號消失；(2)、高壓旁路進入機組第三啟動模式；(3)、高壓旁路進入機組正常運行跟蹤模式；(4)、高壓旁路進入停機不停爐模式。高壓旁路閥開度控制策略打開高壓旁路閥，同時限制高壓旁路閥的閥位開度，將 高壓旁路閥的閥位開度限制在2% 17%。C、機組第三啟動模式觸發條件機組第二啟動模式維持了 5 15分鐘。
轉換條件滿意以下條件中的任意一條即可(1)、鍋爐點火信號消失；(2)、高壓旁路進入機組正常運行跟蹤模式；(3)、高壓旁路進入停機不停爐模式。高壓旁路閥開度控制策略打開高壓旁路閥，同時將高壓旁路閥的閥位開度最小開度不小于8 %，最大開度不超過50 % 100 %，從而使鍋爐主蒸汽壓力逐步提升至汽輪機 的沖轉壓力。D、機組正常運行跟蹤模式觸發條件同時滿意以下條件才觸發。(1)、高壓旁路閥的閥位開度小于 5% ；(2)、鍋爐已點火；(3)、汽輪機數字式電液控制系統DEH發出鍋爐全部蒸汽進入汽輪機的信號；轉換條件滿意以下條件中的任意一條即可。(1)、汽輪機跳閘；(2)、發電機跳閘；(3)、高壓旁路進入停機不停爐模式。高壓旁路閥開度控制策略將高壓旁路閥的閥位開度逐漸關小，直至全關后保持， 當鍋爐的主蒸汽壓力突然串升時再打開高壓旁路閥，直至鍋爐主蒸汽壓力等于汽輪機的沖 轉壓力。E、停機不停爐模式觸發條件同時滿意以下條件才觸發。(1)、高壓旁路閥已經進入機組正常運行跟蹤模式；(2)、汽輪機數字式電液控制系統DEH的全部鍋爐蒸汽進入汽輪機的信號消失。轉換條件汽輪機數字式電液控制系統DEH發出鍋爐全部蒸汽進入汽輪機的信號；高壓旁路閥開度控制策略首先打開高壓旁路閥，并將高壓旁路閥的閥位開度調 為100%，然后逐步減小高壓旁路閥的閥位開度，從而使鍋爐主蒸汽壓力逐步下滑至汽輪機 再次沖轉的壓力，當鍋爐主蒸汽壓力下滑至汽輪機再次沖轉的壓力時，保持高壓旁路閥的 閥位開度。F、停爐模式觸發條件鍋爐點火信號消失。高壓旁路閥開度控制策略打開高壓旁路閥，使鍋爐主蒸汽壓力下滑至一預先設 定的目標值時關閉高壓旁路閥，或者打開高壓旁路閥后，直至鍋爐完全消壓時關閉高壓旁 路閥。當機組出現某些異常工況時，若不能及時開啟高壓旁路，將會導致鍋爐嚴重超壓， 作為改進，所述高壓旁路中的高壓旁路閥采用快開型的蒸汽調節閥，該快開型的蒸汽調節 閥的快開觸發條件為滿足以下任何一個條件即將所述快開型的蒸汽調節閥快速打開。a、汽輪機跳閘；b、發電機出口開關跳閘；
C、鍋爐主蒸汽壓力大于鍋爐最大允許運行值；d、鍋爐主蒸汽流量大于50%，高壓旁路處于所述機組正常運行跟蹤模式，鍋爐主蒸汽壓力比壓力設定值高1. 5 2. 5MPa ；e、鍋爐主蒸汽流量大于50%，高壓旁路處于所述停機不停爐模式，鍋爐主蒸汽壓 力比壓力設定值高1. 5 2. 5MPa。再改進，當出現以下工況，鎖閉高壓旁路閥的調節開啟，高壓旁路閥將起安全門作 用a、低壓旁路快關動作；b、主汽溫度大于冷再管道金屬許用溫度時給水泵全停；C、低壓旁路系統故障。再改進，所述停爐模式又可以分為停爐備用模式和停爐檢修模式停爐備用模式時，先打開高壓旁路閥，當鍋爐主蒸汽壓力下滑至一預先設定的目 標值時關閉高壓旁路閥。停爐檢修模式時，先打開高壓旁路閥，直至鍋爐完全消壓時關閉高壓旁路閥。與現有技術相比，本發明的優點在于使用本發明提供的方法，可以根據機組不同 運行階段來控制高壓旁路閥的開/閉及閥位開度，進一步保證鍋爐主蒸汽壓力平滑上升、 穩定運行及平滑下降，同時還能控制鍋爐快速提高蒸汽溫度使之與氣輪機汽缸金屬溫度較 快地相匹配，適應機組定壓運行和滑壓運行復合方式，從而縮短機組啟動時間和減少蒸汽 向空排放，減少汽機壽命損耗，實現機組的最佳啟動；并且當外界電網或汽輪發電機組發生 故障跳閘，旁路系統可迅速開啟，保持鍋爐運行，機組隨時能重新并網恢復正常運行。
