豐鶴電廠600MW機組特性

1、、600MW 機組與機組與 300MW 機組各系統(tǒng)之間的主要差異機組各系統(tǒng)之間的主要差異1.直流爐設(shè)置專門的啟動旁路系統(tǒng)直流爐設(shè)置專門的啟動旁路系統(tǒng)2.直流爐配置汽水分離器和疏水回收系統(tǒng)直流爐配置汽水分離器和疏水回收系統(tǒng)3.啟動前鍋爐要建立啟動壓力和啟動流量啟動前鍋爐要建立啟動壓力和啟動流量4.螺旋管圈水冷壁螺旋管圈水冷壁螺旋式水冷壁管屏是西德、瑞士等國家為適應變負荷運行的需要而發(fā)展起來的。水冷壁四面傾斜上升，由于水平管圈承受荷重的能力差，因此有的鍋爐在其上部使用垂直上升管屏，就可以采用全懸吊結(jié)構(gòu)。由于爐膛上部的熱負荷已經(jīng)降低，管壁之間溫差已經(jīng)不大，采用垂直管屏也不會造成膜式水冷壁的破壞。1）

2、 螺旋圍繞上升管屏的優(yōu)點：a.由于水冷壁四面傾斜上升，水平管屏吸熱比較均勻，因此可以不設(shè)置中間混合聯(lián)箱，在滑壓運行時，沒有汽水混合物分配不均的問題，所以能夠變壓運行，快速啟停，能適應電網(wǎng)負荷的頻繁變化，調(diào)頻性能好。b.螺旋管圈熱偏差小，適用于采用膜式水冷壁，工質(zhì)流速高，水動力特性比較穩(wěn)定，不易出現(xiàn)膜態(tài)沸騰，又可防止產(chǎn)生偏高的金屬壁溫。c.管系簡單，流程總長度短，汽水系統(tǒng)水阻力小。d.蒸發(fā)受熱面采用螺旋管圈時，管子數(shù)目可按設(shè)計要求而選取，不受爐膛大小的影響，可選取較粗管徑以增加水冷壁的剛度。e.螺旋管圈對燃料的適應范圍比較大，可燃用揮發(fā)份低、灰份高的煤。2） 螺旋圍繞上升管屏的缺點：安裝、制造和

3、支吊困難，現(xiàn)場施工工作量大。3） 國內(nèi)應用情況：這種水冷壁形式是目前比較流行的一種形式，也是超臨界壓力鍋爐水冷壁形式的一個發(fā)展方向，國內(nèi)超臨界機組采用較多，我國引進的第一臺超臨界壓力機組華能石洞口發(fā)電廠的鍋爐就是采用的這種形式，也可以說這種形式代表了超臨界鍋爐水冷壁的發(fā)展方向。目前超臨界壓力直流鍋爐爐膛水冷壁管圈有兩種基本形式：垂直上升管圈和爐膛下部是螺旋管圈而上部是垂直管圈。5.內(nèi)螺紋管內(nèi)螺紋管1） 所謂內(nèi)螺紋管，就是在管內(nèi)壁上開出單頭或者多頭螺旋形槽道的管子。它可以改善傳熱，并且防止或者推遲傳熱惡化的發(fā)生。當發(fā)生傳熱惡化時，它也具有強化傳熱的功能，能夠降低壁溫以及減輕發(fā)生傳熱惡化的后果，內(nèi)

4、螺紋管結(jié)構(gòu)如圖 63 所示2） 內(nèi)螺紋管改善傳熱的機理有關(guān)內(nèi)螺紋管能夠改善傳熱的機理目前的研究并不是非常徹底，但是一般來說，一共有三個可能的原因?？紤]流體在管子中的流動特性，可以分析出其中的兩個原因，那就是內(nèi)螺紋使管子的內(nèi)壁產(chǎn)生的螺旋流和邊界層分離流。如圖 2.3-17 所示，螺旋流使流體與管壁的相對速度增加，能夠減薄層流底層的厚度。螺旋流產(chǎn)生的離心力能夠?qū)⒄羝袏A帶的液滴甩回壁面，從而推遲壁面干涸的出現(xiàn)。邊界層分離流的主要作用是攪動邊界層，使該處流體傾向混合均勻。因此，采用這樣的結(jié)構(gòu)使流體旋轉(zhuǎn)之后，在快發(fā)生第一類傳熱惡化的時候，它可以攪動流體拖延汽膜的生成，防止膜態(tài)沸騰；在快發(fā)生第二類傳熱惡

5、化的時候，它能夠?qū)⒄羝袏A帶的液滴甩回壁面，推遲干涸的出現(xiàn)。內(nèi)螺紋可以改善傳熱的第三個原因是傳熱面積增大，一般來說，內(nèi)螺紋管比相同直徑的光管可以增大表面積2025。綜合這些效應，內(nèi)螺紋管因此可以提高管內(nèi)的流動換熱系數(shù)，提高臨界熱流密度，延緩傳熱惡化的發(fā)生。并且即使發(fā)生了傳熱惡化，它也能夠保持改善傳熱的特性，有效地降低壁溫。圖 72 內(nèi)螺紋管改善傳熱示意圖6.水冷壁傳熱惡化與預防水冷壁傳熱惡化與預防在亞臨界壓力下，占主導地位的傳熱機理是沸騰傳熱，再加上一些強制對流效應。發(fā)生對流沸騰傳熱惡化時，一般分兩種類型：一類是在欠熱區(qū)或者低干度區(qū)發(fā)生的膜態(tài)沸騰，也稱為偏離核態(tài)沸騰(DNB)。另一類是蒸汽干度

6、較高情況下的液膜蒸干現(xiàn)象，稱為干涸(Dry Out)。影響汽水兩相流沸騰傳熱特性的主要因素有壓力、質(zhì)量流速、熱負荷以及干度。應嚴格控制亞臨界壓力下的干涸點，避開熱負荷最高的燃燒器區(qū)域。由于超臨界壓力下工質(zhì)的熱物理特性，存在擬臨界點，其焓值約為 2095kJ/kg，應嚴格控制下輻射區(qū)水冷壁出口的工質(zhì)溫度，將工質(zhì)吸熱能力最強的大比熱區(qū)避開熱負荷最高的螺旋管圈區(qū)域，推移到熱負荷較低的垂直管圈區(qū)域。下輻射區(qū)水冷壁出口的工質(zhì)溫度應控制在不高于相應壓力的擬臨界溫度，以免發(fā)生類膜態(tài)沸騰。為監(jiān)視蒸發(fā)受熱面出口金屬溫度，在螺旋管水冷壁管出口處設(shè)有測溫元件。在直流鍋爐系統(tǒng)中，需要考慮臨界熱流密度下管子壁溫的飛升。

