热能与动力工程专业英语译文-第六章译文.doc

第六章 单元机组运行6.1 前言发电厂运行发电，需要运行大量不同种类的机械、电气和化学设备，设备运行必须按照电力生产过程的要求进行，生产过程应按设计工况调节工质循环与设备运行，机组控制系统能够使运行人员可靠而高效地组织电厂生产运行。本章介绍现代燃煤电厂的控制系统概况、功能、运行和典型设备操作。6.2 基本控制功能在现代的发电厂，大多数运行控制与操作是自动的。电厂之所以采用自动运行有以下理由：第一，自动化可以减少人员在运行中误操作，对电厂人员安全提供更大的保障；第二，自动化减少了运行人员的数量，降低了人工费用；第三，自动化生产过程比人工操作效率高，自动控制系统能够比人更快更准确地应对运行中各种情况变化，自动运行使电厂运行参数更加接近于设计工况。电厂运行的控制有许多分类方法，为便于讨论，控制系统的功能可按控制功能分类，这样，控制功能可分为两种截然不同的类型：启停控制和调节控制，这两种控制在电厂都有。启停控制又称数字控制、二进制控制、离散控制、顺序控制及电机连锁。调节控制有时被称为模拟控制、连续控制、闭环控制。这两种控制在各行各业没有统一的定义。 启停控制发出一个控制动作指令，这类控制的一个例子是开启、停止一台电机。控制系统发出启动或停机命令，受控设备按命令来进行不同的动作：电机启动或电机停机。在启、停状态之间没有中间状态。 调节控制发出一个控制输出信号，该信号值从一个值连续变化到另一个值。该类控制的例子是通过调整给水阀的开度调节到水箱的流量，控制动作连续调节阀门使水箱水位保持在要求位置。阀门状态是连续的，可以从全关到全开任一位置。采用启停和调节控制来运行电厂与开汽车类似，开车时，司机启动点火钥匙，发动机发动，这就是启停控制。当发动机发动后，汽车开动，只要车速与要求值有偏差，司机会连续调整油门使汽车速度连续变化，这就是调节控制。电厂运行人员在电厂运行时也进行类似步骤，启动给水泵、风机及其他设备。典型的步骤是：运行人员在给水泵启动后，按泵的出水流量增减阀门开度来调节泵。在某些情况下，同一设备可接受全部指令，比如当泵由一台变速电机带动时，启停控制用来启动电机，调节控制通过调整电机速度来调节泵流量。启停、调节控制互相补充。在紧急停机或正常停机时，启停控制能使设备停机，并使其保持安全状态以备下一次启动。6.3 电厂主控室运行主控室操作台是运行人员用来监视与控制电厂运行的工具，本节给出电厂运行的简要说明、从冷启动到满负荷运行时的注意事项与电厂设备和系统的相互影响。从主控室运行人员的观点看，设备和系统分为两类：就地操作和主控室远程操作。前者大部分是厂内系统，服务1个或几个单元，他们的运行是间断的且与电厂的负荷没有直接关系。后者是机组运行的主要设备，他们的运行随着电厂负荷变化而变。6.3.1公共系统运行电厂建成后，很少出现机组从所有设备停机、空水箱的极“冷”态启动。如果启动时电厂机组处于这样的冷态，运行人员在其他操作之前必须运行一些系统，应采取以下步骤：（1）首先从电网向厂用电和控制系统供电。（2）启动压缩空气系统（包括检修用气和控制用气）。（3）启动电厂生水系统（如井水系统）及水处理系统制水。（4）准备制粉系统及其他材料系统（如石灰）。（5）准备点火燃油系统和辅助锅炉燃油系统。（6）当所需煤粉、软化水和压缩空气制备好后，启动辅助锅炉生产辅助蒸汽，也可从电厂其他蒸汽源获得。典型地，电厂公共控制系统布置设备附近的控制柜或控制板，有些主控室也同样布置与就地控制板功能相同的控制柜。这些系统运行时，主控室运行人员主要任务是监控这些系统的参数。通常，系统运行不正常时会在主控室发出“系统故障”的警报，主控室通知就地人员检查故障。另外，通过设备控制系统的数据通道（PLC 或 DCS）主控室可获得全部设备运行参数的信息，监控功能的关键是定期检查主要参数，如煤粉仓位、水箱水位、压缩空气压力，来保证公共系统能够充分满足电厂主机运行的需要。