330MW机组制粉系统运行对负荷控制精度的影响分析

330MW 机组制粉系统运行对负荷控制精度的影响分析机组制粉系统运行对负荷控制精度的影响分析 摘要 浙江电网实行发电侧电力市场后 对发电机组有功功率的控制精度作出了明确的规 定 并且作为经济考核的重要指标之一 台州发电厂 7 8 机组锅炉采用直吹式制粉系统 由于其调节惯性较大 不利于机组精确地控制负荷 本文试就制粉系统运行方式 启停过 程对控制负荷指令的影响进行初步分析 探讨更好地控制机组出力 满足系统需要的方法 和措施 关键词 制粉系统 负荷 调节 启停 1 导言 MGC 指令是电力市场下达给发电机组的实时发电负荷命令 市场内的每台发电机组都 必须严格执行 浙江电网发电市场发电出力及电量偏离调度范围罚则 即是保证 MGC 指 令被有效地执行的具体规定 以维护市场有序 规范地运行 台州发电厂也出台了 电力 市场经济责任考核细则 以进一步加强全厂机组参与电力市场运作的管理 减少负荷偏差 是发电厂提高利润 降低发电不良损失的重要工作内容 对于台州发电厂 7 8 机组 由于锅炉采用配 MPS 中速磨煤机的直吹式制粉系统 其 本身具有较大的调节迟滞和启停热冲击 使机组精确地控制负荷 严格执行 MGC 指令带 来了一定的困难 本文试就根据制粉系统运行方式 启停过程的特点 分析对执行负荷指 令的影响 探讨更好地调节机组出力 满足系统需要的方法和措施 2 锅炉主辅设备简况及机组运行方式 台州发电厂 7 8 锅炉型号 B 1025 18 44M 为亚临界一次中间再热自然循环汽包 炉 最大连续蒸发量 MCR 1004t h 过热器出口新蒸汽压力 18 44MPa 计算燃料消耗 量 152 4t h 每台锅炉配置四套直吹式制粉系统 磨煤机型号 MPS 225 最大出力 62 35t h 最低限制出力 16t h 专用一次风机送粉 制粉流程 原煤经电子称重皮带给煤机送入磨煤机 经破碎碾压及热风干燥后 由 8 根 一次风管将风粉混合流体送入前后墙对冲布置的 8 个旋流燃烧器 在 330MW 负荷下 额 定主汽流量 936t h 三台制粉系统投运 一台备用 实际燃料消耗量 120 135T h 根据煤 种发热量有所变化 每台磨煤机出力 40 45t h 运行方式 机组正常采用机炉协调控制 COORD 方式 锅炉 汽机主控共同接受负荷 和主汽压力信号 维持发电出力和主汽压力稳定 此时可投入 MGC 自动方式 当遇到锅 炉设备不符合自动条件时 可切至汽机跟随方式 TF 方式 手动控制给煤量决定发电出 力 由汽机调门自动控制主汽压力稳定 若机炉均不能投自动 则手动控制给煤量并在 DEH 上手动设置负荷指令 发电出力和主汽压力均由操作员手动控制 BASE 方式 制粉系统切换 为防止 MPS 磨煤机磨盘与磨辊直接接触引起震动 设计有最低出力限 制 实际运行中保持一定的裕量 最低出力一般不低于 20t h 因此在启停磨煤机时 给煤 量存在 0 20t h 的阶跃 3 制粉系统调节迟滞对发电出力的影响分析 直吹式制粉系统与中间储仓式制粉系统相比较 最明显的缺点是送入炉膛的煤粉量不 能直接调节 直吹式制粉系统调整锅炉负荷的手段是改变给煤机的转速 即调节磨煤机的 给煤量 从调节指令发出 到最终发电出力变化 除了燃烧率变化 蒸发量变化 汽 机作功变化的热力环节外 还包含磨煤机制粉出力变化这一个具有较大时间常数的惯性环 节 图 1 配直吹式制粉系统机组负荷调节各环节 