7、在高熱流密度區(qū)采用內(nèi)螺紋管可以推遲或避免超臨界壓力下類膜態(tài)沸騰和亞臨界壓力下膜態(tài)沸騰發(fā)生。本鍋爐螺旋水冷壁管（除灰斗區(qū)域以外）采用了內(nèi)螺紋管。這種管材可以降低爐膛安全運行所需的最低質(zhì)量流速，進而減小爐膛的壓降，同時，在工質(zhì)干度 x=0.9 時，一般不會發(fā)生傳熱惡化。內(nèi)螺紋管可以改善傳熱，一般認為有三個可能的原因：1） 內(nèi)螺紋使管子的內(nèi)壁產(chǎn)生的螺旋流。螺旋流使流體與管壁的相對速度增加，能夠減薄層流底層的厚度。螺旋流產(chǎn)生的離心力能夠?qū)⒄羝袏A帶的液滴甩回壁面，從而推遲壁面干涸的出現(xiàn)。2） 內(nèi)螺紋使管子的內(nèi)壁產(chǎn)生邊界層分離流。邊界層分離流的主要作用是攪動邊界層，使該處流體傾向混合均勻。3） 內(nèi)螺紋使

8、管子的傳熱面積增大。一般來說，內(nèi)螺紋管比相同直徑的光管可以增大表面積 2025。 總之，采用內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)使流體旋轉(zhuǎn)之后，在快發(fā)生第一類傳熱惡化的時候，它可以攪動流體拖延汽膜的生成，防止膜態(tài)沸騰；在快發(fā)生第二類傳熱惡化的時候，它能夠?qū)⒄羝袏A帶的液滴甩回壁面，推遲干涸的出現(xiàn)。內(nèi)螺紋管可以提高管內(nèi)的流動換熱系數(shù)，提高臨界熱流密度，延緩傳熱惡化的發(fā)生。并且即使發(fā)生了傳熱惡化，它也能夠改善傳熱的特性，有效地降低壁溫。7.變壓運行時螺旋管圈水冷壁的工作特點變壓運行時螺旋管圈水冷壁的工作特點1） 超臨界參數(shù)鍋爐變壓運行時，工作壓力隨負荷變化。在 75%MCR 負荷以下時，水冷壁在亞臨界壓力區(qū)工作，管內(nèi)工質(zhì)是

9、汽水混合物，比容變化較大。此時如果管外熱流密度過高，不僅容易引起膜態(tài)沸騰，還會引起較大的工質(zhì)熱膨脹。2） 超臨界壓力鍋爐在低負荷運行時，下輻射區(qū)出口的壓力比較低，50%MCR 負荷時的中間壓力為 13Mpa，這時飽和汽的比容是水的比容的 8.1 倍以上,汽水的比容差顯著增大.3） 低負荷運行時,螺旋管圈進口工質(zhì)溫度降低,工質(zhì)欠焓增大,當部分水冷壁結(jié)渣或積灰或火焰偏移時,將使各水冷壁管的沸騰點不同步地推遲,此時盡管水冷壁的總流量不變,但是各管內(nèi)工質(zhì)流量分配不均或流量時大時小,從而出現(xiàn)流動不穩(wěn)定現(xiàn)象。因此應特別注意低負荷下的水動力不穩(wěn)定性。負荷越低，壓力越低，越容易出現(xiàn)水動力不穩(wěn)定性。、直流爐的自

10、身特點及其與自然循環(huán)爐間的不同點。直流爐的自身特點及其與自然循環(huán)爐間的不同點。鍋爐的分類鍋爐的分類鍋爐的分類可以按循環(huán)方式、燃燒方式、排渣方式、運行方式以及燃料、蒸汽參數(shù)、爐型、通風方式等進行分類，其中按循環(huán)方式和蒸汽參數(shù)的分類最為常見。1、按循環(huán)方式分類、按循環(huán)方式分類 水水冷冷壁壁出出口口 流流體體溫溫度度 熱熱負負荷荷分分布布 垂垂直直上上升升水水冷冷壁壁 前墻 側(cè)墻 后墻 側(cè)墻 流向 流向 螺螺旋旋上上升升水水冷冷壁壁 流向 流向 前墻 側(cè)墻 后墻 側(cè)墻 燃燒器 燃燒器 燃燒器 燃燒器 鍋爐按照循環(huán)方式可分為自然循環(huán)鍋爐、控制循環(huán)鍋爐和直流鍋爐。自然循環(huán)鍋爐：給水經(jīng)給水泵升壓后進入省煤

11、器，受熱后進入蒸發(fā)系統(tǒng)。蒸發(fā)系統(tǒng)包括汽包、不受熱的下降管、受熱的水冷壁以及相應的聯(lián)箱等。當給水在水冷壁中受熱時，部分水會變?yōu)檎羝?，所以水冷壁中的工質(zhì)為汽水混合物，而在不受熱的下降管中工質(zhì)則全部為水。由于水的密度要大于汽水混合物的密度，所以在下降管和水冷壁之間就會產(chǎn)生壓力差，在這種壓力差的推動下，給水和汽水混合物在蒸發(fā)系統(tǒng)中循環(huán)流動。這種循環(huán)流動是由于水冷壁的受熱而形成，沒有借助其他的能量消耗，所以稱為自然循環(huán)。在自然循環(huán)中，每千克水每循環(huán)一次只有一部分轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝?，或者說每千克水要循環(huán)幾次才能完全汽化，循環(huán)水量大于生成的蒸汽量。單位時間內(nèi)的循環(huán)水量同生成蒸汽量之比稱為循環(huán)倍率。自然循環(huán)鍋爐的循環(huán)