具體實施例方式以下結合附圖
實施例對本發明作進一步詳細描述。本發明提供了一種火力發電機組中高壓旁路的運行控制方法，其是根據火力發電 機組的運行工況將高壓旁路的運行模式劃分為以下五種機組啟動模式、機組正常運行跟 蹤模式、停機不停爐模式、停爐模式，其中機組啟動模式又根據鍋爐不同的運行要求分為三 個階段機組第一啟動模式、機組第二啟動模式和機組第三啟動模式，停爐模式又分為停爐 備用模式和停爐檢修模式，以下為每種不同運行模式的觸發條件、轉換條件以及在該運行 模式下對高壓旁路中高壓旁路閥的開度控制策略A、機組第一啟動模式觸發條件鍋爐有火時，高壓旁路立刻進入機組第一啟動模式。轉換條件滿意以下條件中的任意一條即可，即當滿足以上任一條件時，高壓旁路 不再執行機組第一啟動模式時高壓旁路閥開度的控制策略；(1)、鍋爐有火信號消失；(2)、高壓旁路進入機組第二啟動模式；(3)、高壓旁路進入機組第三啟動模式；(4)、高壓旁路進入機組正常運行跟蹤模式；(5)、高壓旁路進入停機不停爐模式；(6)、發電機并網。
高壓旁路閥開度控制策略高壓旁路閥保持關閉，防止帶走鍋爐蓄熱。B、機組第二啟動模式觸發條件滿意以下條件中的任意一條，高壓旁路立刻進入機組第二啟動模式(1)、鍋爐點火10 15分鐘后；(2)、鍋爐熱度達到鍋爐蓄熱設定值，這里鍋爐蓄熱設定值是根據每臺不同型號的鍋爐進行設定的，一般為該類型鍋爐的一個固定參數指標。轉換條件滿意以下條件中的任意一條即可。(1)、鍋爐點火信號消失；(2)、高壓旁路進入機組第三啟動模式；(3)、高壓旁路進入機組正常運行跟蹤模式；(4)、高壓旁路進入停機不停爐模式。即當滿足以上任一條件時，高壓旁路不再執行機組第二啟動模式時高壓旁路閥開 度的控制策略。高壓旁路閥開度控制策略打開高壓旁路閥，同時限制高壓旁路閥的閥位開度，將 高壓旁路閥的閥位開度限制在2 % 17 %，既能防止再熱器干燒，又能避免鍋爐蓄熱過度 的喪失。C、機組第三啟動模式觸發條件機組第二啟動模式維持了 5 15分鐘，高壓旁路立刻進入機組第三啟 動模式。轉換條件滿意以下條件中的任意一條即可，即當滿足以上任一條件時，高壓旁路 不再執行機組第三啟動模式時高壓旁路閥開度的控制策略。(1)、鍋爐點火信號消失；(2)、高壓旁路進入機組正常運行跟蹤模式；(3)、高壓旁路進入停機不停爐模式。高壓旁路閥開度控制策略打開高壓旁路閥，同時將高壓旁路閥的閥位開度最小 開度不小于8 %，最大開度不超過50 % 100 %，從而使鍋爐主蒸汽壓力逐步提升至汽輪機 的沖轉壓力。D、機組正常運行跟蹤模式觸發條件同時滿意以下條件才觸發，即同時滿足以下條件，高壓旁路才進入機組 正常運行跟蹤模式。(1)、高壓旁路閥的閥位開度小于 5% ；(2)、鍋爐已點火；(3)、汽輪機數字式電液控制系統DEH發出鍋爐全部蒸汽進入汽輪機的信號；汽輪 機數字式電液控制系統DEH采用現有火力發電機組中的常規技術。轉換條件滿意以下條件中的任意一條，高壓旁路不再執行機組正常運行跟蹤模 式時高壓旁路閥開度的控制策略(1)、汽輪機跳閘；(2)、發電機跳閘；(3)、高壓旁路進入停機不停爐模式。
