600MW 抽凝式机组供热期深调能力的优化分析

王德传，江闻睿，曲绍胜

（国家能源聊城发电有限公司，山东 聊城 252000）

随着民生采暖用热要求越来越严格，机组实现保电保供热稳定是必然趋势。目前聊城电厂并没有进行避免单机供热中断、机组降负荷造成供热出力减少、低负荷保障供热参数的细致改造，因此开始进行实现各个工况下稳定供热温度、供热抽气流量的技术研究尤为必要。想要提高电厂二期供热机组各个工况下的稳定性，就必须提高600MW 机组供热期深调能力以及灵活性。

1 聊城电厂600MW 机组相关概述

聊城电厂供热抽汽系统：抽汽压力0.9MPa，额定抽汽量为375t/h。控制方式为液动的连通管蝶阀控制。供热抽汽汽源分从单台机组的中低压连通母管接出，由供热母管分别给供热首站内的2 台供热首站汽泵小汽轮机、3 台高压热网加热器和1 台热网除氧器提供汽源。供热首站内设2 台汽泵(背压式汽轮机驱动)、1台电泵、3 台高压热网加热器、2 台低压热网加热器、1 台热网除氧器、1 台热网疏水箱、2 台变频热网补水泵和2 台变频热网疏水泵、2 台疏水加热器(布置在#3、4 机组汽机房6.9 米处)。供热首站汽泵的容量为50%(额定流量4050t/h)。供热首站电泵容量进行增容(额定流量2200th)。正常运行时，1 台或2 台供热首站汽泵投运，在机组带50%负荷、调节级压力9MPa 及以上的前提下，可以对机组进行供热系统控制。目前，根据国家提出的“碳中和”“碳达峰”目标，专业人员应展开提高机组供热高峰期深调能力的技术研究，以此为基准进行优化分析。

2 影响600MW 抽凝式机组供热期深调能力的因素分析

2.1 中排压力低报警

为了提高机组低负荷时供热抽汽量，往往会开大抽汽调节阀LEV，抽汽量增加将导致中排压力降低。为保证中压缸末级叶片的安全可靠性，在投入抽汽时中压缸排汽压力PIex 不得太低：

1.报警（PIex-lalarm）：抽汽压力达到该数值时，发出报警信号，通过调整抽汽管道上的控制阀门（EV）节流来减少抽汽量[1]。

2.抽汽解列（PIex-min）：调节阀全关仍无法提高抽汽压力，达到该数值时，延迟30s 后抽汽自动解列。

根据厂家提供的调节级压力与中排压力报警值的对应关系，供热机组应保证在报警值以上运行，调压低于5.4MPa 时不允许投入抽汽，对应30%负荷即180MW。

2.2 中排温度高报警

为了提高中排压力，可以节流中低压缸联通管调阀EGV，但不应低于5%，因为“EGV 指令＜5%且中排压力低于0.8MPa，延迟30S”供热抽汽切除保护动作，为保证安全裕量，运行中EGV 不应＜10%。EGV 关闭太小还将导致中排温度升高[2]，报警值为378℃，高于388℃时供热抽汽RB 动作，EGV 按每秒5%的速率开启，降低供热抽汽量。

2.3 低压缸排汽量低于300t/h 报警

为保证低压缸最小冷却流量，低压缸进汽量应大于300t/h，现在机组未设计低压缸进口压力测点和低压缸进气流量测点，无法准确判断。可以通过“再热蒸汽流量-（3、4、5、6、7、8）抽蒸汽量-供热抽汽量”计算得出结果。

2.4 机组其他参数限制

机组深调供热抽汽量较大时，会出现以下参数异常：

1.#5、6、7、8 抽汽压力低，低加水位高，低加解列。

2.四抽压力低，小机进汽调阀全开。

3.四抽压力低，辅汽至小机供汽量增加，辅汽联箱压力低。

4.低压缸进汽流量下降，低压缸排气温度上升、低压缸轴承振动上升。

2.5 针对600MW 抽凝式机组供热期深调能力受限的应对措施

如目前单机供热时，负荷≤360MW，首先全开供热抽汽调阀LEV。

根据供热首站供汽压力、中排压力情况，继续关小机组中、低压联通管调阀EGV，保证供热抽汽母管压力＞0.3MPa，检查供热小机调阀不全开，主机小机调阀不全开，中排压力不低报警。

关小EGV 时，如中排温度上升至370℃，降低再热汽温至550℃以降低中排温度。如中排温度继续上升，降低再热汽温至540℃，降低主汽温降低至560℃。注意：主汽温与再热汽温温差不超过28℃[3]。

关小EGV 时注意：（1）任何情况下，中排供汽温度应低于377℃，严禁超过388℃。（2）低压缸排汽流量＞300t/h。同时加强对大机低压差胀、低压缸排汽温度的监视，及时调整。发现低压缸排汽温度超过50℃并有上升趋势，应立即手动开大EGV，直至排汽温度不再上升。

3 针对600MW 抽凝式机组供热期深调能力优化的可行性论证

供热期为保证低压缸最小冷却流量，低压缸进汽量应大于300t/h，各级抽汽的流量，主蒸汽流量一致，低压缸排气量一致，当机组深调的实际前提下，主蒸汽流量随汽泵出力的下降而下降，而为了保证深调时供热参数稳定且供热期间低压缸排气大于300t/h，大大限制了机组的深调能力，因此低压缸排汽量低是600MW 机组供热期间深调负荷受限的症结，相对而言，当机组高负荷时，给水流量高，小机调门开度大，是机组灵活性差的原因。[4]

