緒論

隨著我國經濟實力的不斷增強，電力工業也在飛速發展。近10年來，大容量、高參數、高效率的超臨界火電機組在我國已成為主力機組。要確保超臨界機組安全、穩定、經濟運行，仿真培訓顯得十分重要。

為了更好地結合超臨界機組運行實際，本書選取一典型600MW超臨界火電機組為仿真對象，并以此為基礎，全面講述機組的仿真運行操作。本章介紹了仿真機組的各設備系統的組成、流程和功能，在此基礎上，講述七個項目的運行知識與操作技能仿真。

一、鍋爐設備概述

600MW超臨界機組鍋爐為東方鍋爐廠引進技術制造的國產超臨界參數、變壓、直流、本生型鍋爐，鍋爐型號DG1900/25.4—Ⅱ1型，單爐膛，一次中間再熱，尾部雙煙道，固態排渣，全鋼構架，全懸吊結構，平衡通風，露天布置，采用內置式啟動分離系統。

設計用煤：鍋爐設計燃用貧煤與煙煤的混煤，在 BMCR 工況下，燃用發熱量Qar，net=22570kJ/kg的設計煤種時，燃料消耗量約為245t/h。

調溫方式：過熱汽溫主要通過調節燃料和給水配比并配合一、二級減溫水調整，再熱汽溫主要通過置于尾部煙道的調溫煙氣擋板調節。

鍋爐運行方式：帶基本負荷并參與調峰，30%～90%ECR（額定工況）負荷段滑壓運行，其余負荷段定壓運行。

制粉系統：采用雙進雙出鋼球磨煤機冷一次風正壓直吹式制粉系統，每臺爐配置6臺磨煤機，5臺運行1臺備用。

燃燒設備：采用HT—NR3旋流燃燒器，前后墻布置、對沖燃燒；每面墻3層，每層4只燃燒器，每只燃燒器都配備有一閥雙槍控制的小出力點火油槍，前、后墻中層各燃燒器中心還配置有大出力的啟動油槍；在三層燃燒器上方，前、后墻各布置了一層燃盡風口，以實現分階段按需送風、組織合理的爐內氣流結構、防止火焰貼墻、使燃燒完全的目的。

給水調節：機組配置2×50%BMCR汽動給水泵和1臺30%BMCR容量的電動調速給水泵。

配用汽輪機旁路系統：采用30%BMCR容量高、低壓串聯旁路。鍋爐設計最低不投油穩燃負荷：不大于45%BMCR負荷。

1.鍋爐設備規范

鍋爐設備規范見表0-1。

表0-1 鍋爐設備規范

省煤器出口過剩空氣系數

1.15

1.15

1.15

1.15

1.22

1.35

1.46

注 BMCR—鍋爐最大連續蒸發量工況；BRL—鍋爐額定工況；THA—熱耗率驗收工況。

2.燃煤成分及特性

燃煤成分及特性見表0-2。

表0-2 燃煤成分及特性

氧化鈉

Na₂O

%

0.71

1.0

0.44

續表

計算燃料消耗量

B

t/h

240.9

268.01

220.9

3.爐受熱面有關技術規范

爐受熱面有關技術規范見表0-3。

表0-3 爐受熱面有關技術規范

數量

根

759

續表

水容積

m³

352（全部再熱器系統）

4.燃燒設備

燃燒設備見表0-4。

表0-4 燃燒設備

實際煤耗量

kg/s

68.1

二、汽輪機設備概述

600MW 汽輪機為上海汽輪機廠生產的超臨界、單軸、三缸四排汽、一次中間再熱、凝汽式汽輪機，型號為N600-24.2/566/566。汽輪機為具有沖動式調節級和反動式壓力級的混合型式，共48級葉輪，其中高壓缸1+11級，中壓缸8級，低壓缸2×2×7級，具有8段不調整抽汽。主蒸汽通過汽輪機兩側的高壓主汽閥—調節閥組件進入汽輪機，其中高壓進汽管兩根接在上缸，兩根接在下缸，分別經進汽套管連接到高壓缸上。