在制粉系统出力范围内 存在以下平衡 Q2 Q1 Q3 Q4 Q1 给煤量 Q2 输出的煤粉量 Q3 磨煤机筒体储存煤粉量的变化量 Q4 石子煤量 一般情况下石子煤量很少 Q4 可以忽略不计 在稳定平衡状态下 Q3 0 所以 Q2 Q1 但在给煤量变化的初期 由于磨煤机筒体的存储作用 稳定平衡状态尚未建立 Q3 0 Q2 Q1 输出的煤粉量的变化就迟滞于给煤量的变化 影响磨煤机出力的因素有磨煤出力 干燥出力 通风出力 在给煤量变化的同时 调节 冷热风门开度 使进入磨煤机的热风量变化 干燥出力发生变化 同时 调节一次风量调 节档板开度 使进入磨煤机的一次风量变化 通风出力发生变化 由于气流量的变化速度 远远大于干燥量的变化速度 因此通风出力的变化是很快 为了抵消磨煤机存储作用 可 以采用通风量超前变化的手段 在调节上 改变给煤量的同时 改变通风量 虽然研磨出 力来不及变化 但通风携带的煤粉量已发生变化 可以部分克服了存储作用带来的迟滞 所以 保持磨煤机风量调节的准确度和灵敏度可以减小制粉系统迟滞特性对发电出力的影 响 其次 保持合适的研磨压紧力 较小的磨辊的磨损程度 合理的磨煤机出口分离器档 板开度也可以减小制粉系统迟滞时间 从调试和运行的有关报告得出的结论 经上述措施 的综合运用 7 8 炉从给煤量变化 到机组负荷变化所具有的惯性时间可以减少到 2 3min 4 制粉系统启停特性对对发电出力的影响分析 330MW 机组额定负荷下由三台制粉系统向锅炉供粉 8 3 共 24 个燃烧器运行 由于受结 构的限制 MPS 磨煤机要求最低出力不小于 40 正常出力 约 16t h 否则可能导致磨辊 与磨盘直接接触 造成严重震动 磨煤机有一条 P1 跳闸保护逻辑内容是 给煤机运行时 煤量 40 延时 45 秒跳磨煤机 因此 一般每台磨煤机出力不低于 24t h 最低不低于 20t h 再降低则磨煤机震动就逐渐增大 这样在启停磨煤机时 给煤量就存在 0 20t h 的阶 跃 产生了负荷变化的连续性与燃烧量变化的阶跃性之间的矛盾 4 1 停运磨煤机操作 为克服这一矛盾 当 7 8 机组负荷减至 220MW 以下时 就必须停运一套制粉系 统 并且必须按照如下操作步骤进行 4 1 1 撤出机组 MGC 自动 撤出 RB 功能 炉主控自动 改 TF 方式 改定压 4 1 2 投入对应层油枪 至少前后墙各 3 支 减待停磨煤机煤量为最低值 计算此时总 煤量 4 1 3 预加其他磨煤机煤量之和为上述总煤量 或略少 4 1 4 延时 2 3min 左右 停运待停给煤机 4 1 5 45s 内停运待停磨煤机 根据计划停运时间长度决定是否关闭给煤机上闸板 关 闭有关风门 4 1 6 撤油枪 调节总煤量至要求值 停磨煤机过程中 适当调节主汽压力设定值 保持 1 2 高压调门全开 3 高压调门开度 一般保持 20 左右 并留有调节余量 维持负荷稳定 改变主汽压力设定值时 还要考虑 主汽压力基准值变化的惯性速率 4 2 启动磨煤机操作 当两磨运行 机组负荷加至 240MW 以上时 就需要启动一套制粉系统 启动操作如下 4 2 1 预减运行磨煤机给煤量 投入对应层油枪 至少前后墙各 3 支 一般可靠起见 8 支全部投入 4 2 2 打开待启给煤机上闸板 疏通下煤 4 2 3 打开待启磨煤机出口门 进口快关门和混 冷 热风门进行暖磨 4 2 4 待磨煤机启动条件满足 预减其他磨煤机给煤量之和为 