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        600 MW超臨界機(jī)組干態(tài)深度調(diào)峰能力試驗(yàn)研究

        2017-08-22 02:57:05董利斌李泉楊程鄭植
        浙江電力 2017年7期
        關(guān)鍵詞:干態(tài)主汽給水泵

        董利斌,李泉,楊程,鄭植

        (1.浙江大唐烏沙山發(fā)電有限責(zé)任公司,浙江寧波315722;2.國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司電力科學(xué)研究院,杭州310014)

        600 MW超臨界機(jī)組干態(tài)深度調(diào)峰能力試驗(yàn)研究

        董利斌1,李泉2,楊程1,鄭植1

        (1.浙江大唐烏沙山發(fā)電有限責(zé)任公司,浙江寧波315722;2.國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司電力科學(xué)研究院,杭州310014)

        介紹了某發(fā)電廠600 MW超臨界機(jī)組深度調(diào)峰TOP優(yōu)化系統(tǒng)邏輯設(shè)計(jì)、穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)試驗(yàn)的情況,試驗(yàn)探索了在TOP平臺(tái)投入下、機(jī)組協(xié)調(diào)運(yùn)行中,發(fā)電廠600 MW超臨界本生直流鍋爐機(jī)組的干態(tài)最低負(fù)荷可達(dá)200 MW(小于35%)。試驗(yàn)證明機(jī)組在干態(tài)條件下即完成深度調(diào)峰要求。

        深度調(diào)峰;TOP系統(tǒng);邏輯;試驗(yàn);干態(tài);低負(fù)荷;超臨界

        1 系統(tǒng)概述

        1.1 機(jī)組系統(tǒng)情況簡(jiǎn)介

        某發(fā)電廠2號(hào)機(jī)組為600 MW超臨界燃煤機(jī)組,鍋爐為哈爾濱鍋爐廠有限公司制造的單爐膛、一次再熱、平衡通風(fēng)、露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)Π型布置直流鍋爐。鍋爐型號(hào)為HG-1890/25.4-YM4。汽輪機(jī)采用哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司與三菱公司聯(lián)合設(shè)計(jì)生產(chǎn)的CLN600-24.2/566/566型超臨界、一次中間再熱、單軸、三缸、四排汽凝汽式汽輪機(jī)。發(fā)電機(jī)采用哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司生產(chǎn)的QFSN-600-2YHG型電站用600 MW水氫冷汽輪發(fā)電機(jī)組。2號(hào)機(jī)組的儀控設(shè)備采用foxbro控制系統(tǒng)。

        1.2 TOP系統(tǒng)概述

        TOP(熱工優(yōu)化控制平臺(tái))是為電站控制所開發(fā)的專用控制平臺(tái),通過MODBUS和硬接線2種方式與DCS控制系統(tǒng)通信,平臺(tái)中的功能組件包括:熱工控制品質(zhì)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和評(píng)估功能組、機(jī)組全范圍AGC優(yōu)化控制功能組、機(jī)組智能協(xié)調(diào)控制功能組和深度調(diào)峰模塊。

        2 邏輯及參數(shù)優(yōu)化

        2.1 給水泵再循環(huán)閥邏輯優(yōu)化

        為使機(jī)組給水泵在任何負(fù)荷段安全運(yùn)行,給水泵再循環(huán)閥需要能夠自動(dòng)調(diào)節(jié),保證給水泵出口流量在安全范圍內(nèi)。常規(guī)PID控制系統(tǒng)很難滿足現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行需求,因此,設(shè)計(jì)雙折線控制系統(tǒng)來(lái)使再循環(huán)閥快速穩(wěn)定工作,其原理如圖1所示。

        在圖1中,閥門開啟時(shí)按照折線f(x2)進(jìn)行,閥門關(guān)閉時(shí)按照折線f(x1)進(jìn)行,在閥門由開至關(guān)和由關(guān)至開過程中有一定的死區(qū),這樣避免了閥門頻繁波動(dòng),給水泵出口流量平穩(wěn),保證了給水泵的安全運(yùn)行。