1.高壓調節閥布置圖

高壓調節閥布置圖如圖0-1所示。

圖0-1 調節氣閥—主蒸汽管—噴嘴組布置圖

（從調速器端向發電機看）

2.汽輪發電機組臨界轉速

汽輪發電機組臨界轉速見表0-5。

表0-5 汽輪發電機組臨界轉速

發電機轉子

820

763

2300

2200

3.汽輪機主要設計參數

汽輪機主要設計參數見表0-6。

表0-6 汽輪機主要設計參數

汽耗

kg/（kW·h）

2.77

3.016

2.797

2.816

2.43

2.73

2.7

2.78

注 TRL—銘牌工況；TMCR—最大保證工況；VWO—調節閥全開工況。

4.汽輪機各級抽汽參數

汽輪機各級抽汽參數見表0-7。

表0-7 汽輪機各級抽汽參數

八

0.016 0.018

0.016

0.017 54.87

57.8

56.3

57.24

30

38

36

40

三、發電機設備概述1.發電機冷卻系統

600MW發電機為上海電機廠生產的QFSN-600-2水—氫—氫汽輪發電機。定子線圈采用水內冷，定子鐵芯及定子端部采用氫外冷，轉子采用氫內冷。

2.發電機的結構

發電機定子鐵芯采用高導磁、低損耗的無取向冷軋硅鋼板沖制并絕緣疊裝而成，緊固成整體。發電機定子共設42槽，每槽設上、下兩層線棒，線圈由空實心銅線由1∶2的比例交叉組成線棒。為保證氫氣的冷卻和防止氫氣外漏，在兩端各設有兩組氫氣冷卻器和一個雙流雙環式密封瓦。

3.發電機勵磁系統

600MW發電機勵磁系統采用靜態自并勵方式：發電機出口勵磁變（3×2300kVA，203/0.88kV）經勵磁功率柜整流調節后由磁場開關通過發電機集流器送入發電機轉子；勵磁調節器（ABB UN5000）為雙自動通道（內含自動/手動）加雙手動通道。勵磁功率柜按n-1方式配置，共設5柜。

4.發電機規范

發電機規范見表0-8。

表0-8 發電機規范

額定轉速

r/min

3000

續表

制造廠家

上海汽輪發電機有限責任公司

四、機組控制系統

1.模擬量控制系統（MCS）

模擬量控制系統（Modulation Control System，MCS）是將汽輪發電機組的鍋爐—汽機當作一個整體進行控制的系統。爐側 MCS 指鍋爐主控制系統、鍋爐燃料量控制系統、送風控制系統、引風控制系統、啟動分離器儲水箱水位控制系統及蒸汽溫度控制等系統；機側MCS指除氧器壓力與水位調節系統、凝汽器水位調節系統、閉式水箱水位調節系統、高加與低加水位調節系統及輔汽壓力調節系統等。MCS擔負著生產過程中水、汽、煤、油、風、煙諸系統的主要過程變量的閉環自動調節及整個單元汽輪發電機組的負荷控制任務。

2.順序控制（SCS）

順序控制系統（Sequence Control System，SCS）是將機組的部分操作按熱力系統或輔助機械設備劃分成若干個局部控制系統，按照事先規定的順序進行操作，以達到順序控制的目的。爐側順序控制的范圍包括送風機、引風機、一次風機、空氣預熱器、爐膛吹灰系統等。機側順序控制的范圍包括汽機潤滑油系統、凝泵、高加、除氧器、低加、真空泵、軸封系統、循環水系統、閉式水系統、汽泵、電泵、內冷水系統、密封油系統、膠球清洗系統等。