12、倍率約為 430?？刂蒲h(huán)鍋爐：在循環(huán)回路中加裝循環(huán)水泵，就可以增加工質(zhì)的流動推動力，形成控制循環(huán)鍋爐。在控制循環(huán)鍋爐中，循環(huán)流動壓頭要比自然循環(huán)時增強很多，可以比較自由地布置水冷壁蒸發(fā)面，蒸發(fā)面可以垂直布置也可以水平布置，其中的汽水混合物即可以向上也可以向下流動，所以可以更好地適應鍋爐結(jié)構(gòu)的要求?？刂蒲h(huán)鍋爐的循環(huán)倍率約為 310。自然循環(huán)鍋爐和控制循環(huán)鍋爐的共同特點是都有汽包。汽包將省煤器、蒸發(fā)部分和過熱器分隔開，并使蒸發(fā)部分形成密閉的循環(huán)回路。汽包內(nèi)的大容積能保證汽和水的良好分離。但是汽包鍋爐只適用于臨界壓力以下的鍋爐。直流鍋爐：直流鍋爐沒有汽包，工質(zhì)一次通過蒸發(fā)部分，即循環(huán)倍率為 1。

13、直流鍋爐的另一特點是在省煤器、蒸發(fā)部分和過熱器之間沒有固定不變的分界點，水在受熱蒸發(fā)面中全部轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝?，沿工質(zhì)整個行程的流動阻力均由給水泵來克服。如果在直流鍋爐的啟動回路中加入循環(huán)泵，則可以形成復合循環(huán)鍋爐。即在低負荷或者本生負荷以下運行時，由于經(jīng)過蒸發(fā)面的工質(zhì)不能全部轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝栽阱仩t的汽水份離器中會有飽和水份離出來，分離出來的水經(jīng)過循環(huán)泵再輸送至省煤器的入口，這時流經(jīng)蒸發(fā)部分的工質(zhì)流量超過流出的蒸汽量，即循環(huán)倍率大于 1。當鍋爐負荷超過本生點以上或在高負荷運行時，由蒸發(fā)部分出來的是微過熱蒸汽，這時循環(huán)泵停運，鍋爐按照純直流方式工作。2、按蒸汽參數(shù)分類、按蒸汽參數(shù)分類鍋爐按照蒸汽參數(shù)分為

14、低壓鍋爐（出口蒸汽壓力，下同，2.45MPa） 、中壓鍋爐（2.944.90 MPa） 、高壓鍋爐（7.810.8 MPa） 、超高壓鍋爐（11.814.7 MPa） 、亞臨界壓力鍋爐（15.719.6 MPa） 、超臨界壓力鍋爐（22.1 MPa）和超超臨界壓力鍋爐（27 MPa） 。3、鍋爐技術(shù)派系分類、鍋爐技術(shù)派系分類在上世紀，美國、日本和一些歐洲國家已經(jīng)形成了各具特色的三個技術(shù)派系，即承襲美國 Babcock and Wilcox（B&W）公司特色、承襲原美國 Combustion Engineering（CE）公司特色和承襲美國 Foster Wheeler（FW）公司特色的

15、三大派系。三大派系鍋爐技術(shù)的主要特點如下：B&W 派系 A、亞臨界壓力下的鍋爐都采用自然循環(huán)鍋爐；鍋爐汽包內(nèi)采用旋風分離器。B、采用前墻、后墻或者對沖布置的旋流式燃燒器。C、過熱汽溫和再熱汽溫多采用煙道擋板或煙氣再循環(huán)調(diào)溫。D、對于超臨界壓力的鍋爐采用歐洲本生式直流鍋爐和通用壓力鍋爐。CE 派系 A、蒸汽壓力在 13.7MPa 表壓以下的采用自然循環(huán)，亞臨界壓力采用控制循環(huán)汽包鍋爐，汽包內(nèi)采用軸流式汽水份離器；B、采用角置切向燃燒擺動直流燃燒器；C、過熱汽溫采用噴水調(diào)節(jié)，再熱汽溫采用擺動式燃燒器加微量噴水調(diào)節(jié)；D、超臨界壓力采用蘇爾壽直流鍋爐和復合循環(huán)鍋爐。FW 派系 A、亞臨界壓力下

16、采用自然循環(huán)，汽包內(nèi)部常用水平式分離器；B、采用前、后墻或?qū)_布置旋流式燃燒器；C、廣泛采用輻射過熱器，甚至爐膛內(nèi)設(shè)置全高的墻式過熱器或雙面曝光的過熱器隔墻，用煙氣擋板調(diào)溫；D、超臨界壓力采用 FW本生式直流鍋爐。另外德國因為自身的煤炭資源較豐富，煤種以褐煤具多，所以德國的鍋爐技術(shù)發(fā)展相對較獨立，對于 100MW 以上機組均采用本生式直流鍋爐，而且都考慮變壓運行。前蘇聯(lián)的鍋爐技術(shù)發(fā)展道路也很具特色。他們不發(fā)展亞臨界參數(shù)，超高壓及以下均為自然循環(huán)鍋爐，從 300MW 起均為超臨界壓力直流鍋爐，且以拉姆辛鍋爐為主。4、超臨界鍋爐分類、超臨界鍋爐分類按水循環(huán)方式分，有純直流超臨界鍋爐、復合循環(huán)超臨界

17、鍋爐兩種型式。按水冷壁管型來分有光管、內(nèi)螺紋管、來復線管三種，從傳熱角度出發(fā)，內(nèi)螺紋和來復線管優(yōu)于光管。按水冷壁管組布置分有垂直、螺旋盤繞、盤繞加垂直 (復合式水冷壁)三種形式。5、臨界狀態(tài)超臨界機組的過熱器出口主蒸汽壓力超過 22.129Mpa。目前運行的超臨界機組運行壓力均為 24Mpa25Mpa。水的臨界點在相圖上是飽和水線和飽和汽線的轉(zhuǎn)化點。隨著壓力的升高，飽和水轉(zhuǎn)化成飽和蒸汽所需要的汽化潛熱逐漸減少，理論上認為,在水的狀態(tài)參數(shù)達到臨界點時(22.115MPa，374.15)，飽和水瞬間就可以完成向飽和蒸汽的轉(zhuǎn)化，水的汽相和液相之間的性質(zhì)無差別。即在臨界點時飽和水和飽和蒸汽之間不再有汽

