专利名称：一种火力发电机组煤质校正系统的制作方法
技术领域：
本实用新型是关于火力发电技术，特别是关于火力发电机组的快速减负荷技术，具体的讲是关于一种火力发电机组煤质校正系统。
背景技术：
当火力发电机组在比较高的负荷工况下运行时，若由于某种原因造成部分重要辅机跳闸，导致机组不能继续维持高负荷运行时，RB(RUNBACK 机组快速减负荷)控制功能将根据跳闸辅机的类型、故障程度以及机组运行的现状，自动计算出当前机组所能保证的安全稳定运行的最大负荷，并将此作为目标负荷协调机组各个控制系统，快速地降低机组负荷。为响应国家节能减排政策，电力生产企业效率低、污染大的小型火电机组将逐步被30(MW、60(MW、100(MW等级大型火电机组取代，提高了机组发电效率。在大型机组中，RB试验的意义显得更加突出。随着单元机组装机容量的提高，其安全稳定性更直接地影响到单元机组甚至整个电网的安全稳定，RB功能就是为了满足机组在非正常工况下对机组进行安全控制的重要功能。国内各火力发电机组均设计了 RB功能，并把RB试验作为机组并网正式投入商业运行前的必备项目之一。同时对机组RB动作成功率和RB动作后机组稳定水平提出更高要求。设计人在实现本实用新型的过程中，发现现有技术中至少存在如下不足现有技术中，火力发电机组RB功能设计一般遵循以下原则为满足电网AGC负荷控制需求，目前90%以上火电机组正常运行选择“炉跟机”协调控制模式。RB动作后，机组的安全稳定与对电网供电品质相比更为重要，协调模式立即切换到“汽机跟随”控制方式，即根据设计曲线利用对主蒸汽压力响应较快的汽轮机调节阀进行主汽压调节，维持主汽压与锅炉负荷匹配来保证机组安全稳定。同时锅炉侧燃烧控制系统立即快速减少燃料至目标负荷对应给煤率，维持受到剧烈扰动的燃烧系统的稳定，并保障机组主汽温度等保护相关的重要控制参数在合理控制范围内。RB控制回路典型设计如图I所示。上述设计是机组根据设备故障类型和程度自动选择对应RB目标负荷，然后根据固定常数K进行修正后折算成目标燃料量。这种设计方法基本满足使用要求，但是由于目标给煤率的准确程度直接影响机组主汽温度控制水平，影响机组安全稳定运行。目前国内绝大多数火力发电机组面临燃料供应紧张、燃煤品种复杂不稳定、燃煤发热量高低变化大等多种复杂形式。图I典型设计采用常数K不能满足煤质变化工况的控制精度，经常发生RB动作时由于目标给煤率太高或者太低造成机组灭火停产等事故。以某发电机组1000MW超超临界直流炉为例，汽机满负荷工况1000MW对应设计煤种356t/h，而实际运行过程中满负荷情况给给煤率最低310t/h，最高却达到420t/h。根据设计煤种设计K = O. 356。由于煤质变化，RB动作后目标给煤率实际偏差计算如下(I)当机组满负荷对应310t/h燃料量时，发生50% Pe RB，按设计煤种目标给煤率为178t/h，而实际应为155t/h，RB动作后实际目标给煤率偏高23t/h。此时机组在RB工况下降负荷速度缓慢，容易致使单台辅机超限运行，且容易超温导致机组保护动作，影响机组稳定运行。(2)当机组满负荷对应420t/h燃料量时，发生50% Pe RB,按设计目标给煤率为178t/h，而实际应为210t/h，RB动作后实际目标给煤率偏低32t/h。此时机组在事故工况下实际负荷会低于50% Pe，甚至影响低负荷稳燃，恶化燃烧效果，容易炉膛灭火。数据分析表明，当前典型设计图I方案不适用机组燃用煤质大幅变化情况，RB动作后容易造成机组燃烧不稳定，甚至灭火事故。严重影响机组安全稳定运行，一旦发生灭火事故也会对电网造成较大冲击。典型设计图I中常数K应改为变参数以适应煤质变化情况，才能提高机组RB动作后的安全稳定水平。为了克服图I中出现的煤质变化问题，现有技术中出现了煤质校正回路，典型煤质校正控制回路如图2所示，校正值X用于代替图I中的常数K。图2的典型煤质校正策略通过“实发功率/实时燃料量”比值进行周期计算，统计方法本身没有考虑机组滑压等动态过程，在机组变压力设定值过程中由于改变锅炉储能等因素可能导致实际给煤率偏离该负荷对应稳定给煤率，比值(实发功率/实际给煤率)本身不能代表稳定工况的数据，直接影响统计数据的可靠性，最终煤质校正系数X不够准确。为了提高统计数据的准确性，图2典型煤质校正策略要求机组汽温、汽压等参数基本稳定、机组负荷不变化等工况才能进行统计运算，实际运行机组很难满足。比如目前电网公司要求并网发电机组AGC控制全程投入，当机组AGC调整方式设定为按电网区域误差(ACE)自动调节的BLR(Base Load Regulated)控制模式,则机组负荷指令频繁动作，典型煤质校正回路无法进行正常工作，其适应范围窄、实用性较差。