3.鍋爐爐膛安全監控（FSSS）

爐膛安全監控系統（Furnace Safeguard Supervisory System，FSSS）能在鍋爐正常工作和啟停等各種運行方式下，連續地密切監視燃燒系統的大量參數和狀態，不斷地進行邏輯判斷和運算，必要時發出動作指令，通過各種順序控制和聯鎖裝置，使燃燒系統中的有關設備（如磨煤機、給煤機、油槍、火檢冷卻風機等）嚴格按照一定的邏輯順序進行操作或處理未遂事故，以保證鍋爐的安全。同時爐膛安全監控系統還具有燃燒管理功能，它通過對鍋爐的各層燃燒器進行投切控制，滿足機組啟停和增減負荷的需要，對鍋爐的運行參數和狀態進行連續監視，并自動地完成各種操作和保護動作，如緊急切斷燃料供應和緊急停爐，以防止事故擴大。

4.電氣控制（ECS）

電氣ECS系統（Electrical Control System，ECS）的主要作用是發電機的啟、停控制及邏輯，廠用電系統各開關的控制及邏輯，電氣系統的各參數與設備狀態的監視，繼電保護動作情況、故障報警及事件順序記錄。

5.汽輪機DEH系統

汽輪機DEH系統（Digital Electrical Hydraulic，DEH）的主要作用是調節汽輪機的轉速，可完成掛閘、自動判斷熱狀態、選擇啟動方式、升速、3000r/min定速、發電機假同期試驗、并網帶負荷、升負荷、閥切換、單閥/順序閥切換、調節級壓力反饋、負荷反饋、一次調頻、CCS控制、ATR熱應力控制、高負荷限制、低負荷限制、閥位限制、主蒸汽壓力限制、快卸負荷、超速限制OPC、負荷不平衡、超速保護OSP、噴油試驗、超速試驗、閥門活動試驗、閥門在線整定、電磁閥試驗、控制方式切換等功能。

6.旁路控制系統（BCS）

旁路控制系統（Bypass Control System，BCS），旁路系統是一個獨立的系統，旁路控制能夠完成旁路操作的確切要求，并能完成安全功能或快開/快關功能，其基本組成部分為高旁控制器和低旁控制器，主要實現高低旁的壓力控制和溫度控制。

7.汽泵組MEH系統

汽泵組MEH（Micro Electrical Hydraulic，MEH）系統，其主要作用是調節汽泵組的轉速，可完成掛閘、升速、定速、CCS控制、超速保護等功能。

五、機組主要保護1.汽輪機ETS保護

汽輪機ETS（Emergency Trip System，緊急跳閘系統）保護見表0-9。

表0-9 汽輪機ETS保護

凝汽器真空低

kPa

20.3

四只AST電磁閥全動

注 TST是汽輪機安全監視系統。

2.汽輪機主要聯鎖保護

汽輪機主要聯鎖保護見表0-10。

表0-10 汽輪機主要聯鎖保護

低Ⅱ值

MPa

9.3

停機

3.鍋爐MFT保護

鍋爐MFT（Main Fuel Trip，燃料跳閘）保護見表0-11。

表0-11 鍋爐MFT保護

5.退所有油槍和點火槍，點火器停止打火

續表

12.如系爐膛壓力異常造成的MFT，跳引、送風機

4.發變組保護

發變組保護見表0-12。

表0-12 發變組保護

反時限全停

續表

三、

保護C柜（單重保護）

續表

6.瓦斯保護

延時發變組全停Ⅱ

注 1.發電機全停：跳發電機出口開關、滅磁開關，關主汽門。

2.發變組全停Ⅱ：發電機全停所有出口，跳內橋開關、跳主變高壓側開關、跳高廠變低壓側分支開關及切換分支電源、

跳高公變低壓側開關。

3.發變組全停Ⅰ：發變組全停Ⅱ所有出口，啟動500kV開關失靈保護。4.程序跳閘：關主汽門，閉鎖熱工保護。