18、、水共存的二相區(qū)存在,二者的參數(shù)不再有區(qū)別。由于在臨界參數(shù)下汽水密度相等，因此在超臨界壓力下無法維持自然循環(huán)即不能采用汽包鍋爐，直流鍋爐成為唯一型式。隨著火力發(fā)電機組向大容量方向的發(fā)展，超臨界壓力鍋爐的使用已是越來越普遍，尤其是在一次能源比較缺乏的發(fā)達國家和地區(qū)。采用超臨界壓力鍋爐時，由于機組容量增大，蒸汽參數(shù)提高，可使電廠建設(shè)速度加快，提高機組熱效率，可達 40；降低熱耗，節(jié)約一次能源的消耗，煤耗可降低到 370g/kw。提高蒸汽參數(shù)并與發(fā)展大容量機組相結(jié)合是提高常規(guī)火電廠效率及降低單位容量造價最有效的途徑。與同容量亞臨界火電機組的熱效率相比,在理論上采用超臨界參數(shù)可提高效率 2%2.5%,

19、采用超超臨界參數(shù)可提高 4%5%。目前,世界上先進的超臨界機組效率已達到 47%49%。同時先進的大容量超臨界機組具有良好的運行靈活性和負荷適應性；超臨界機組大大降低了 CO2、粉塵和有害氣體（主要 SOX、NOX等）等污染物排放，具有顯著環(huán)保、潔凈的特點。實際運行業(yè)績表明，超臨界機組的運行可靠性指標已經(jīng)不低于亞臨界機組的值，有的甚至還要高。另外還有一個很重要的因素是，相對其它潔凈煤發(fā)電技術(shù)來說，超臨界技術(shù)具有良好的技術(shù)繼承性。進一步發(fā)展的方向是保證其可用率，可靠性、運行靈活性和機組壽命等的同時，進一步提高蒸汽的參數(shù)，從而獲得更高的效率和環(huán)保性。6 6、直流鍋爐的技術(shù)特點、直流鍋爐的技術(shù)特點1

20、)取消汽包，能快速啟停。與自然循環(huán)鍋爐相比，直流爐從冷態(tài)啟動到滿負荷運行，變負荷速度可提高一倍左右。2)適用于亞臨界和超臨界以及超超臨界壓力鍋爐。3)鍋爐本體金屬消耗量最少，鍋爐重量輕。一臺 300MW 自然循環(huán)鍋爐的金屬重量約為5500t7200t，相同等級的直流爐的金屬重量僅有 4500t5680t，一臺直流鍋爐大約可節(jié)省金屬 2000t。加上省去了汽包的制造工藝，使鍋爐制造成本降低。4)水冷壁的流動阻力全部要靠給水泵來克服，這部分阻力約占全部阻力的2530。所需的給水泵壓頭高，既提高了制造成本，又增加了運行耗電量。5)直流鍋爐啟動時約有 30額定流量的工質(zhì)經(jīng)過水冷壁并被加熱，為了回收啟動

21、工程的工質(zhì)和熱量并保證低負荷運行時水冷壁管內(nèi)有足夠的重量流速，直流鍋爐需要設(shè)置專門的啟動系統(tǒng)，而且需要設(shè)置過熱器的高壓旁路系統(tǒng)和再熱器的低壓旁路系統(tǒng)。加上直流鍋爐的參數(shù)比較高，需要的金屬材料檔次相應要提高，其總成本不低于自然循環(huán)鍋爐。6)系統(tǒng)中的汽水份離器在低負荷時起汽水份離作用并維持一定的水位，在高負荷時切換為純直流運行，汽水份離器做為通流承壓部件。7)為了達到較高的重量流速，必須采用小管徑水冷壁。這樣，不但提高了傳熱能力而且節(jié)省了金屬，減輕了爐墻重量，同時減小了鍋爐的熱慣性。8)水冷壁的金屬儲熱量和工質(zhì)儲熱量最小，即熱慣性最小，使快速啟停的能力進一步提高，適用機組調(diào)峰的要求。但熱慣性小也會

22、帶來問題，它使水冷壁對熱偏差的敏感性增強。當煤質(zhì)變化或爐內(nèi)火焰偏斜時，各管屏的熱偏差增大，由此引起各管屏出口工質(zhì)參數(shù)產(chǎn)生較大偏差，進而導致工質(zhì)流動不穩(wěn)定或管子超溫。9)為保證足夠的冷卻能力和防止低負荷下發(fā)生水動力多值性以及脈動，水冷壁管內(nèi)工質(zhì)的重量流速在 MCR 負荷時提高到 2000/（s）以上。加上管徑減小的影響，使直流鍋爐的流動阻力顯著提高。600MW 以上的直流鍋爐的流動阻力一般為5.4MPa6.0MPa。10)汽溫調(diào)節(jié)的主要方式是調(diào)節(jié)燃料量與給水量之比，輔助手段是噴水減溫或煙氣側(cè)調(diào) 節(jié)。由于沒有固定的汽水份界面，隨著給水流量和燃料量的變化，受熱面的省煤段、蒸發(fā)段和過熱段長度發(fā)生變化，

23、汽溫隨著發(fā)生變化，汽溫調(diào)節(jié)比較困難。11)負荷運行時，給水流量和壓力降低，受熱面入口的工質(zhì)欠焓增大，容易發(fā)生水動力不穩(wěn)定。由于給水流量降低，水冷壁流量分配不均勻性增大；壓力降低，汽水比容變化增大；工質(zhì)欠焓增大，會使蒸發(fā)段和省煤段的阻力比值發(fā)生變化。12)水冷壁可靈活布置，可采用螺旋管圈或垂直管屏水冷壁。采用螺旋管圈水冷壁有利于實現(xiàn)變壓運行。13)超臨界壓力直流鍋爐水冷壁管內(nèi)工質(zhì)溫度隨吸熱量而變，即管壁溫度隨吸熱量而變。因此，熱偏差對水冷壁管壁溫度的影響作用顯著增大。14)變壓運行的超臨界參數(shù)直流爐，在亞臨界壓力范圍和超臨界壓力范圍內(nèi)工作時，都存在工質(zhì)的熱膨脹現(xiàn)象。并且在亞臨界壓力范圍內(nèi)可能出現(xiàn)