实用新型内容本实用新型提供一种火力发电机组煤质校正系统，以在响应RB动作时及时、准确地判断当前燃用煤质的发热量情况，校正RB动作后锅炉目标燃料指令，提高机组RB试验成功率和RB动作后燃烧系统稳定性。为了实现上述目的本实用新型提供一种火力发电机组煤质校正系统，该系统包括RB控制回路、汽轮发电机组、给煤机及远程终端设备，其特征在于，所述的系统还包括煤质在线校正设备，所述的煤质在线校正设备包括输入装置，用于用户输入统计周期T及煤种对应常数K ;电量计，用于接收有功功率信号，并根据所述用功功率信号生成统计周期T内的总发电量；煤量计，用于接收总煤量信号，并根据所述总煤量信号生成统计周期T内的总燃煤量；输出接口，用于将煤质校正参数X输出给所述的RB控制回路。进一步地，该煤质在线校正设备还包括第一输入接口，用于将所述有功功率信号传输到所述的电量计。进一步地，该煤质在线校正设备还包括第二输入接口，用于将所述总煤量信号传输到所述的煤量计。进一步地，该煤质在线校正设备还包括第一除法器，通过接口分别与所述的电量计及煤量计连接，用于生成所述总发电量与总燃煤量的比值；第一除法器，通过接口分别与所述的第一除法器及输入装置连接，用于根据所述比值及K生成煤质校正参数X。本实用新型的有益技术效果在于，本发明的火力发电机组煤质校正系统可以在响应RB动作时及时、准确地判断当前燃用煤质的发热量情况，校正RB动作后锅炉目标燃料指令，提高了机组RB试验成功率和RB动作后燃烧系统稳定性。
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中图I为现有技术一中火力发电机组RB控制回路示意图；图2为现有技术二中火力发电机组典型煤质校正控制回路示意图；图3为本实用新型实施例煤质在线校正设备的结构示意图；图4为本实用新型实施例火力发电机组煤质校正系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，
以下结合附图对本实用新型实施例做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。 如图3及图4所示，本实施例提供一种火力发电机组煤质校正系统，所述的系统包括RB控制回路、汽轮发电机组、给煤机、远程终端设备及煤质在线校正设备。图4中的RB控制回路101、汽轮发电机组102、给煤机103及远程终端设备104与图I相同，RB控制回路101为图I中的矩形框部分，RB控制回路101中包括多个接口(105至109)，汽轮发电机组通过接口 105连接RB控制回路101的功率变送器110及压力控制器111，给煤机103通过接口 106接收给煤指令，给煤机根据给煤指令向炉膛112送煤，远程终端设备通过接口 107将调度目标负荷指令发送给RB控制回路，RB目标负荷指令及RB触发条件也分别通过接口 108及接口 109发送到RB控制回路101。这里所述的接口 105至接口109可以为串口或USB 口等，本实用新型不以此为限。图3中矩形框表示煤质在线校正设备，煤质在线校正设备300包括输入装置301，电量计302，煤量计303，输出接口 304等硬件结构。输入装置301用于用户输入统计周期T及煤种对应常数K。电量计302用于接收有功功率信号，并根据所述用功功率信号生成统计周期T内的总发电量。煤量计303用于接收总煤量信号，并根据所述总煤量信号生成统计周期T内的总
燃煤量。输出接口 304用于将煤质校正参数X输出给所述的RB控制回路。如图3及图4所示，煤质在线校正设备还包括输入接口 305及输入接口 306。输入接口 305用于将所述有功功率信号传输到所述的电量计。输入接口 306用于将所述总煤量信号传输到所述的煤量计。这里所述的接口 305及接口 306可以为串口或USB 口等，本实用新型不以此为限。煤质在线校正设备300系统还包括除法器307及除法器308，除法器307通过内置接口(图中未示出)分别与所述的电量计302及煤量计303连接，用于生成所述总发电量与总燃煤量的比值。除法器308通过内置接口(图中未示出)分别与所述的除法器307及输入装置301连接，用于根据所述比值及K生成煤质校正参数X。RB触发条件通过接口30就进入切换开关，煤质校正参数X经过切换开关之后输入到RB控制回路101进行煤质校正。本申请的火力发电机组煤质校正系统是基于能量守恒原理-由于火力发电机组本身储能(蓄热量)的变化随着机组变负荷等原因时增时减，但一个统计周期内机组储能变化绝对值相对整个周期能量转换过程的总量可以忽略不计。因此可以认为周期内燃料总量和总发电量比值能够真实的反映当前煤质发热量情况，并将该比值作为统计数据，能够提高煤质校正系数的准确性。当火力发电机组的燃煤品质发生大幅变化，严重偏离设计煤种时，在基于现有技术的RB控制回路的基础上，通过图4所示“基于能量守恒原理运用统计算法进行煤质校正”的控制回路(即煤质在线校正设备300)可以提高煤质校正的准确性，提高了 RB动作后的机组安全稳定系数，提高了发电机组的供电品质。下面举例说明之某1000MW超超临界直流炉发电机组，满负荷设计煤种给煤率为356t/h，假设发生一次风机RB，要求目标负荷降至500MW，设置煤质校正回路统计周期为30分钟，RB动作前一个统计周期内累计发电量为400MW，累计燃煤总量为136t。则根据图3所示校正回路，常
