充分利用旁路自動功能進行深度調峰的可行性探討

馮文秀 李灃

摘要：針對600 MW機組的深度調峰過程，充分利用高低壓旁路的自動調節功能對機組負荷進行調整，尤其是對汽輪機運行中高低壓旁路的邏輯功能以及給水進行優化調整，結合機組運行的實際情況，制定并實施切實可行的優化方案，使機組實現任何工況下深度調峰的最優運行，保證其安全經濟性。

關鍵詞：深度調峰;旁路控制;給水控制;邏輯優化

0? ? 引言

電網對運行機組的調峰能力要求越來越高，與新能源等電源相比，煤電具有較好的調峰性能。電網峰谷差的日益顯著要求大容量機組有較強的調峰能力，因此機組旁路系統的作用愈發突出，不斷優化旁路系統來適應調峰的要求，滿足深度調峰運行，提高機組的運行安全性，對電網的安全穩定運行具有重要意義。

1? ? 可行性分析

1.1? ? 旁路控制

本廠采用啟動旁路系統，運用中壓缸啟動方式，由中壓缸控制汽輪機的升速與并網，汽機帶初負荷，等相關變送信號正常，各參數滿足溫度與流量條件后，DEH控制系統將中壓缸運行自動切換到高壓缸運行，進而實現負荷控制。

1.2? ? 給水控制

機組在進行深度調峰時最關鍵的是對給水的控制，600 MW超臨界機組在進行調峰時會面臨水冷壁給水動力不穩的問題。機組負荷越低，給水流量越低，而給水控制不好，不僅會引起水動力不穩，還容易觸發“省前流量低”主保護動作。

2? ? 邏輯功能控制

2.1? ? 啟動控制

2.1.1? ? 高旁壓力控制

旁路自動控制邏輯如下：鍋爐點火前，高壓旁路調整閥可以預置一個較低的開度，主汽壓力設定為7 MPa，當主汽壓力低于7 MPa時，高旁調整閥開度保持不變（最小開度模式）;當主汽壓力高于7 MPa時，高旁調整閥開度也隨之增大，維持主汽壓力不變，此時是最小壓力控制模式;當主汽壓力達到沖轉壓力開始沖轉后，高壓旁路維持主汽壓力不變，直至高旁關閉，旁路改為滑壓運行;當主汽壓力達到額定壓力時，高壓旁路改為定壓運行，控制壓力為額定主汽壓力P0+ΔP。對應曲線如圖1所示。

機組啟動過程中，高旁系統的邏輯功能如下：鍋爐點火后暖管至高壓旁路蒸汽隔離門前，當主汽壓力0.2～0.5 MPa時可以投入旁路系統10%并保持該最小開度直至主蒸汽壓力達到最小設定值為止;維持壓力最小設定值，高旁閥的開度隨著鍋爐燃燒量的增加而開大，直到預先設定開度值的大約30%，維持該開度;隨著鍋爐燃燒量的繼續增加，主蒸汽壓力上升到大于最小設定值時進入升壓模式，高旁閥繼續維持設定開度值的30%，至汽輪機的沖轉壓力，“啟動模式”自動解除，機組旁路自動進入“定壓模式”，隨著汽輪機高壓調閥的開度增大，高旁閥逐漸關小，維持主蒸汽壓力直至全關，高壓旁路系統即自動轉入“跟隨模式”。

2.1.2? ? 低旁壓力控制

在t=t0時，鍋爐開始點火，運行人員將低旁壓力控制切為手動，并將低旁手動打開一定開度μ0;隨著鍋爐燃料的增加，低旁壓力慢慢上升，在汽機沖轉前或低旁壓力達1.02 MPa即t=t1時，將壓力控制切為自動，進入壓力控制方式，維持中壓主汽門前壓力為1.02 MPa，滿足沖轉、并網、帶負荷等運行要求;在t=t2時，機組并網后隨著負荷增加，壓力定值升高，低旁逐漸關閉。曲線如圖2所示。

根據機組啟動狀態確定沖轉前再熱蒸汽的壓力，低壓旁路閥在再熱蒸汽壓力小于低旁壓力最小設定值時一直處于關閉狀態，把低旁壓力設定為“自動”，在“自動”方式下，低旁壓力設定由汽機中壓缸第一級壓力產生，低旁閥的開度根據低旁壓力設定和熱再實際壓力的比較通過比例積分得到，機組接帶負荷后，為了維持再熱蒸汽壓力與機組負荷匹配，低旁閥逐漸關小，達到一定負荷高旁閥關閉后低旁閥也全關。

2.2? ? 調峰控制

2.2.1? ? 高壓旁路控制

進行調峰時，機組負荷由300 MW連續下降至120 MW，隨著負荷的下降，高壓旁路投入運行，參與調峰，并通過調閥的開度控制汽輪機蒸汽量，維持機組調峰負荷;當蒸汽壓力下降至13 MPa時，高旁調整閥開度保持不變（最小開度模式），并保持負荷與此壓力的恒定，完成高壓調閥的調峰壓力控制。高旁壓力與高旁減壓閥開度對應曲線如圖3所示。

2.2.2? ? 低壓旁路控制

在機組深度調峰過程中，機組負荷由300 MW連續下降至120 MW，保持低壓調閥前壓力為2.0 MPa，投入低壓旁路控制，調節低壓調閥開度，維持低壓進汽量，并嚴密監視低旁后溫度不高于100 ℃;當蒸汽壓力下降至1.02 MPa時，低旁調整閥開度保持不變（最小開度模式），并保持負荷與此壓力的恒定，完成低壓調閥的調峰壓力控制。曲線如圖4所示。

2.3? ? 其他參數控制

（1）汽輪機DEH的閥門控制方式修正。深度調峰時汽輪機的進汽量非常少，鍋爐汽溫在經歷主汽壓劇烈波動后會快速下降，經大幅節流的蒸汽溫度下降幅度也很大，造成汽輪機此前高溫的轉子和缸體急速快冷，嚴重縮短了汽輪機壽命。

（2）高低壓旁路投入深度調峰后，旁路減溫水自動運行，直到鍋爐主汽壓穩定在15 MPa后，調節再熱壓力不低于1.8 MPa，保證再熱器壓力、溫度滿足汽輪機需要。

3? ? 結語

本文從機組控制優化的角度出發，開展機組深度調峰的技術研究，針對機組在調峰過程中汽機給水、高低壓旁路及機組其他重要系統提出了措施建議，有利于在機組調峰過程中實現協調控制回路、汽溫回路、壓力回路等的自動優化調整，機組重要輔機設備啟動、停運均可隨負荷調整正常動作，能夠極大地提升機組深度調峰的能力，取得顯著的經濟效益和社會效益。

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收稿日期：2020-04-23

作者簡介：馮文秀（1987—），男，山西朔州人，碩士研究生，工程師，研究方向：火電廠集控運行。