24、膜態(tài)沸騰；在超臨界壓力范圍內(nèi)可能出現(xiàn)類膜態(tài)沸騰。15)啟停速度和變負荷速度受過熱器出口集箱的熱應力限制，但主要限制因素是汽輪機的熱應力和脹差。16)直流鍋爐要求的給水品質(zhì)高，要求凝結(jié)水進行 100的除鹽處理。17)控制系統(tǒng)復雜，調(diào)節(jié)裝置的費用較高。7、設(shè)置專門的啟動旁路系統(tǒng)、設(shè)置專門的啟動旁路系統(tǒng)直流鍋爐的啟動特點是在鍋爐點火前就必須不間斷的向鍋爐進水，建立足夠的啟動流量，以保證給水連續(xù)不斷的強制流經(jīng)受熱面，使其得到冷卻。一般高參數(shù)大容量的直流鍋爐都采用單元制系統(tǒng)，在單元制系統(tǒng)啟動中，汽輪機要求暖機、沖轉(zhuǎn)的蒸汽在相應的進汽壓力下具有 50以上的熱度，其目的是防止低溫蒸汽送入汽輪機后凝結(jié)，造成汽

25、輪機的水沖擊，因此直流爐需要設(shè)置專門的啟動旁路系統(tǒng)來排除這些不合格的工質(zhì)。8 配置汽水分離器和疏水回收系統(tǒng)配置汽水分離器和疏水回收系統(tǒng)超臨界機組運行在正常范圍內(nèi)，鍋爐給水靠給水泵壓頭直接流過省煤器、水冷壁和過熱器，直流運行狀態(tài)的負荷從鍋爐滿負荷到直流最小負荷，直流最小負荷一般為25%45%。低于該直流最小負荷，給水流量要保持恒定。例如在 20%負荷時，最小流量為 30%意味著在水冷壁出口有 20%的飽和蒸汽和 10%的飽和水，這種汽水混合物必須在水冷壁出口處分離，干飽和蒸汽被送入過熱器，因而在低負荷時超臨界鍋爐需要汽水分離器和疏水回收系統(tǒng)，疏水回收系統(tǒng)是超臨界鍋爐在低負荷工作時必需的另一個系統(tǒng)

26、，它的作用是使鍋爐安全可靠的啟動及其熱損失最小。9 啟動前鍋爐要建立啟動壓力和啟動流量啟動前鍋爐要建立啟動壓力和啟動流量啟動壓力是指直流鍋爐在啟動過程中水冷壁中工質(zhì)具有的壓力，啟動壓力升高。汽水體積質(zhì)量差減小，鍋爐水動力特性穩(wěn)定，工質(zhì)膨脹小，并且易于控制膨脹過程，但啟動壓力越高對屏式過熱器和再熱過熱器的保護越不利。啟動流量是指直流鍋爐在啟動過程鍋爐的給水流量。10 內(nèi)置式汽水分離器的運行內(nèi)置式汽水分離器的運行如前所述，鍋爐負荷小于 35%時，超臨界鍋爐運行在最小水冷壁流量，所產(chǎn)生的蒸汽要小于最小水冷壁流量，汽水分離器濕態(tài)運行，汽水分離器中多余的飽和水通過汽水分離器液位控制系統(tǒng)控制排出。當鍋爐負

27、荷大于 35%以上時，鍋爐產(chǎn)生的蒸汽大于最小水冷壁流量，過熱蒸汽通過汽水分離器，此時汽水分離器為干式運行方式，汽水分離器出口溫度由煤水比控制，即由汽水分離器濕態(tài)時的液位控制轉(zhuǎn)為溫度控制。在濕態(tài)運行過程中鍋爐的控制參數(shù)是分離器的水位和維持啟動給水流量，在干態(tài)運行過程中鍋爐的控制參數(shù)是溫度控制和煤水比控制，在濕干態(tài)轉(zhuǎn)換中可能會發(fā)生蒸汽溫度的變化，故在此轉(zhuǎn)換過程中必須要保證蒸汽溫度的穩(wěn)定。對于具有內(nèi)置式啟動分離器的超臨界機組，具有干式和濕式兩種運行方式。在啟動過程鍋爐建立最小工作流量，蒸汽流量小于最小給水流量，鍋爐運行在濕式方式，此時機組控制給水流量，利用疏水控制啟動分離器水位，啟動分離器出口溫度處

28、于飽和溫度，此時直流鍋爐的運行方式與汽包鍋爐基本相同?？刂撇呗曰臼侨紵到y(tǒng)定燃料控制、給水系統(tǒng)定流量控制、啟動分離器控制水位、溫度采用噴水控制。當鍋爐蒸汽流量大于最小流量，啟動分離器內(nèi)飽和水全部轉(zhuǎn)為飽和蒸汽，直流鍋爐運行在干式方式，即直流控制方式。此時鍋爐以煤水比控制溫度、燃燒控制壓力。我們討論的超臨界直流鍋爐的控制策略主要討論鍋爐處于直流方式的控制方案。假如直流鍋爐處在定壓力控制方式，那末對于直流鍋爐機組負荷、壓力、溫度三個過程變量中就具有兩個穩(wěn)定點，一個是壓力，另一個是溫度。因為壓力一定分離器出口的微過熱溫度也就確定了。在機組負荷變化過程中對壓力和溫度的控制應該是定值控制。在鍋爐變壓力運

29、行時，機組負荷、壓力、溫度是三個變化的控制量，在負荷發(fā)生變化時，壓力的控制根據(jù)負荷按照預定的滑壓曲線控制，分離器出口溫度按照分離器出口壓力的飽和溫度加上微過熱度控制。、發(fā)變組保護、勵磁系統(tǒng)的配置、功能及特點。發(fā)變組部分發(fā)變組部分1、保護配置我公司發(fā)變組保護采用許繼公司生產(chǎn)的 WFB-800 微機型成套保護裝置。共分五個保護屏。A、C 屏為第一套電量保護，B、D 屏為第二套電量保護。E 屏為非電量保護。 A、B 屏 WFB-801 裝置中，配置有發(fā)電機和勵磁變的保護。C、D 屏 WFB-802 裝置中， 配置有主變的保護，WFB-803 裝置中，配置有高廠變和高公變的保護。E 屏 WFB-804

