浅议火力发电厂集控运行中的锅炉与汽水系统控制

浅议火力发电厂集控运行中的锅炉与汽水系统控制

黄海雄

广东省粤电集团有限公司云浮发电厂527328

摘要：随着经济的发展、电力能源需求量不断增加、对火力发电运行技术要求不断提升。近年来、火力发电集控运行技术不断升级且应用越来越广泛。本文着重分析了火力发电运行中的集控运行中的锅炉与汽水系统控制要点。

关键词：火力发电;集控运行;技术要点;管理；锅炉与汽水系统

前言：伴随着经济的飞速发展，电力系统管理不断升级，传统技术管理模式逐步被先进的集控运行系统技术所取代集控系统运行技术集现代科技、网络信息技术于一体广泛应用于火力发电厂能源开发及管理方面，既可以保证能源开发与管理控制，还能在降低电厂运作成本的基础上有效提升电厂运行的安全与稳定水平，对于电厂经济效益与社会效益的实现具有推进作用笔者认为火力发电厂的集控运行技术管理工作中的锅炉与汽水系统控制要点很重要。

1锅炉的介绍

锅炉是火力发电厂中重要的热能动力设备。然而，锅炉作为一种特殊设备，具有事故率高、事故后果较为严重的特点。统计表明，100MW及以上机组非计划停

机所造成的电量损失中，锅炉机组故障停机损失占60%-65%。因此，对锅炉系统进行安全评价对提高整个火力发电厂的安全运行水平有着十分重要的意义。安全性评价是综合运用安全系统工程的方法对系统的安全性进行度量和预测，它通过对系统发生危险的可能性及其严重程度，提出必要的措施，以寻求最低的事故率、最小的事故损失和最优的安全投资效益。

2锅炉的分类

2.1.自然循环锅炉

自然循环锅炉是指在锅炉蒸发系统中，利用降水管中的水与上升管中的汽水混合物的密度差作为推动力，建立起工质循环流动(又称水循环)，使蒸发受热面受到冷却的锅炉。自然循环锅炉中加热管道中的水或水蒸气是依靠管道中水与水蒸气的密度差在管道中循环，而无需其他动力，所以称为自然循环锅炉。在自然循环锅炉中，汽包、下降管、下联箱、蒸发受热面(有的还包括上联箱和汽水导管)构成水循环回路。上升管内汽水混合物的密度比下降管内水的密度小得多，工质正是依靠这种密度差而产生的动力保持流动的，不需消耗任何外力。

2.2强制循环锅炉(又称辅助循环锅炉)

强制循环锅炉的结构与自然循环基本相同，它也有汽包，所不同的是蒸发受热面内的工质除了依靠水与汽水混合物的密度差以外，在下降管中增加了炉水循环泵，作为增强汽水循环的动力。

2.3直流锅炉

直流炉的结构与自然循环锅炉结构不同，它没有汽包，是依靠给水泵压力使工质在锅炉受热面管子中依次经过省煤器、蒸发受热面和过热器一次将水全部加热成为过热蒸汽。整台锅炉由许多管子并联，然后用联箱连接串联而成。现在一般只宜用于亚临界、超临界压力锅炉。

3锅炉机组的工作过程

火力发电厂锅炉的燃料主要是煤，这种锅炉便称为煤粉炉。上图是一台煤粉炉及其辅助系统的示意图，可以用来说明锅炉的主要构成和工作过程。

运输到火力发电厂去的原煤，要经过破碎、除铁、除木屑及混煤后送到原煤斗1，从原煤斗靠自重落下的煤，经过给粉机2进入磨煤机3中，磨制成合格的煤粉，由预热空气通过排粉风机18将磨好的煤粉经燃烧器9喷入炉膛中燃烧，燃烧的化学能便转化为燃烧产物(烟气)的热能。在炉膛内主要以辐射方式将热量传给炉膛四周墙壁上的水冷壁8，在炉膛上部则以半辐射、半对流方式传给屏式过热器，高温烟气经炉膛上部出口离开炉膛进入水平烟道，与布置在水平烟道的过热器(高温过热器5、低温过热器11)进行热量交换，然后进入尾部烟道，并与再热器12、省煤器15和空气预热器17等受热面进行热量交换，使烟气不断放出热量而逐渐冷却下来。煤中灰分不参与燃烧，大的颗粒沉降至炉膛底部的冷灰斗中，形成固态渣山排渣装置19排出，细小的灰粒则随烟气排出炉外。

4火力发电厂汽水管道振动分析

电力生产中需要用到诸多汽水管道，在汽水管道运行过程中出现振动现象屡见

不鲜，并且造成汽车管道振动的原因具有一定的复杂性，可能是由于汽水管道系统设备的外部动力，也有可能是汽水管道输送介质流动所产生的作用力引起的。汽水管道系统易受系统设计取值、系统安装布置以及汽水管道系统实际运行情况等多种因素的影响。一般情况下，电厂汽水管道出现振动现象主要是由四方面原因造成的，以下是对电厂汽水管道出现振动的具体原因分析[[41]0