此前总煤量减 20t h 4 2 5 一般延时 2 3min 左右 启动磨煤机 15s 内启动给煤机 45s 内将给煤量加至 20t h 4 2 6 调节该磨煤机风量 出口温度正常 4 2 7 根据燃烧稳定情况撤除油枪 4 2 8 调节机组参数稳定后 投入炉主控自动 RB 功能 改 COORD 方式 滑压 压 力内给定 投入 MGC 自动 4 3 启停操作对负荷控制的影响分析 从以上操作过程分析 制粉系统启停对负荷的影响有以下几个方面 4 3 1 油枪投停 由于旋流燃烧器的引燃特性 无论启 停磨煤机都必须投油 每支油 枪出力为 0 5t h 按照发热量计算 8 支油枪相当于 8 10t h 给煤量 4 3 2 给煤量的阶跃 为了弥补磨煤机启停时突增或突减 20t h 煤量对锅炉的影响 必 须进行煤量预加减 实际上 煤量预加减的数量 速率的准确控制是很难做到的 因为热 冲击还受磨煤机内存煤量的影响 而这往往是无法知道的 只能进行估计 4 3 3 启动或停运后火焰位置突变 虽然进行了总煤量预调整 但总是存在某层火焰 出现或消失的过程 由于燃烧器在炉膛中位置的不同 下层燃烧器变化对汽压影响大 上 层燃烧器变化对汽温影响大 4 3 4 汽压设定值改变 燃烧量的变化引起锅炉蒸发量的变化 必须调整汽压给定值 控制高压调门开度 控制主汽压力的变化速率在高压限制 以及高旁控制值之内 这反过 来又影响负荷 4 4 减小启停操作对负荷冲击的措施 经过以上分析我们看到 要减小制粉系统启停对负荷的冲击影响 特别是减小动态扰动 可以从以下几个方面考虑措施 4 4 1 综合考虑投停油枪和煤量的突变 投油 预加减给煤量要结合负荷变化趋势和 启动时机 比如 在加负荷 投油后应把燃油量计算在内 为了使煤量调整有余地 应避 免所有磨煤机已在最低煤量时停磨 并且考虑好迟滞特性时间 尽量使得煤量突增 突减 的缺口能够被平滑掉 4 4 2 通过观察主汽压变化 分析实际燃料量 主汽压力变化反映的是机 炉间能量 的平衡状况 主汽压力变化率大 说明燃料量阶跃大 需要加大调节力度 此外 在计算 煤量预加 减 量时 要根据对应磨煤机的状态 充分估计存粉情况 4 4 3 下层燃烧器对应的磨煤机 如 A 磨 启停 对蒸发量的影响比上层大得多 操 作前要保证 3 高压调门有较大的调节余量 上层燃烧器对应的磨煤机 如 D 磨 启停 对 炉膛出口烟温的影响比下层大得多 进而影响主 再汽温 操作前要保证减温水调门 烟 道档板有较大的调节余量 这样 可以利用蒸汽侧的调节 如高压调门开度 减温水量变 化影响主汽流量 抵消一部分燃烧侧的扰动对负荷的影响 维持机组发电出力满足要求 4 4 4 精确标定磨煤机进口一次风量 加大一次风量调节档板调节灵活性 更好地利 用一次风量超前调节能力 改变目前此类档板多卡涩 非线性严重 以及风量指示晃动的 情况 4 4 5 制粉系统改进 磨煤机加装可调加载装置 是解决最低煤量限制的根本措施 目前将在 7B 磨煤机上改造 如果效果好 将全面推广 4 4 6 从考核角度 我们还要考虑电力市场对机组出力偏差考核取样时间问题 尽量 避开取样点启停制粉系统 减少不必要的经济损失 4 4 7 对于启停磨煤机是否必须投用油枪的问题 涉及燃烧器特性 需要进一步研究 从设计意图讲 是因为旋流燃烧器相互点燃条件差 为了防止煤粉不着 投停时要投油 旋流燃烧器能卷吸高温烟气回流 自身稳燃效果好 这一点已在低负荷稳燃试