600 MW超临界机组干态深度调峰能力试验研究

董利斌，李泉，杨程，郑植

（1.浙江大唐乌沙山发电有限责任公司，浙江宁波315722；2.国网浙江省电力公司电力科学研究院，杭州310014）

600 MW超临界机组干态深度调峰能力试验研究

董利斌1，李泉2，杨程1，郑植1

（1.浙江大唐乌沙山发电有限责任公司，浙江宁波315722；2.国网浙江省电力公司电力科学研究院，杭州310014）

介绍了某发电厂600 MW超临界机组深度调峰TOP优化系统逻辑设计、稳态和动态试验的情况，试验探索了在TOP平台投入下、机组协调运行中，发电厂600 MW超临界本生直流锅炉机组的干态最低负荷可达200 MW（小于35%）。试验证明机组在干态条件下即完成深度调峰要求。

深度调峰；TOP系统；逻辑；试验；干态；低负荷；超临界

1 系统概述

1.1 机组系统情况简介

某发电厂2号机组为600 MW超临界燃煤机组，锅炉为哈尔滨锅炉厂有限公司制造的单炉膛、一次再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型布置直流锅炉。锅炉型号为HG-1890/25.4-YM4。汽轮机采用哈尔滨汽轮机厂有限责任公司与三菱公司联合设计生产的CLN600-24.2/566/566型超临界、一次中间再热、单轴、三缸、四排汽凝汽式汽轮机。发电机采用哈尔滨电机厂有限责任公司生产的QFSN-600-2YHG型电站用600 MW水氢冷汽轮发电机组。2号机组的仪控设备采用foxbro控制系统。

1.2 TOP系统概述

TOP（热工优化控制平台）是为电站控制所开发的专用控制平台，通过MODBUS和硬接线2种方式与DCS控制系统通信，平台中的功能组件包括：热工控制品质状态监测和评估功能组、机组全范围AGC优化控制功能组、机组智能协调控制功能组和深度调峰模块。

2 逻辑及参数优化

2.1 给水泵再循环阀逻辑优化

为使机组给水泵在任何负荷段安全运行，给水泵再循环阀需要能够自动调节，保证给水泵出口流量在安全范围内。常规PID控制系统很难满足现场运行需求，因此，设计双折线控制系统来使再循环阀快速稳定工作，其原理如图1所示。

在图1中，阀门开启时按照折线f（x2）进行，阀门关闭时按照折线f（x1）进行，在阀门由开至关和由关至开过程中有一定的死区，这样避免了阀门频繁波动，给水泵出口流量平稳，保证了给水泵的安全运行。

由于阀门在小开度时存在着流量冲刷，易损坏阀门，因此增加阀门小开度优化逻辑，具体设计思路：当阀门由大关小，开度小于10%时保持10%开度，小于0.1%后关下；阀门由0%开大，开度小于10%时保持0%开度，大于9.9%后开至10%再线性开启。

图1 再循环阀双折线原理

2.2 负荷速率变参数优化

机组在低负荷运行时，由于煤量和水量的下限影响，微分前馈不能过大，因此需放慢负荷速率，负荷变速率优化逻辑如图2。在图2中，f（x）参数设置如表1所示。

图2 变负荷速率优化逻辑

表1 图2中f（x）参数设置

2.3 煤量基准线优化

由于机组需要低负荷运行，因此煤量基准线需向下延伸，在协调投入的情况下，机组能够准确动作。煤量优化后的数据如表2所示。

煤量基准线优化前后的对比曲线如图3所示。

表2 优化后煤量基准数据

图3 煤量基准线优化前后对比

2.4 滑压曲线优化

在低负荷运行时，需将滑压曲线向下延伸，保证协调运行时机组各主要参数匹配。滑压曲线优化后数据如表3所示。

滑压曲线优化前后的对比曲线如图4所示。

表3 优化后滑压曲线数据

图4 滑压曲线优化前后对比

2.5 温度滑参数曲线设计

在机组深度调峰时，机组干态运行，需保证锅炉水冷壁流量始终大于本生流量，因此设计主蒸汽温度滑参数曲线，具体数据见表4。

表4 温度滑参数数据

2.6 湿态时给水曲线设计

机组处于湿态时，需要保证贮水箱液位稳定，当机组的蒸发量和给水量平衡时，水位的波动可以控制在一定的范围内，因此设计给水设定值曲线为负荷对应的给水流量，具体数据见表5。