高壓旁路閥開度控制策略將高壓旁路閥的閥位開度逐漸關小，直至全關后保持， 當鍋爐的主蒸汽壓力突然串升時再打開高壓旁路閥，直至鍋爐主蒸汽壓力等于汽輪機的沖 轉壓力；此時為滑壓運行。E、停機不停爐模式觸發條件同時滿意以下條件才觸發，即同時滿足以下兩個條件時高壓旁路才進 入停機不停爐模式。(1)、高壓旁路閥已經進入機組正常運行跟蹤模式；(2)、汽輪機數字式電液控制系統DEH的全部鍋爐蒸汽進入汽輪機的信號消失；汽 輪機數字式電液控制系統DEH采用現有火力發電機組中的常規技術。轉換條件汽輪機數字式電液控制系統DEH發出鍋爐全部蒸汽進入汽輪機的信號。高壓旁路閥開度控制策略首先打開高壓旁路閥，并將高壓旁路閥的閥位開度調 為100%，然后逐步減小高壓旁路閥的閥位開度，從而使鍋爐主蒸汽壓力逐步下滑至汽輪機 再次沖轉的壓力，當鍋爐主蒸汽壓力下滑至汽輪機再次沖 轉的壓力時，保持高壓旁路閥的 閥位開度。F、停爐備用模式觸發條件鍋爐點火信號消失。高壓旁路閥開度控制策略先打開高壓旁路閥，當鍋爐主蒸汽壓力下滑至一預先 設定的目標值時關閉高壓旁路閥，這樣旁路系統可以使鍋爐維持較高的主蒸汽壓力，避免 鍋爐熱量損失，可以盡快重新投入使用。G、停爐檢修模式觸發條件鍋爐點火信號消失。高壓旁路閥開度控制策略先打開高壓旁路閥，直至鍋爐完全消壓時關閉高壓旁 路閥。另外，當機組出現某些異常工況時，若不能及時開啟高壓旁路，將會導致鍋爐嚴重 超壓，因此高壓旁路中的高壓旁路閥采用快開型的蒸汽調節閥，該快開型的蒸汽調節閥的 快開觸發條件為滿足以下任何一個條件即將所述快開型的蒸汽調節閥快速打開。a、汽輪機跳閘；b、發電機出口開關跳閘；C、鍋爐主蒸汽壓力大于鍋爐最大允許運行值；d、鍋爐主蒸汽流量大于50%，高壓旁路處于所述機組正常運行跟蹤模式，鍋爐主 蒸汽壓力比壓力設定值高1. 5 2. 5MPa ；e、鍋爐主蒸汽流量大于50%，高壓旁路處于所述停機不停爐模式，鍋爐主蒸汽壓 力比壓力設定值高1. 5 2. 5MPa。再次，當出現以下工況，鎖閉高壓旁路閥的調節開啟，當高壓旁路閥作為安全門使 用a、低壓旁路快關動作；b、主汽溫度大于冷再管道金屬許用溫度時給水泵全停；C、低壓 旁路系統故障。
權利要求
一種火力發電機組中高壓旁路的運行控制方法，其特征在于根據火力發電機組的運行工況將高壓旁路的運行模式劃分為以下四種機組啟動模式、機組正常運行跟蹤模式、停機不停爐模式、停爐模式，其中機組啟動模式又根據鍋爐不同的運行要求分為三個階段機組第一啟動模式、機組第二啟動模式和機組第三啟動模式，以下為每種不同運行模式的觸發條件、轉換條件以及在該運行模式下對高壓旁路中高壓旁路閥的開度控制策略A、機組第一啟動模式觸發條件鍋爐有火。轉換條件滿意以下條件中的任意一條即可(1)、鍋爐有火信號消失；(2)、高壓旁路進入機組第二啟動模式；(3)、高壓旁路進入機組第三啟動模式；(4)、高壓旁路進入機組正常運行跟蹤模式；(5)、高壓旁路進入停機不停爐模式；(6)、發電機并網。高壓旁路閥開度控制策略高壓旁路閥保持關閉。B、機組第二啟動模式觸發條件滿意以下條件中的任意一條即可。(1)、鍋爐點火10～15分鐘后；(2)、鍋爐熱度達到鍋爐蓄熱設定值。轉換條件滿意以下條件中的任意一條即可。(1)、鍋爐點火信號消失；(2)、高壓旁路進入機組第三啟動模式；(3)、高壓旁路進入機組正常運行跟蹤模式；(4)、高壓旁路進入停機不停爐模式；高壓旁路閥開度控制策略打開高壓旁路閥，同時限制高壓旁路閥的閥位開度，將高壓旁路閥的閥位開度限制在2％～17％。C、機組第三啟動模式觸發條件機組第二啟動模式維持了5～15分鐘。轉換條件滿意以下條件中的任意一條即可。(1)、鍋爐點火信號消失；(2)、高壓旁路進入機組正常運行跟蹤模式；(3)、高壓旁路進入停機不停爐模式。高壓旁路閥開度控制策略打開高壓旁路閥，同時將高壓旁路閥的閥位開度最小開度不小于8％，最大開度不超過50％～100％，從而使鍋爐主蒸汽壓力逐步提升至汽輪機的沖轉壓力。