4.1转动设备的不平衡转动

与汽水管道相连接的转动设备在转动过程中若出现不平衡的现象，那么极有可能会引起汽水管道发生振动。另外，如电力生产中的基础设施设计不合理，那么转机设备的不平衡振动将通过电力生产中的基础设施及其他设施传递给汽水管道，从而导致汽水管道振动。

4.2汽水管道内部流体流动问题

汽水管道系统的不合理状况有很多，例如弯头过多、系统运行方向的频繁改动、管件对流体的相对作用等等，这些情况会导致介质流场发生改变，从而造成汽水管道的振动。流体在汽水管道流动过程中如果流速过大，并超过了管道系统中某一允许流速时也有可能造成汽水管道振动的情况。

4.3汽水管道流体的脉动压力

汽水管道内部的流体输送运行是依靠泵加压实现工作运行的，它是一种周期性加压方式，每个周期所施加的压力有所不同，在此过程中可能出现汽水管道实际压力值大于或者小于平均压力值，从而形成脉动压力，该压力主要作用于汽水管道系统，在脉动压力的作用下易形成汽水管道系统振动。

4.4水锤引发的管道振动

在电厂汽水管道系统中，泵阀出现故障或者机组需要调节都需要开启与关闭阀门，汽水管道内部的水流速度若在阀门位置突然出现变化，那么会导致汽水管道内部的水压形成膨胀波以及压缩波，该波将会在汽水管道内进行周期性衰减，直到压力稳定，这种情况就称之为水锤。当汽水管道系统在运行中发生水锤现象时，管道内部的压力会发生很大变化，甚至可能会导致管道出现晃动，若水锤波动频率与汽水管道某一阶段的运行频率接近或者出现重叠情况时会造成两者共振的情况。

5管道减振措施

当管道系统发生振动后，那么与其连接的管道转动机械运行也会受到相应的影

响，可能会造成转动机械设备损坏，影响正常生产。除此之外，汽水管道若长期在应力交变的状况下运行，那么不仅会缩短汽水管道的运行寿命，同时也会给安全生产结带来极大的安全隐患，甚至有可能造成结机组出现非停事故。另外，振动有有时会带来巨大噪音，形成噪声污染，对工作人员的健康造成危害。所以，管道设计过程中必须充分考虑管道振动的消除和控制并采取必要的有效的减振措施。管道的减振可以通过两个途径来解决:控制管流的压力脉动，使其不产生谐振;调整管系结构的固有频率，使其不产生机械振动。

提高管系结构的刚度，一方面可以减小管道的振幅，另一方面还可以让管系的

固有频率提高，降低管系对于激振源的响应。提高管系刚度最简便有效的方法是尽可能的减少管道弯头，并缩短管线，但这种方法需要有效的空间，往往受到厂房结构和设备布置的影响，无法完美实现。

提高管系刚度也可以采用提高管道压力等级的方法，比如采用高等级厚壁管，但这样会增加投资，造成浪费。因此，只有在流体易造成冲刷或气蚀的部位，如节流阀前后管道、以发生两相流的部位，才采用增加壁厚或提高材质等级的方法。

提高管系刚度的另一个有效办法是通过改变支吊架的额布置及形式，来提高管系的固有频率。通常采用两种方法，一是增加支吊架，减小柔性部位的吊架间距;

二是在管道应力允许的条件下，尽可能多的固定支架，或在适当位置加装阻尼器，

从而提升管道刚度。

7在火力发电机组生产控制中，集控运行系统的作用十分显著，为了确保火电厂能过顺利、安全生产，管理应按照集控运行系统本身的规律进行，并要对集控运行的条件做到充分了解。在火力发电厂发电机组中，仪用气源、电子室和控制式的环境要求、计算机控制系统接地、不间断电源等，都是集控系统运行的主要条件。对于系统是否能够稳定、安全地运行，这些设备的运行状况会对其产生直接影响。为了不使在机组运行期间，这些设备优劣性被忽略，注意事项应归纳如下：①在冬季气候条件下，仪用空压机干燥、过滤、除水装置未能有效发挥出作用，不能结冰、配出气源管集水等状况。②空调系统在电子室内无法对室内湿度进行自动调节，即空调不能调湿。而在空气湿度较高的情况下，易引发电路板短路故障，容易出现电路板产生露珠现象。③UPS电源切换时间以及供电方式与标准、要求不相符，直接导致集控系统发挥不出自身功能。④系统容易产生误发信号的现象，系统受到强干扰，这时由于集控系统不具备良合理的电缆屏蔽以及良好的接地系统。

参考文献

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