充分利用旁路自动功能进行深度调峰的可行性探讨

冯文秀 李沣

摘要：针对600 MW机组的深度调峰过程，充分利用高低压旁路的自动调节功能对机组负荷进行调整，尤其是对汽轮机运行中高低压旁路的逻辑功能以及给水进行优化调整，结合机组运行的实际情况，制定并实施切实可行的优化方案，使机组实现任何工况下深度调峰的最优运行，保证其安全经济性。

关键词：深度调峰;旁路控制;给水控制;逻辑优化

0    引言

电网对运行机组的调峰能力要求越来越高，与新能源等电源相比，煤电具有较好的调峰性能。电网峰谷差的日益显著要求大容量机组有较强的调峰能力，因此机组旁路系统的作用愈发突出，不断优化旁路系统来适应调峰的要求，满足深度调峰运行，提高机组的运行安全性，对电网的安全稳定运行具有重要意义。

1    可行性分析

1.1    旁路控制

本厂采用启动旁路系统，运用中压缸启动方式，由中压缸控制汽轮机的升速与并网，汽机带初负荷，等相关变送信号正常，各参数满足温度与流量条件后，DEH控制系统将中压缸运行自动切换到高压缸运行，进而实现负荷控制。

1.2    给水控制

机组在进行深度调峰时最关键的是对给水的控制，600 MW超临界机组在进行调峰时会面临水冷壁给水动力不稳的问题。机组负荷越低，给水流量越低，而给水控制不好，不仅会引起水动力不稳，还容易触发“省前流量低”主保护动作。

2    逻辑功能控制

2.1    启动控制

2.1.1    高旁压力控制

旁路自动控制逻辑如下：锅炉点火前，高压旁路调整阀可以预置一个较低的开度，主汽压力设定为7 MPa，当主汽压力低于7 MPa时，高旁调整阀开度保持不变（最小开度模式）;当主汽压力高于7 MPa时，高旁调整阀开度也随之增大，维持主汽压力不变，此时是最小压力控制模式;当主汽压力达到冲转压力开始冲转后，高压旁路维持主汽压力不变，直至高旁关闭，旁路改为滑压运行;当主汽压力达到额定压力时，高压旁路改为定压运行，控制压力为额定主汽压力P0+ΔP。对应曲线如图1所示。

机组启动过程中，高旁系统的逻辑功能如下：锅炉点火后暖管至高压旁路蒸汽隔离门前，当主汽压力0.2～0.5 MPa时可以投入旁路系统10%并保持该最小开度直至主蒸汽压力达到最小设定值为止;维持压力最小设定值，高旁阀的开度随着锅炉燃烧量的增加而开大，直到预先设定开度值的大约30%，维持该开度;随着锅炉燃烧量的继续增加，主蒸汽压力上升到大于最小设定值时进入升压模式，高旁阀继续维持设定开度值的30%，至汽轮机的冲转压力，“启动模式”自动解除，机组旁路自动进入“定压模式”，随着汽轮机高压调阀的开度增大，高旁阀逐渐关小，维持主蒸汽压力直至全关，高压旁路系统即自动转入“跟随模式”。

2.1.2    低旁压力控制

在t=t0时，锅炉开始点火，运行人员将低旁压力控制切为手动，并将低旁手动打开一定开度μ0;随着锅炉燃料的增加，低旁压力慢慢上升，在汽机冲转前或低旁压力达1.02 MPa即t=t1时，将压力控制切为自动，进入压力控制方式，维持中压主汽门前压力为1.02 MPa，满足冲转、并网、带负荷等运行要求;在t=t2时，机组并网后随着负荷增加，压力定值升高，低旁逐渐关闭。曲线如图2所示。

根据机组启动状态确定冲转前再热蒸汽的压力，低压旁路阀在再热蒸汽压力小于低旁压力最小设定值时一直处于关闭状态，把低旁压力设定为“自动”，在“自动”方式下，低旁压力设定由汽机中压缸第一级压力产生，低旁阀的开度根据低旁压力设定和热再实际压力的比较通过比例积分得到，机组接带负荷后，为了维持再热蒸汽压力与机组负荷匹配，低旁阀逐渐关小，达到一定负荷高旁阀关闭后低旁阀也全关。

2.2    调峰控制

2.2.1    高压旁路控制

进行调峰时，机组负荷由300 MW连续下降至120 MW，随着负荷的下降，高压旁路投入运行，参与调峰，并通过调阀的开度控制汽轮机蒸汽量，维持机组调峰负荷;当蒸汽压力下降至13 MPa时，高旁调整阀开度保持不变（最小开度模式），并保持负荷与此压力的恒定，完成高压调阀的调峰压力控制。高旁压力与高旁减压阀开度对应曲线如图3所示。

2.2.2    低压旁路控制

在机组深度调峰过程中，机组负荷由300 MW连续下降至120 MW，保持低压调阀前压力为2.0 MPa，投入低压旁路控制，调节低压调阀开度，维持低压进汽量，并严密监视低旁后温度不高于100 ℃;当蒸汽压力下降至1.02 MPa时，低旁调整阀开度保持不变（最小开度模式），并保持负荷与此压力的恒定，完成低压调阀的调峰压力控制。曲线如图4所示。

2.3    其他参数控制

（1）汽轮机DEH的阀门控制方式修正。深度调峰时汽轮机的进汽量非常少，锅炉汽温在经历主汽压剧烈波动后会快速下降，经大幅节流的蒸汽温度下降幅度也很大，造成汽轮机此前高温的转子和缸体急速快冷，严重缩短了汽轮机寿命。

（2）高低压旁路投入深度调峰后，旁路减温水自动运行，直到锅炉主汽压稳定在15 MPa后，调节再热压力不低于1.8 MPa，保证再热器压力、温度满足汽轮机需要。

3    结语

本文从机组控制优化的角度出发，开展机组深度调峰的技术研究，针对机组在调峰过程中汽机给水、高低压旁路及机组其他重要系统提出了措施建议，有利于在机组调峰过程中实现协调控制回路、汽温回路、压力回路等的自动优化调整，机组重要辅机设备启动、停运均可随负荷调整正常动作，能够极大地提升机组深度调峰的能力，取得显著的经济效益和社会效益。

[参考文献]

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[2] 姚金雄，张世强.基于调峰能力分析的电网风电接纳能力研究[J].电网与清洁能源，2010（7）：25-28.

[3] 张艾萍，曹丽华.火力发电厂经济运行技术及应用[M].成都：西南交通大学出版社，2007.

收稿日期：2020-04-23

作者简介：冯文秀（1987—），男，山西朔州人，硕士研究生，工程师，研究方向：火电厂集控运行。