D、機組正常運行跟蹤模式觸發條件同時滿意以下條件才觸發。(1)、高壓旁路閥的閥位開度小于1％～5％；(2)、鍋爐已點火；(3)、汽輪機數字式電液控制系統DEH發出鍋爐全部蒸汽進入汽輪機的信號。轉換條件滿意以下條件中的任意一條即可。(1)、汽輪機跳閘；(2)、發電機跳閘；(3)、高壓旁路進入停機不停爐模式。高壓旁路閥開度控制策略將高壓旁路閥的閥位開度逐漸關小，直至全關后保持，當鍋爐的主蒸汽壓力突然串升時再打開高壓旁路閥，直至鍋爐主蒸汽壓力等于汽輪機的沖轉壓力。E、停機不停爐模式觸發條件同時滿意以下條件才觸發。(1)、高壓旁路閥已經進入機組正常運行跟蹤模式；(2)、汽輪機數字式電液控制系統DEH的全部鍋爐蒸汽進入汽輪機的信號消失。轉換條件汽輪機數字式電液控制系統DEH發出鍋爐全部蒸汽進入汽輪機的信號；高壓旁路閥開度控制策略首先打開高壓旁路閥，并將高壓旁路閥的閥位開度調為100％，然后逐步減小高壓旁路閥的閥位開度，從而使鍋爐主蒸汽壓力逐步下滑至汽輪機再次沖轉的壓力，當鍋爐主蒸汽壓力下滑至汽輪機再次沖轉的壓力時，保持高壓旁路閥的閥位開度。F、停爐模式觸發條件鍋爐點火信號消失。高壓旁路閥開度控制策略打開高壓旁路閥，使鍋爐主蒸汽壓力下滑至一預先設定的目標值時關閉高壓旁路閥，或者打開高壓旁路閥后，直至鍋爐完全消壓時關閉高壓旁路閥。
2.根據權利要求1所述的火力發電機組中高壓旁路的運行控制方法，其特征在于所 述高壓旁路中的高壓旁路閥采用快開型的蒸汽調節閥，該快開型的蒸汽調節閥的快開觸發 條件為滿足以下任何一個條件即將所述快開型的蒸汽調節閥快速打開。a、汽輪機跳閘；b、發電機出口開關跳閘；C、鍋爐主蒸汽壓力大于鍋爐最大允許運行值；d、鍋爐主蒸汽流量大于50%，高壓旁路處于所述機組正常運行跟蹤模式，鍋爐主蒸汽 壓力比壓力設定值高1. 5 2. 5MPa ；e、鍋爐主蒸汽流量大于50%，高壓旁路處于所述停機不停爐模式，鍋爐主蒸汽壓力比 壓力設定值高1. 5 2. 5MPa。
3.根據權利要求1所述的火力發電機組中高壓旁路的運行控制方法，其特征在于當 出現以下工況，鎖閉高壓旁路閥的調節開啟a、低壓旁路快關動作；b、主汽溫度大于冷再管道金屬許用溫度時給水泵全停；C、低壓旁路系統故障。
4.根據權利要求1所述的火力發電機組中高壓旁路的運行控制方法，其特征在于所 述停爐模式又可以分為停爐備用模式和停爐檢修模式停爐備用模式時，先打開高壓旁路閥，當鍋爐主蒸汽壓力下滑至一預先設定的目標值時關閉高壓旁路閥。停爐檢修模式時，先打開高壓旁路閥，直至鍋爐完全消壓時關閉高壓旁路閥。
全文摘要
火力發電機組中高壓旁路的運行控制方法，其特征在于根據火力發電機組的運行工況將高壓旁路的運行模式劃分為以下四種機組啟動模式、機組正常運行跟蹤模式、停機不停爐模式、停爐模式，其中機組啟動模式又根據鍋爐不同的運行要求分為三個階段機組第一啟動模式、機組第二啟動模式和機組第三啟動模式。使用本發明提供的方法，可以根據機組不同運行階段來控制高壓旁路閥的開/閉及閥位開度，進一步保證鍋爐主蒸汽壓力平滑上升、穩定運行及平滑下降，同時還能控制鍋爐快速提高蒸汽溫度使之與氣輪機汽缸金屬溫度較快地相匹配，適應機組定壓運行和滑壓運行復合方式，從而縮短機組啟動時間和減少蒸汽向空排放，減少汽機壽命損耗，實現機組的最佳啟動。
文檔編號G05B13/00GK101825005SQ201010159339
公開日2010年9月8日 申請日期2010年4月26日 優先權日2010年4月26日
發明者吳永存, 宮廣正, 朱介南, 朱江濤, 王會, 閆子政 申請人:浙江國華浙能發電有限公司