        由于閥門在小開度時(shí)存在著流量沖刷,易損壞閥門,因此增加閥門小開度優(yōu)化邏輯,具體設(shè)計(jì)思路:當(dāng)閥門由大關(guān)小,開度小于10%時(shí)保持10%開度,小于0.1%后關(guān)下;閥門由0%開大,開度小于10%時(shí)保持0%開度,大于9.9%后開至10%再線性開啟。

        圖1 再循環(huán)閥雙折線原理

        2.2 負(fù)荷速率變參數(shù)優(yōu)化

        機(jī)組在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí),由于煤量和水量的下限影響,微分前饋不能過大,因此需放慢負(fù)荷速率,負(fù)荷變速率優(yōu)化邏輯如圖2。在圖2中,f(x)參數(shù)設(shè)置如表1所示。

        圖2 變負(fù)荷速率優(yōu)化邏輯

        表1 圖2中f(x)參數(shù)設(shè)置

        2.3 煤量基準(zhǔn)線優(yōu)化

        由于機(jī)組需要低負(fù)荷運(yùn)行,因此煤量基準(zhǔn)線需向下延伸,在協(xié)調(diào)投入的情況下,機(jī)組能夠準(zhǔn)確動(dòng)作。煤量?jī)?yōu)化后的數(shù)據(jù)如表2所示。

        煤量基準(zhǔn)線優(yōu)化前后的對(duì)比曲線如圖3所示。

        表2 優(yōu)化后煤量基準(zhǔn)數(shù)據(jù)

        圖3 煤量基準(zhǔn)線優(yōu)化前后對(duì)比

        2.4 滑壓曲線優(yōu)化

        在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí),需將滑壓曲線向下延伸,保證協(xié)調(diào)運(yùn)行時(shí)機(jī)組各主要參數(shù)匹配。滑壓曲線優(yōu)化后數(shù)據(jù)如表3所示。

        滑壓曲線優(yōu)化前后的對(duì)比曲線如圖4所示。

        表3 優(yōu)化后滑壓曲線數(shù)據(jù)

        圖4 滑壓曲線優(yōu)化前后對(duì)比

        2.5 溫度滑參數(shù)曲線設(shè)計(jì)

        在機(jī)組深度調(diào)峰時(shí),機(jī)組干態(tài)運(yùn)行,需保證鍋爐水冷壁流量始終大于本生流量,因此設(shè)計(jì)主蒸汽溫度滑參數(shù)曲線,具體數(shù)據(jù)見表4。

        表4 溫度滑參數(shù)數(shù)據(jù)

        2.6 濕態(tài)時(shí)給水曲線設(shè)計(jì)

        機(jī)組處于濕態(tài)時(shí),需要保證貯水箱液位穩(wěn)定,當(dāng)機(jī)組的蒸發(fā)量和給水量平衡時(shí),水位的波動(dòng)可以控制在一定的范圍內(nèi),因此設(shè)計(jì)給水設(shè)定值曲線為負(fù)荷對(duì)應(yīng)的給水流量,具體數(shù)據(jù)見表5。

        表5 給水設(shè)定值數(shù)據(jù)

        3 深度調(diào)峰TOP優(yōu)化試驗(yàn)

        該試驗(yàn)用來(lái)測(cè)試協(xié)調(diào)優(yōu)化系統(tǒng)的深度調(diào)峰能力以及機(jī)組在干態(tài)協(xié)調(diào)下所能運(yùn)行的最低負(fù)荷,通過負(fù)荷變動(dòng)試驗(yàn)實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)整。機(jī)組負(fù)荷在300~600 MW可投入AGC,所以不進(jìn)行此區(qū)間優(yōu)化試驗(yàn)。

        3.1 試驗(yàn)條件

        (1)機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)可以正常投用,負(fù)荷可以在150~300 MW變動(dòng)。