6.3.2单元系统运行公共辅助系统运行后单元机组即可启动，在一台单元机组启动时有大量的操作要执行，有些同时进行，有些按顺序执行。主要操作列举如下： 准备工作（1）空气吹扫启动在现代电厂中空气吹扫是一项相对新一些的技术，在准备过程中，应用空气吹扫必须及早做好计划，对蒸汽发生系统确保清洁。在空气吹扫系统管路建立过程中应采用正确的焊接技术，氧化皮须彻底清除，一般推荐采用化学方法清理氧化皮，保证管道内表面合格以备空气吹扫。管道表面坚固的钝化层可避免在空气吹扫时生锈。应注意的是空气吹扫是唯一能够在锅炉过热器获得清洁力比或干扰因数大于1.2（工业标准）的方法，电站锅炉和余热锅炉厂家从汽包到过热器设节流板降低蒸汽流量，这样做的结果是蒸汽流量不会超过正常运行的最大流量，空气吹扫没有这个限制，能够对过热器提供效果更好的清洁。一个完整的电厂设计需要保证空气吹扫的可行性，工程分析必须提出所需的压力，以获得适当的干扰因素、加压次数、泻压次数、必需排气管尺寸、在所有流程的干扰因素、管道吹扫的次序。必须使用和选择合适的设备，如无油空气压缩机、升压机（能够较易获得所需的吹扫压力），也包括干燥空气、冷却空气的制备、带有高压法兰的厚壁管、带滤网大负荷排空消音器、快速阀。（2）蒸汽吹扫启动 全面蒸汽吹扫应用于工业已有75年之久，曾经是清洁蒸汽循环管路的标准方法，该法与空气吹扫技术类似，不同之处是锅炉点火产生高压蒸汽清洁锅炉到汽轮机的蒸汽管路，使用高温快开阀，设计临时管路、蒸汽淬火装置、消音器及滤网。专家应指导电厂运行人员吹扫操作，正确操作靶板来评估蒸汽循环管路的最终清洁度。20多年前，引入了连续低压蒸汽吹扫技术，它已经成为试车前蒸汽循环管路清洁的标准程序。这种方法使得管路中的蒸汽速度比机组正常运行时高7-15倍，尽管蒸汽吹扫要求锅炉点火运行，它能够给运行人员机会操作要求蒸汽清洁的许多辅助系统。（3）化学清洗和钝化一台锅炉或一套管路系统的最初的清洁对成功运行至关重要，没有清洗或清洗不够都会使机组今后的运行成本大幅增加。化学清洗利用特殊配制的药剂去除诸如铁锈、硅石、氧化皮等无机残渣，典型的是使用磷酸三钠/磷酸二钠清洗管路，能从管路内表面、其他锅炉容器内表面逐渐去除残渣。不清洗这些无机残渣会导致侵蚀和腐蚀，最后导致爆管。最近一项锅炉管路失效研究表明，在某些机组管路到联箱的焊缝处积垢严重。这种局部严重腐蚀是从管路到联箱的焊缝局部热处理的结果，对锅炉厂家来说在竖管部分进行局部热处理以避免管路的鳍片内表面过度腐蚀的方法是常规措施，严重的积垢会导致自然循环流量减少及垢下腐蚀。当这样的局部腐蚀物出现时，在化学清洗中须特别关注它，保证足够的药品接触时间和剂量以全部清除这些沉积物。化学分析后，工程师确定最佳的全面的清洗吹扫方法，清洗后管路表面进行钝化，钝化层有时采用氮基，有时是其他化学形式。（4）水压试验在水压试验中，管路高处应保证充满水，提高加水速度可减少气泡的滞留。将牢固的软管接到管路高处就地阀门注水，避免管路溢水在没有覆盖的绝缘上。 为了加压，水从半开的阀门流出，将阀座和先前密封处的脏物带出，因为许多阀座最初被污垢和碎屑污染。如果管路出口被碎屑堵塞，有些系统注水不满，因此这个初步的试验对水压试验的成功非常重要。一旦密封，进行初步的25 psig压力下的空压试验有益于确定阀门和附件是否关闭严密及阀座、密封是否有碎屑。承压下未密闭的阀门其阀座会被高压水冲刷，阀门打开排污后阀门重新关闭停止泻流，水压试验注水清洗掉新机组内常有的固体脏物。因为空气的溶解性随着压力的升高而增加，小气泡会慢慢地溶解于高压水中，当管内的空间充满水后它将导致压力的缓降。好的做法是按要求缓慢加压并加水以保持水压。