O C /T
数尺=——= 0.3561000根据图I不进行煤质校正，则RB动作后目标给煤率Y = 500 XK = 178t/h根据图4进行煤质校正计算煤质校正系数1 = ^^^ = 0.955;计算RB动作后
400 X a
目标给煤率 Y 为Y = 500 X K X X = 500 X 0. 356 X 0. 955 = 169. 99t/h ；煤质校正前后目标给煤率相差178-169. 99 ^ 8t/h。如不进行校正则RB动作后目标煤量偏高，影响降负荷速率。由上述分析可知，通过设计“基于能量守恒原理运用统计算法进行煤质校正“功能的控制回路，对典型设计图I的常数K进行修正，提高煤质校正的准确性。本发明“校正回路”是具有一定周期统计规律，统计方法简单、精确，非常适用于煤质变化较大的火力发电机组协调控制策略。基于以上分析，则对统计周期内机组运行条件不做严格限制，机组运行方式可以是手动或者协调模式，AGC投入方式切换、机组主汽压、汽温波动等不稳定因素对统计数据不造成任何影响。统计算法-煤质校正回路实时计算前一个统计周期内总发电量和总燃料量计算出当前煤质校正系数X。统计周期可以通过DCS系统组态由运行人员手动设置或者选择固定时间周期。本申请的火力发电机组煤质校正系统的工作运算条件不要求机组参数稳定，适用性强，统计信号具有代表性，从而能真实的反应当前燃煤的品质，提高RB动作后锅炉目标给煤率的控制精度，为提高RB动作后机组稳定水平提供必要条件。应用在典型RB控制回路中，可以降低由于煤质变化导致的安全隐患，提高机组安全稳定运行的可靠性，满足电网和电力监管部门的技术指标要求，增强火力发电机组运营的经济效益。本申请的火力发电机组煤质校正系统的方案设计简单，可操作性强，统计运算回路无条件限制，适用范围广，能有效解决当前火电机组燃煤品质变化较大导致机组自动控制品质差的问题。以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种火力发电机组煤质校正系统，所述的系统包括RB控制回路、汽轮发电机组、给煤机及远程终端设备，其特征在于，所述的系统还包括煤质在线校正设备，所述的煤质在线校正设备包括 输入装置，用于用户输入统计周期T及煤种对应常数K ; 电量计，用于接收有功功率信号，并根据所述用功功率信号生成统计周期T内的总发电量; 煤量计，用于接收总煤量信号，并根据所述总煤量信号生成统计周期T内的总燃煤量； 输出接口，用于将煤质校正参数X输出给所述的RB控制回路。
2.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述的煤质在线校正设备还包括 第一输入接口，用于将所述有功功率信号传输到所述的电量计。
3.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述的煤质在线校正设备还包括 第二输入接口，用于将所述总煤量信号传输到所述的煤量计。
4.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述的煤质在线校正设备还包括 第一除法器，通过接口分别与所述的电量计及煤量计连接，用于生成所述总发电量与总燃煤量的比值； 第一除法器，通过接口分别与所述的第一除法器及输入装置连接，用于根据所述比值及K生成煤质校正参数X。
专利摘要本实用新型提供一种火力发电机组煤质校正系统，所述的系统包括RB控制回路、汽轮发电机组、给煤机、远程终端设备及煤质在线校正设备，所述的煤质在线校正设备包括输入装置，用于用户输入统计周期T及煤种对应常数K；电量计，用于接收有功功率信号，并根据所述用功功率信号生成统计周期T内的总发电量；煤量计，用于接收总煤量信号，并根据所述总煤量信号生成统计周期T内的总燃煤量；输出接口，用于将煤质校正参数X输出给所述的RB控制回路。
文档编号F23N1/00GK202501496SQ201220171569
公开日2012年10月24日 申请日期2012年4月20日 优先权日2012年4月20日
发明者刘磊, 尚勇, 康静秋, 李卫华, 杨振勇, 高爱国, 鲁学农 申请人:华北电力科学研究院有限责任公司