        (2)各級(jí)主汽溫度在安全范圍內(nèi),無(wú)異常波動(dòng)。

        (3)20%額定負(fù)荷以上做負(fù)荷變動(dòng)試驗(yàn)。

        (4)準(zhǔn)備好各主、重要參數(shù)的記錄曲線。

        3.2 試驗(yàn)步驟

        (1)分別投入總風(fēng)量自動(dòng)、氧量自動(dòng)、磨煤機(jī)風(fēng)量自動(dòng)、燃料主控自動(dòng)、BTU自動(dòng)、主汽溫自動(dòng)、再熱汽溫自動(dòng)。

        (2)待機(jī)組負(fù)荷穩(wěn)定后,投入機(jī)爐協(xié)調(diào)方式,投入TOP7平臺(tái),再投入TOP7AGC運(yùn)行方式,并等待汽壓和負(fù)荷穩(wěn)定,觀察機(jī)組穩(wěn)態(tài)運(yùn)行控制品質(zhì),調(diào)整優(yōu)化參數(shù),使機(jī)組穩(wěn)態(tài)運(yùn)行控制品質(zhì)優(yōu)良。機(jī)組負(fù)荷穩(wěn)定在450 MW。

        (3)將變負(fù)荷速率設(shè)為12 MW/min,開始負(fù)荷變動(dòng)試驗(yàn),將負(fù)荷指令由450 MW變動(dòng)到430 MW,觀察負(fù)荷、主汽壓力及主汽溫度變化情況,待機(jī)組達(dá)到目標(biāo)負(fù)荷穩(wěn)定后,記錄試驗(yàn)結(jié)果。

        (4)將負(fù)荷指令由430 MW變動(dòng)到390 MW,由390 MW變動(dòng)到350 MW,由350 MW變動(dòng)到290 MW,觀察負(fù)荷、主汽壓力及主汽溫度變化情況,待機(jī)組達(dá)到目標(biāo)負(fù)荷穩(wěn)定后,記錄試驗(yàn)結(jié)果。

        (5)將負(fù)荷指令由290 MW按照10 MW的幅度變動(dòng)到230 MW,觀察負(fù)荷、主汽壓力及主汽溫度變化情況,待機(jī)組達(dá)到目標(biāo)負(fù)荷穩(wěn)定后,記錄試驗(yàn)結(jié)果。

        (6)將負(fù)荷指令由230 MW按照5 MW的幅度變動(dòng)到200 MW,觀察負(fù)荷、主汽壓力、主汽溫度及給水量變化情況,觀察給水泵再循環(huán)門開度變化,待機(jī)組達(dá)到目標(biāo)負(fù)荷穩(wěn)定后,記錄試驗(yàn)結(jié)果。

        3.3 試驗(yàn)曲線

        按照上述試驗(yàn)步驟,獲得的負(fù)荷響應(yīng)曲線如圖5所示。

        圖5 機(jī)組干態(tài)協(xié)調(diào)深度調(diào)峰響應(yīng)

        4 試驗(yàn)結(jié)果分析

        在圖5中,機(jī)組處于干態(tài)協(xié)調(diào)運(yùn)行方式,負(fù)荷由450 MW變動(dòng)到200 MW,在200 MW時(shí),給水流量為590 t/h,接近鍋爐的本生流量,降至干態(tài)最低負(fù)荷;在220 MW時(shí),給水泵再循環(huán)閥自動(dòng)開啟至9.86%,保證給水泵正常運(yùn)行;主汽壓力采用滑壓運(yùn)行,最低至9.6 MPa;主蒸汽溫度采用滑參數(shù)運(yùn)行,最低至460℃。