结冰是新锅炉的一大威胁，因此水压试验后应排干水以避免损坏承压部件，结冰能堵塞和损坏排水、排气管路、阀座，所以要注意水压试验后进行排水统，这是锅炉水压试验必不可少的部分。启动启动经常分为冷态启动、温态启动、热态启动。该定义受以下因素影响：机组、机组蓄热量、机组操控性等。启动大致分为以下几类： （1）热态启动停机 400（见图6-1)。（2）温态启动停机 8小时, 200（见图6-2)。（3）冷态启动停机72小时，汽轮机金属温度 60%满负荷时蒸汽流量），即使甩负荷时，锅炉可保持运行，这样在大部分情况下避免机组跳闸。锅炉启动包括用天然气或燃油点火加热锅炉，当燃烧温度足够高时，煤粉开始燃烧。在启动中燃烧速率主要受制于以下因素：换热器表面金属温度。厚壁压力容器的加热速率（如汽包、蒸汽联箱）。蒸汽压力控制。蒸汽与汽轮机金属温度是否匹配。启动中，当蒸汽流量为零或很低时蒸汽的冷却作用有限，过热器金属温度基本上等于进入过热器管箱的烟温。在这个启动的早期阶段，金属温度由炉膛上部测量烟温的空冷探头直接监控。厚壁压力部件的加热速率由热电偶监控，典型的汽包加热速度旧锅炉为100 (56)/h、现代化新锅炉为400 (222)/h，为获得理想的加热速率，承压部件温度必须监控，燃烧强度也要控制。一些特殊系统在启动中对蒸汽温度和压力控制也有帮助，包括过热器旁路、再热器出口蒸汽减温器、过热器出口蒸汽减温器（带二级过热器关断阀及关断阀旁路）。6.6.1过热器旁路.过热器旁路是一套启动系统，它可以在锅炉启动中不损失给水的前提下释放蒸汽、汽包减压。在热态启动，包括启动前夜停机的机组，汽轮机金属温度较高，高的金属温度要求高的蒸汽温度。汽轮机冲转时，要保持较高的燃烧强度和炉膛烟温使维持高的主汽和再热温度。这一般会导致节流压力迅速上升，因为蒸汽通过汽轮机主汽阀时节流温度骤降。过热器旁路为凝汽器提供了措施，来保持3.45 - 6.90 MPa调节压力，对热态重新启动和隔夜停机启动都大为有利：在最大锅炉热输入时保持最适合的蒸汽与汽轮机金属的温度匹配，并维持在再热器和过热器金属保护的限度内。减少启动时间，因改进汽轮机金属与蒸汽温度匹配和提高热输入。汽轮机启动时主汽阀大开，节流压力低，减缓了在启动第一阶段汽轮机缸体温度冲击。6.6.2再热器出口蒸汽减温器启动系统 蒸汽进入汽轮机之前，再热器没有蒸汽。再热器从烟气吸热，最终达到烟气的温度。当蒸汽首次进入汽轮机通过再热器时，再热器出口汽温很快升至烟温的水平，导致无法与在冷态和停机一周的机组汽轮机中压缸金属温度匹配，一套再热器减温系统包括过热器旁路，提供启动中再热器汽温控制。 当蒸汽首次进入汽轮机，再热器其温度陡升，减温器在再热器出口用饱和蒸汽限制再热器出口汽温， 该系统对过热器旁路热启动、冷启动、停机一周启动都是有利的。6.6.3 过热器出口减温器带二级过热器截止阀和截止阀旁路启动系统冷启动、停机一周启动时，低汽温与好的温度匹配、高热量输入与快速启动一般是不一致的。只有满负荷蒸汽流量的10% 到15%，第二级过热器管汽温达到烟温。为了降汽温，烟温也须降。低的炉膛烟道烟温与燃烧速率是协调的，热量输入已足够产生蒸汽冲转和带最低的汽轮机负荷。分离系统对主汽和再热汽温的控制有利于冷启动的汽温-金属温匹配，部分启动系统由再热器减温器和汽包蒸汽组成。全面启动系统增加了过热器减温器、过热器分段阀或截止阀。使用汽包饱和蒸汽的过热器出口减温器允许启动汽温控制，而不依赖于锅炉的热负荷。 将汽包饱和蒸汽通过旁路引到过热器出口，一级和二级过热器之间必需安装截止阀和截止阀旁路，以避免流动阻力，并通过过热器控制流量。没有截止阀，在启动中过热器压力降是不够的，为过热器温度控制而需的蒸汽流量不够。二级过热器截止阀旁路是一个稍小的控制阀，在低流量启动时它提供从二级过热器到汽轮机的压力和流量。过热器出口蒸汽减温减压阀是用在负荷低于10%时从汽包引饱和蒸汽到过热器出口