30、 則為非電量保護。 WFB-801 中保護包括：發(fā)電機差動、發(fā)電機匝間、定子接地基波、定子接地三次諧波、轉(zhuǎn)子兩點接地、對稱過負荷、不對稱過負荷、失磁、失步、過電壓、過勵磁、逆功率、程跳逆功率、低頻累加、復壓記憶過流、起停機、突加電壓、發(fā)電機斷水、勵磁變差動、勵磁變速斷、勵磁變過流、勵磁繞組過負荷、勵磁系統(tǒng)故障。 WFB-802 中保護包括：主變差動、主變零序過流、阻抗保護、過勵磁、電流閉鎖、主變通風啟動、DL 失靈聯(lián)跳、斷口閃絡(luò)、非全相。 WFB-803 中保護包括：高廠變差動、高廠變復壓過流、高廠變 A 分支零序過流、高廠變 B 分支零序過流、高廠變 A 分支過流、高廠變 B 分支過流、高廠

31、變通風啟動、高公變差動、高公變復壓過流、高公變分支零序過流、高廠變低壓側(cè)分支過流、高公變通風啟動。 WFB-804 中保護包括：主變重瓦斯、主變壓力釋放、主變油溫超高、主變繞組溫度超高、主變冷卻器故障、主變壓力突變、主變油位超低、主變油位低、主變輕瓦斯、主變油溫高、主變繞組溫度高、高廠變重瓦斯、高廠變壓力釋放、高廠變油溫超高、高廠變繞組溫度超高、高廠變冷卻器故障、高廠變壓力突變、高廠變輕瓦斯、高廠變油溫高、高廠變繞組溫度高、高廠變油位低、高公變重瓦斯、高公變壓力釋放、高公變油溫超高、高公變繞組溫度超高、高公變冷卻器故障、高公變壓力突變、高公變輕瓦斯、高公變油溫高、高公變繞組溫度高、高公變油位低

32、、勵磁變溫度高。2、硬件 保護裝置采用許繼公司新一代 32 位基于 DSP 技術(shù)的通用硬件平臺。整體大面板，全封閉機箱，硬件電路采用后插拔式的插件式結(jié)構(gòu)，CPU 電路板采用 6 層板，表面貼裝 技術(shù)，提高了裝置可靠性。機箱采用 19 英寸 6U 全寬機箱，抗干擾能力強。硬件框圖如下。交流插件多路轉(zhuǎn)換DSP1（跳閘）DSP2（啟動及發(fā)信）開入開出插件信號插件管理機電源&跳閘插件 裝置有兩個完全獨立的、相同的 CPU 板，并各自具有獨立的采樣、A/D 變換、邏輯計算功能；兩塊 CPU 板硬件電路完全一樣，兩塊 CPU 板“與”啟動出口。另有一塊人機對話板，由一片 DSP 專門處理人機對話任

33、務(wù)。人機對話擔負鍵盤操作和液晶顯示功能。正常時，液晶顯示當前時間、機組的主接線、各側(cè)電流、電壓、差電流。人機對話中所有的菜單均為簡體漢字；通過本公司為保護提供的軟件，可對保護進行更為方便、詳盡的監(jiān)視與控制。 裝置核心部分采用德州儀器公司(TEXAS INSTRUMENTS)的 32 位數(shù)字信號處理器TMS320C32，主要完成保護的出口邏輯及后臺功能，使保護整體精確、高速、可靠。低通濾波多路開關(guān)CPU(DSP)GPS對時脈沖16位ADLONWORKS(MC3150)SRAM(1MB)EEPROM(128K)FLASH(1M)CPLD復雜可編程邏輯控制器開入開出LON網(wǎng)32路32路40路模入圖

34、4.1.2 CPU 部分硬件框圖 模擬量變換由 3 塊交流變換插件完成，功能是將 TA、TV 二次電氣量轉(zhuǎn)換成小電壓信 號。保護出口和開入由兩塊跳閘出口插件和 4 塊開入開出插件構(gòu)成，完成跳閘出口、信號 出口、開關(guān)量輸入等功能。3、軟件 軟件平臺采用 ATI 公司的 RTOS 系統(tǒng) Nucleus Plus。Nucleus Plus 是一個經(jīng)過測試的 內(nèi)核，保證軟件運行的穩(wěn)定性。勵磁部分勵磁部分 我廠勵磁采用 ABB 公司生產(chǎn)的 UN5000 靜態(tài)勵磁系統(tǒng)（即自并勵） 。勵磁變壓器接于發(fā)電機出口，滅磁 開關(guān)位于直流側(cè)、配有兩套相互獨立的勵磁調(diào)節(jié)器，五套可控硅整流單元并聯(lián)使用。 在此系統(tǒng)中，勵磁

35、電源取自發(fā)電機機端，發(fā)電機勵磁電流由勵磁變、滅磁開關(guān)、可控 硅整流器構(gòu)成回路。勵磁變將發(fā)電機機端電壓降低到可控硅整流器所要求的輸入電壓，在 發(fā)電機端電壓和場繞組之間提供電絕緣、與此同時起著可控硅整流器的整流阻抗作用。可 控硅整流器將交流電流轉(zhuǎn)換成受控的直流電流。 在起勵過程開始時，充磁能量來源于發(fā)電機殘壓，可控硅整流器的輸入電壓升到 10V-20V 時，可控硅整流器和勵磁調(diào)節(jié)器就投入正常工作了。 在并網(wǎng)后，勵磁系統(tǒng)可工作于 AVR 方式，亦可以接受調(diào)度指令的成組調(diào)節(jié)等。 滅磁設(shè)備的作用是將磁場回路斷開并盡可能快地將磁場能量釋放。滅磁回路主要由滅 磁開關(guān)、滅磁電阻、晶閘管跨接器及其相關(guān)的觸發(fā)元件

