岱海電廠600WM凝結水節流參與一次調頻探討

武波

摘要：凝結水節流是針對發電廠自動控制提出的一項新型的控制技術，其目的是降低調門的節流損失，提升機組的經濟效益，同時可提高控制系統的穩定性。通過對岱海電廠一期2號機組靜態、動態的實驗結果來探索是否可以參與一次調頻功能，實驗結果表明凝結水節流改變抽汽響應負荷變化的能力能夠達到12MW/min，滿足華北電網的要求，但是對于參與一次調頻功能來說，尚顯能力不足。

中圖分類號: TM621文獻標識碼：A文章編號：1672-3791(2012)04(a)-0000-00

引言

所謂采用凝結水節流技術是指在機組變負荷時，在凝汽器和除氧器允許的水位變化內，改變凝泵出口調門的開度，改變凝結水流量，從而改變抽汽量，暫時獲得或釋放一部分機組的負荷，如加負荷時，關除氧器上水調門，減小凝結水流量，從而減小低加的抽汽量，增加蒸汽做功的量，使機組負荷增加，減負荷時反之亦然。

基于凝結水節流的負荷調節，采用“全滑壓、改變凝結水流量”的變負荷控制策略，能夠提高機組的效率。這種控制策略下，盡量全開或者全關機組調門，通過改變凝結水流量來滿足機組瞬間的負荷升降要求，而不是通過調門的改變，從而使得調門節流損失大大降低。岱海發電公司在2010年對2號機組進行了凝結水節流控制的各項試驗，取得了各項數據，為節流技術的實施取得技術性的數據。

1 凝結水節流控制原理

機組運行最佳方式是在汽機效率特性的允許下，使得汽機調門盡量足夠地打開，以減少節流損失。換句話說：在凝結水節流控制過程中，負荷的變化是通過改變凝結水流量控制閥來替代改變汽機調門的開度，以便汽機調門不會工作在其高效率的工作點之外，這樣就可以大大提高機組運行效率并減少機組發電損失。

2 試驗項目實施的對象

岱海發電公司一期工程2號機組為600MW亞臨界燃煤機組，鍋爐采用北京巴威公司制造的亞臨界、中間再熱、自然循環單鍋筒鍋爐，采用正壓直吹中速磨制粉系統，前后對沖燃燒方式。汽機采用上海汽輪機廠生產的中間再熱凝汽式汽輪機，機組型號N600-16.7/538/538。汽機高低壓旁路系統采用兩級串聯旁路。給水系統采用2臺容量為50%的汽動給水泵和1臺30%的電動給水泵。除氧器水位采用凝泵變頻與除氧器上水調整門共同調整，加熱器按常規布置為三高四低一除氧。除氧器正常為四抽供汽，高壓加熱器采用大旁路系統。

3 凝結水節流控制設計

邏輯設計機主控輸出是用不同負荷段做函數直接開門，做到閥門的兩閥與三閥的切換，而且在380—450MW的負荷段之間又采用原有機主控PID來調整，各個負荷段切換相互跟蹤進行無擾切換，機側負荷偏差速率微分做前饋直接到凝結水位調整的PIDK控制。目前汽機側閥位曲線尚未修改，所以爐側協調的機主控就無法投入。所以試投只能分負荷階段試凝結水方式下的除氧器水位自動和爐側的鍋爐自動和燃料自動。

4 凝結水節流項目試驗

4.1此項試驗機爐兩側都在手動控制，檢驗各個負荷段下，通過改變凝結水的流量，爐側不做任何調整，檢驗負荷的變化時間以及變化量。試驗得出數據為:

從靜態分析凝結水流量改變與負荷響應的對應關系可以看出岱海發電公司的2號機組，最大改變凝結水流量300—700t/h，相應的負荷變化量為4—9MW。而且在1分鐘內能夠響應負荷變化的2/3。單純考慮凝結水節流來響應電網負荷改變和一次調頻的響應速率，按電網公司的兩個考核細則是遠遠不夠的。

4.2從現有2號機組凝結水節流所作邏輯的試投結果分析，凝泵變頻的及時改變水量能夠實現，但響應負荷的能力遠遠不足，負荷的調節完全靠鍋爐的燃煤改變來響應，但煤量響應有相當長的滯后，不能滿足電網AGC和一次調頻的要求，煤量瞬間超調來響應負荷，鍋爐壁溫也存在超溫現象。同時對凝汽器水位控制也存在安全隱患。造成凝泵變頻擺動的原因與實際負荷的稍微擺動造成負荷變化率變動，作用在水位PID的前饋而引起。

4.3對比試驗和投順序閥協調方式所得調門閥位、負荷、新的壓力點數據，除350—450MW壓力點有所變化，其他負荷段參數相差不大。所以真正從機組效率與節能方面考慮，凝結水節流控制帶來的經濟效益還需通過計算而得。

5 試驗結論：

凝結水節流技術在岱海發電公司的600MW的燃煤亞臨界機組試驗數據可看出，凝結水節流的協調控制的先進技術確實有其獨到與先進的一面，從理論上分析節能與機組的經濟效益預計也是可觀，但在汽包爐實際控制中，還是存在諸多困難因素，如燃料的提前預估，凝結水量的提前預估，兩者如何合理的協調起來，鍋爐的快速響應，防止壁溫超溫、除氧器水位的安全運行等需要我們進一步深度挖掘，完善控制邏輯。

而對于參與一次調頻功能實現的可能性還是需要進一步的技術支持，比如說在各段抽汽管道上加裝隔離調門，根據調頻需要快速反應減小或增加抽汽量，但是還是需要進一步實驗數據的支持。

6 參考文獻

[1]李西軍，趙爽，周虹任，楊紅兵．岱海電廠#1機組凝結水節流相應負荷變化試驗分析[J]．見：電站系統工程，2010，26(4)：39-42.

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