表5 给水设定值数据

3 深度调峰TOP优化试验

该试验用来测试协调优化系统的深度调峰能力以及机组在干态协调下所能运行的最低负荷，通过负荷变动试验实现协调系统的优化调整。机组负荷在300～600 MW可投入AGC，所以不进行此区间优化试验。

3.1 试验条件

（1）机组协调控制系统可以正常投用，负荷可以在150～300 MW变动。

（2）各级主汽温度在安全范围内，无异常波动。

（3）20%额定负荷以上做负荷变动试验。

（4）准备好各主、重要参数的记录曲线。

3.2 试验步骤

（1）分别投入总风量自动、氧量自动、磨煤机风量自动、燃料主控自动、BTU自动、主汽温自动、再热汽温自动。

（2）待机组负荷稳定后，投入机炉协调方式，投入TOP7平台，再投入TOP7AGC运行方式，并等待汽压和负荷稳定，观察机组稳态运行控制品质，调整优化参数，使机组稳态运行控制品质优良。机组负荷稳定在450 MW。

（3）将变负荷速率设为12 MW/min，开始负荷变动试验，将负荷指令由450 MW变动到430 MW，观察负荷、主汽压力及主汽温度变化情况，待机组达到目标负荷稳定后，记录试验结果。

（4）将负荷指令由430 MW变动到390 MW，由390 MW变动到350 MW，由350 MW变动到290 MW，观察负荷、主汽压力及主汽温度变化情况，待机组达到目标负荷稳定后，记录试验结果。

（5）将负荷指令由290 MW按照10 MW的幅度变动到230 MW，观察负荷、主汽压力及主汽温度变化情况，待机组达到目标负荷稳定后，记录试验结果。

（6）将负荷指令由230 MW按照5 MW的幅度变动到200 MW，观察负荷、主汽压力、主汽温度及给水量变化情况，观察给水泵再循环门开度变化，待机组达到目标负荷稳定后，记录试验结果。

3.3 试验曲线

按照上述试验步骤，获得的负荷响应曲线如图5所示。

图5 机组干态协调深度调峰响应

4 试验结果分析

在图5中，机组处于干态协调运行方式，负荷由450 MW变动到200 MW，在200 MW时，给水流量为590 t/h，接近锅炉的本生流量，降至干态最低负荷；在220 MW时，给水泵再循环阀自动开启至9.86%，保证给水泵正常运行；主汽压力采用滑压运行，最低至9.6 MPa；主蒸汽温度采用滑参数运行，最低至460℃。

在200 MW时，锅炉由湿态向干态转换，运行人员手动转态：手动启炉水循环泵，逐渐将炉水循环泵出口调门手动开至50%；给水泵A再循环门保持自动方式，手动将给水泵B再循环门全开至100%，手动降低给水泵B转速至2 800 r/min，并手动提高给水泵A转速至3 200 r/min，转态工作结束。此过程仅持续3 min，但机组负荷却从200 MW降至158 MW。待运行人员重新摆好状态后，又因负荷太低，给水流量减少，给水泵A转速仅为3 000 r/min，若此时继续投协调降负荷，会因为给水泵转速低于2 800 r/min，给水泵将撤出远方控制。

5 结语

通过试验确定机组干态运行负荷最低可降至200 MW，主要是因为给水流量接近锅炉本生流量，在此过程中给水泵再循环门开启，保证了给水泵的正常运行。

机组干湿态转换在200 MW时进行，转态过程中主要操作是启动炉水循环泵、调整贮水箱水位、调整给水泵在循环阀开度；调整过程复杂，主要涉及到贮水箱水位的控制，给水泵出力的调整以及制粉系统调整，系统扰动剧烈，基本上采用手动方式完成干湿态转换。

[1]谷俊杰，张栾英，孙万云.深度调峰机组过热汽温控制新策略[J].华北电力学院学报，1995，22（2）∶52-56.

[2]李泉，尹峰，陈波.超临界机组主汽温模型预测控制研究[J].浙江电力，2016，35（10）∶40-42.

[3]李泉，尹峰，罗志浩.超临界机组脱硝系统模型预测控制研究[J].浙江电力，2016，35（11）∶34-36.

[4]李聪.1 000 MW机组低负荷安全运行策略[J].华北电力技术，2014（2）∶50-54.

[5]江波，李志田，贾文菊.浅谈低负荷调峰方式下的滑压运行[J].河北电力技术，2001，20（1）∶29-31.

[6]张敏敏，李甄斌，孙永平.600 MW超临界机组低负荷运行经济性能的分析与改进[J].浙江电力，2012，31（3）∶28-30.

（本文编辑：张彩）

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，工程师，主要从事火力发电厂热工控制系统维护及检修工作。