        在200 MW時(shí),鍋爐由濕態(tài)向干態(tài)轉(zhuǎn)換,運(yùn)行人員手動(dòng)轉(zhuǎn)態(tài):手動(dòng)啟爐水循環(huán)泵,逐漸將爐水循環(huán)泵出口調(diào)門手動(dòng)開至50%;給水泵A再循環(huán)門保持自動(dòng)方式,手動(dòng)將給水泵B再循環(huán)門全開至100%,手動(dòng)降低給水泵B轉(zhuǎn)速至2 800 r/min,并手動(dòng)提高給水泵A轉(zhuǎn)速至3 200 r/min,轉(zhuǎn)態(tài)工作結(jié)束。此過程僅持續(xù)3 min,但機(jī)組負(fù)荷卻從200 MW降至158 MW。待運(yùn)行人員重新擺好狀態(tài)后,又因負(fù)荷太低,給水流量減少,給水泵A轉(zhuǎn)速僅為3 000 r/min,若此時(shí)繼續(xù)投協(xié)調(diào)降負(fù)荷,會(huì)因?yàn)榻o水泵轉(zhuǎn)速低于2 800 r/min,給水泵將撤出遠(yuǎn)方控制。

        5 結(jié)語(yǔ)

        通過試驗(yàn)確定機(jī)組干態(tài)運(yùn)行負(fù)荷最低可降至200 MW,主要是因?yàn)榻o水流量接近鍋爐本生流量,在此過程中給水泵再循環(huán)門開啟,保證了給水泵的正常運(yùn)行。

        機(jī)組干濕態(tài)轉(zhuǎn)換在200 MW時(shí)進(jìn)行,轉(zhuǎn)態(tài)過程中主要操作是啟動(dòng)爐水循環(huán)泵、調(diào)整貯水箱水位、調(diào)整給水泵在循環(huán)閥開度;調(diào)整過程復(fù)雜,主要涉及到貯水箱水位的控制,給水泵出力的調(diào)整以及制粉系統(tǒng)調(diào)整,系統(tǒng)擾動(dòng)劇烈,基本上采用手動(dòng)方式完成干濕態(tài)轉(zhuǎn)換。

        [1]谷俊杰,張欒英,孫萬(wàn)云.深度調(diào)峰機(jī)組過熱汽溫控制新策略[J].華北電力學(xué)院學(xué)報(bào),1995,22(2)∶52-56.

        [2]李泉,尹峰,陳波.超臨界機(jī)組主汽溫模型預(yù)測(cè)控制研究[J].浙江電力,2016,35(10)∶40-42.

        [3]李泉,尹峰,羅志浩.超臨界機(jī)組脫硝系統(tǒng)模型預(yù)測(cè)控制研究[J].浙江電力,2016,35(11)∶34-36.

        [4]李聰.1 000 MW機(jī)組低負(fù)荷安全運(yùn)行策略[J].華北電力技術(shù),2014(2)∶50-54.

        [5]江波,李志田,賈文菊.淺談低負(fù)荷調(diào)峰方式下的滑壓運(yùn)行[J].河北電力技術(shù),2001,20(1)∶29-31.

        [6]張敏敏,李甄斌,孫永平.600 MW超臨界機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性能的分析與改進(jìn)[J].浙江電力,2012,31(3)∶28-30.

        (本文編輯:張彩)

        Experimental Investigation of Dry-state Deep Peak Regulation Capacity of 600 MW Supercritical Unit

        DONG Libin1,LI Quan2,YANG Cheng1,ZHENG Zhi1

        (1.Zhejiang Datang Wushashan Power Generation Co.,Ltd.,Ningbo Zhejiang 315722,China;2.State Grid Zhejiang Electric Power Research Institute,Hangzhou 310014,China)

        The paper introduces logic design of TOP optimization system for deep peak regulation as well as steady-state and dynamic tests of 660 MW supercritical unit in a power plant.The tests explore that the minimum dry-state load of 660 MW supercritical Benson once-through boiler can reach up to 200 MW(less than 35%)with the operation of TOP platform and coordinated operation of unit.The tests show that deep peak regulation can be implemented under dry state.

        deep peak regulation;TOP system;logic;test;dry state;low load;supercritical

        10.19585/j.zjdl.201707013

        1007-1881(2017)07-0053-03

        TK323

        B

        2017-03-31

        董利斌(1986),男,工程師,主要從事火力發(fā)電廠熱工控制系統(tǒng)維護(hù)及檢修工作。

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