36、組成。 我廠調(diào)節(jié)器采用雙通道。每個通道主要由一個控制板和測量單元板構(gòu)成，形成一個獨 立的處理系統(tǒng)。具有發(fā)電機機端電壓調(diào)節(jié)、磁場電流調(diào)節(jié)、勵磁監(jiān)測、保護功能和可編程 邏輯控制軟件。 接口模塊如快速輸入/輸出模塊和功率信號接口模塊也被用來提供測量和控制信號的 電隔離。此外，每個可控硅整流橋都配有一套整流器接口電路，包括整流器接口單元、門 極驅(qū)動接口單元和整流橋顯示單元。 在勵磁系統(tǒng)內(nèi),控制和狀態(tài)信號的交換是通過 ARCnet 實現(xiàn)的. 滅磁開關(guān)跳閘回路還附加了硬件回路. 方框原理圖如下 關(guān)于許繼發(fā)變組保護不能可靠跳掉關(guān)于許繼發(fā)變組保護不能可靠跳掉 ABBABB 勵磁系統(tǒng)滅磁開關(guān)的改造勵磁系統(tǒng)滅磁開

37、關(guān)的改造我公司#1 機在正常停機時，程跳逆功率保護動作，勵磁系統(tǒng)雖能滅磁，但滅磁開關(guān)卻不能斷開。通過試驗發(fā)現(xiàn)，保護動作跳閘脈沖大于 30ms 勵磁系統(tǒng)能可靠滅磁，保護動作跳閘脈沖大于 80ms 勵磁系統(tǒng)能可靠跳開滅磁開關(guān)。發(fā)變組保護采用的是許繼 WFB800系列產(chǎn)品，勵磁系統(tǒng)采用的是 ABB 公司生產(chǎn)的 Unitrol 5000 系列產(chǎn)品。為保障每次停機時程跳能安全可靠的實現(xiàn)全停，經(jīng)與雙方廠家溝通，考慮做如下改造。把延時返回繼電器裝設(shè)在發(fā)變組保護柜內(nèi)，按雙套保護來設(shè)置兩個繼電器，第一個繼電器由第一套發(fā)電機保護和變壓器保護的跳滅磁出口觸點并接同時瞬時起動延時返回繼電器，繼電器延時返回觸點去跳滅磁

38、；第二個繼電器由第二套發(fā)電機保護和變壓器保護及變壓器非電量保護的跳滅磁出口觸點同時瞬時起動繼電器，繼電器延時返回觸點與第一個繼電器的輸出觸點并接同時跳滅磁開關(guān)。、結(jié)合 600MW 機組自身特點，請說明影響機組出力的缺陷有哪些。 影響我廠機組出力的缺陷主要有：1、磨煤機振動問題；2、汽動給水泵機械密封液溫度高問題；、影響機組升降負荷速率的主要因素有哪些。影響我廠機組升降負荷速率的主要因素有：1、制粉系統(tǒng)啟停的速度；2、磨煤機振動問題；3、機組啟動時 1500RPM 冷態(tài)暖機時間要 45 小時；4、切缸前后負荷變動大；5、協(xié)調(diào)方式下的機組控制特性；6、變壓運行方式對負荷響應不如定壓方式；7、對汽水

39、品質(zhì)的要求很高，起動時需進行長時間的沖洗；8、燃煤變壓本生鍋爐對磨煤機的相應較慢。、600MW 機組 AGC 控制模式、DCS 控制模式的特點。1、協(xié)調(diào)控制對象特點、協(xié)調(diào)控制對象特點(1) 機、爐控制耦合機、爐控制耦合 汽輪機和鍋爐之間的非線性耦合是超臨界機組難點之一。汽輪機和鍋爐之間的非線性耦合是超臨界機組難點之一。 由于沒有汽包的緩沖，超臨界鍋爐動態(tài)特性受末端阻力的影響遠比鍋筒式鍋爐大。主汽閥開度一方面控制汽輪機功率，同時也直接影響了鍋爐出口末端阻力特性，改變了鍋爐的被控特性，這和汽包式鍋爐的情況不同。 例如當汽輪機負荷增加時，汽輪機功率調(diào)節(jié)器會增大汽機主汽閥開度，增大汽輪機進汽量，由于鍋

40、爐的響應速度較慢，無法及時產(chǎn)生足夠蒸汽從而使機前壓力降低，阻礙了汽輪機進汽量進一步增大。為了獲得更多進汽量以滿足負荷需求汽輪機功率調(diào)節(jié)器會進一步開大調(diào)節(jié)汽門，導致機前壓力進一步降低，最終形成惡性循環(huán)。 對于鍋筒式鍋爐由于鍋筒的蓄熱較大，可利用鍋筒的蓄熱滿足汽輪機超調(diào)的需求，使主汽壓力不致產(chǎn)生過大波動 對采用直流鍋爐的超臨界機組而言，由于鍋爐的蓄熱相對較小，難以滿足汽輪機的需求，從而使主汽壓力大幅度變化，降低了控制質(zhì)量.(2) 非線性特性強非線性特性強 超臨界機組是被控特性復雜多變的對象隨著機組負荷的變化，機組的動態(tài)特性參數(shù)也大幅度變化。超臨界機組普遍采用變壓方式運行，因此超臨界機組也會在亞臨界

41、壓力范圍內(nèi)運行。由于超臨界和亞臨界區(qū)工質(zhì)物性的巨大差異，以及不同燃燒率下鍋爐蒸發(fā)段(或相變點)位置的遷移等因素的影響，使超臨界機組呈現(xiàn)很強的非線性特性和變參數(shù)特性，遠比常規(guī)的亞臨界機組難于控制。(3) 燃水比難于控制燃水比難于控制 超臨界機組控制的重點在于鍋爐的燃水比調(diào)節(jié)。由于燃水比變化時出口汽溫的響應延遲很大因此不能用出口汽溫來作為燃水比調(diào)節(jié)的反饋量。2、控制策略問題、控制策略問題對于大型超臨界機組快速穩(wěn)定控制的工程含義有 2 點：(1)要求機組負荷變化時，在控制系統(tǒng)的作用下，負荷跟蹤變化快負荷跟蹤變化快。(2)無論處于何種運行工況，受控參數(shù)應穩(wěn)定受控參數(shù)應穩(wěn)定在允許范圍內(nèi)。2.1 汽機一鍋

42、爐之間的協(xié)調(diào)控制汽機一鍋爐之間的協(xié)調(diào)控制機組協(xié)調(diào)控制的主要目的是： 協(xié)調(diào)機一爐之間動態(tài)過程的速度差異，使得受控參數(shù)穩(wěn)定。 負荷需求變化時，系統(tǒng)能夠快速地增、減機組的出力，平穩(wěn)地滿足電網(wǎng)需要. 主要輸出量主要輸出量: 汽溫、汽壓和蒸汽流量汽溫、汽壓和蒸汽流量(負荷負荷)， 主要輸入量主要輸入量: 給水量、燃燒率和汽機調(diào)門開度。給水量、燃燒率和汽機調(diào)門開度。2.2 機組協(xié)調(diào)控制任務(wù)機組協(xié)調(diào)控制任務(wù) 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的任務(wù)就在于:維持機組運行過程中的能量平衡維持機組運行過程中的能量平衡，包括: 機組輸入能量與輸出能量的平衡；機爐之間的能量平衡； 鍋爐內(nèi)部各子系統(tǒng)之間的平衡。 由于能量信號不易測量，通常用

43、一些間接的信號代表這種平衡關(guān)系。機前壓力即是機爐能量需求關(guān)系的體現(xiàn)。2.3 協(xié)調(diào)控制功能：協(xié)調(diào)控制功能：（1）參與電網(wǎng)調(diào)頻、調(diào)峰 （2）協(xié)調(diào)機爐之間的能量平衡；保證機組安全經(jīng)濟運行；（3）輔機故障時實現(xiàn) RB,增減閉鎖，迫升/迫降功能；2.4 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的分類協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的分類 目前，火力發(fā)電廠協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)所采用的控制策略歸納起來有如下 9 種運行方式。其中，基本方式為低級方式，機跟爐方式或爐跟機方式為較高級方式，機跟爐協(xié)調(diào)方式、爐跟機協(xié)調(diào)方式、機爐協(xié)調(diào)方式為高級方式；常用協(xié)調(diào)方式有直接能量平衡控制系統(tǒng)（DEB） 、指令直接平衡控制系統(tǒng)（DIB）和遠方調(diào)度方式（ADS） 。1）基本方式基本控

44、制策略：汽機主控和鍋爐主控均處于手動運行方式。適用范圍：適用于機組啟動及低負荷運行工況，在汽機和鍋爐輔機工作異常時也應用這種方式。2）機跟爐方式（汽機跟蹤方式）基本控制策略：汽機自動調(diào)壓，鍋爐手動調(diào)功。適用范圍：當汽機運行正常，鍋爐不具備投入自動的條件時采用該運行方式。所謂鍋爐不具備投入自動條件包括在低負荷運行工況以及鍋爐部分輔機工作異常工況。另外，當鍋爐運行不穩(wěn)定或鍋爐異常工況，一般也采用這種運行方式，由汽機快速維持主汽壓力為某一定值，使得鍋爐系統(tǒng)及各主要運行參數(shù)快速恢復穩(wěn)定運行，以便防止事故擴大及排除故障.3）爐跟機方式（鍋爐跟蹤方式）基本控制策略：鍋爐自動調(diào)壓，汽機手動調(diào)功。適用范圍：當

45、鍋爐運行正常，汽機部分設(shè)備工作異?；驒C組負荷受到限制時應用這種方式。4）機跟爐協(xié)調(diào)方式機跟爐協(xié)調(diào)方式（以汽機跟蹤為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)方式）基本控制策略：汽機自動調(diào)壓，鍋爐自動調(diào)功，并參與電網(wǎng)的一、二次調(diào)頻。在該方式下，汽機主控和鍋爐主控均處于自動運行方式，由汽機來維持主汽壓力，并接受目標負荷的前饋信號，壓力設(shè)定值由運行人員手動給定或接受自動滑壓設(shè)定值。單元機組輸出功率的調(diào)整任務(wù)由鍋爐承擔，鍋爐主控還接受目標負荷的前饋信號，部分電廠還設(shè)計有目標負荷的導前信號等，目標負荷由運動人員手動給定或接受電網(wǎng)調(diào)度 ADS 負荷分配指負荷指令(N0)發(fā)電量(N)圖3-4 爐跟機(BF)方式調(diào)節(jié)原理框圖壓力定值(P0)

46、主汽壓力(Pt)PID TMBMPID +-+-負荷指令(N0)發(fā)電量(N)壓力定值(P0)主汽壓力(Pt)PID TMBMPID +-+-圖3-3 機跟爐(TF )方式調(diào)節(jié)原理框圖對象對象令，同時參與電網(wǎng)的一、二次調(diào)頻。適用范圍：適用于帶基本負荷機組。5）爐跟機協(xié)調(diào)方式（以鍋爐跟蹤為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)方式）基本控制策略：鍋爐自動調(diào)壓，汽機自動調(diào)功，并參與電網(wǎng)的一、二次調(diào)頻。在該方式下，汽機主控和鍋爐主控均處于自動運行方式。由鍋爐來維持主汽壓力，并接受目標負荷的前饋信號，部分電廠還設(shè)計有目標負荷的導前信號、能量平衡信號等，單元機組輸出功率的調(diào)整任務(wù)由汽機承擔。壓力設(shè)定值及目標負荷指令的形成與機跟爐協(xié)調(diào)方式相同。適用范圍：適用于參與電網(wǎng)調(diào)峰機組。 6）機爐協(xié)調(diào)方式 基本控制策略：機爐協(xié)調(diào)方式實際上是機跟爐協(xié)調(diào)方式與爐跟機協(xié)調(diào)方式的合成，目前，機爐協(xié)調(diào)方式的控制策略普遍采用鍋爐調(diào)功，汽機既調(diào)功又調(diào)壓的運行方式，并同時參與電網(wǎng)一、二次調(diào)頻。 在該方式下，汽機主控和鍋爐主控均處于自動運行方式。汽機既調(diào)壓又調(diào)功，一般設(shè)置為調(diào)功的系數(shù)低于調(diào)壓的系數(shù)，使其以調(diào)壓為主、調(diào)功為輔，并接受目標負荷的前饋信號及參與電網(wǎng)的一、二次調(diào)頻，壓力設(shè)定值由運行人員手動給定或接受自動滑壓設(shè)定值。單元機組輸出功率的調(diào)整任務(wù)主要由鍋爐承擔，鍋爐主控還接受目標負荷的前饋信號，部分