4 600MW 抽凝式机组供热期深调能力受限后的优化建议

4.1 采用双机联合供热

该方案在目前系统原有供热设备基础上，将另一台机组中压缸抽汽并入供热系统。供热抽汽汽源分别从机组的中低压连通母管接出，合并为一根母管后分别给供热首站内的用户供汽，在中低压缸的连通管上根据原有形式增加压力调整蝶阀。抽汽管道自联通管引出后，按顺序依次加装抽汽压力调整蝶阀、抽汽快关阀、抽汽压力汽动调阀和电动隔离阀。其中电动隔离阀作为防止汽轮机进水的第一层屏障，液动快关阀和气动逆止阀用作当汽轮机突然甩负荷时的超速保护作用，同时作防止汽轮机进水的第二层屏障。其中，整个系统在电动隔断阀后接入机组DCS 控制面板。按低压缸的最小排汽量来设定中低压缸联通管上的抽汽压力调控蝶阀所控制的最小节流面积，从而排除被鼓风磨擦所产生的热量不能被及时带走的损耗，间接导致长时间运行后低压缸胀差增大[5]。

4.2 双机供热运行方式建议

4.2.1 供热初期及末期机组供热运行方式

根据地区气候，供热初期热量要求偏低，供热供汽对机组深调造成负担较小，可以根据情况采取单机供热，随环境温度日渐走低，供热的同时无法满足省调用电曲线时，建议将另一台机组纳入供热系统，采用双机联合供热的运行方式，机组供热的末期：环境温度逐日升高，单台机组的抽汽量可以满足供热需求且能保障电网供电需求，将继续恢复单台机组供热的运行方式。若由数据进行合理化简介：当600MW 抽凝式机组单台机组连续供热抽汽量大于300t/h 时，应做好双机联合供汽的准备，当连续供热中压缸排汽流量小于150t/h 时，则恢复单机供热。

4.2.2 供热中期机组供热运行方式

在供热中期民生用热需求增加，热负荷随之增大，根据历史趋势观察。为保证机组安全运行，需双机联合供热，但同时需要考虑到高负荷机组压力较高的供热蒸汽向低负荷机组低压缸倒流的风险，时刻谨记供热的前提是无论任何情况都应保持机组中压缸排汽（中排）压力大于供热蒸汽母管压力。所以，在供热系统中单台机中压缸抽汽至供热母管途中设有：供热抽汽电动调节阀LEV、连通管抽汽压力调整蝶阀EGV，用来矫正中压缸排汽与母管之间的压力，热网首站至机组回水经过热网疏水泵加压后送至凝汽器。其中低压热网加热器正常疏水至供热机组管道上设有调节阀，以便调节至供热机组凝汽器的疏水流量，高压和低压热网加热器还设有紧急疏水管道。

4.2.3 2 台供热机组电网负荷一致时的运行方式

在供热季2 台机组联合供热时电网负荷要求一致，2 台机组可在DEH 控制面板根据中排压力设定值同步调整，在这种较好的工况下尽量选择开大LEV，防止节流损失过大，双机联合供热时抽汽量尽最大可能保持相等，单台机组抽汽量保持在350t/h 以内为宜。根据中压末级叶片的保护定值，中压缸排汽温度应控制在388℃以内，其中报警值为378℃，高于388℃时供热抽汽RB 动作，同时低压缸进汽量应大于300t/h。其中还应该注意，汽机本体的汽泵汽源自四抽供汽供给，而四抽压力与中低压缸连通管处的抽汽压力成正比关系，所以当中排压力波动时，四抽压力也会随之变化，所以当机组电网给指令高负荷运行时，进行中排压力的调整时，必定要兼顾给水泵汽轮机调阀开度的大小，不得使其开度过大。

4.2.4 2 台供热机组电网负荷不一致时的运行方式

在供热季双机联合供热，2 台机组电网给定的负荷曲线不同时。若机组负荷曲线不同，同时抽汽压力调整蝶阀没有进行节流，另一台机组负荷曲线变化或抽汽压力调节阀动作时，会导致中压缸排汽压力也随之进行变化，从而连通管两端的抽汽流量相互排挤。综上所述，当双机联合供热时，必须平衡好机组中排压力，关小LEV，以满足运行需求，此种工况下机组运行会出现一定的节流损失，导致经济性相对较差。当2 台机组负荷曲线偏差很大时，低负荷的那台机组会由于低压缸进汽压力低（低压缸排汽压力低），无法进一步提高中排压力，高负荷机组会由于给水泵汽轮机调阀开度（四抽压力低，汽泵进汽调阀开度大）无法过分降低中排压力，这种情况在1 台机组进行深调时，机组负荷供热双受限的情况愈发严重。

4.3 双机联合供热优化调整

对于以上情况，针对双机联合供热进行优化调整，依据“低负荷控抽汽量，高负荷控中排压力”的绝对原则得出：低负荷曲线时可增加供热蒸汽流量，这样调整同时提高了锅炉的循环效率以及稳定性，机组接带低负荷能力有所提高，负荷曲线高的机组通过调节抽汽调阀，进行节流来控制供热母管压力，注意保证供热母管压力小于另一台机的中排压力，这样既能提高中排压力，保证汽动给水泵的汽源压力，同时在机组接待高负荷曲线时也更加灵活。低负荷曲线的机组通过提高中排压力，开大抽汽调阀等方式保证供热首站蒸汽流量的稳定。（附：允许2 台机组供热流量有一定的偏差。）

双机联合供热运行时，供热首站至供热机组回水至各个机组所在的凝汽器回水量尽可能遵照“回水量=抽汽量”原则进行调整：负荷偏差大，高负荷机组凝水压力高，供热回水至机组相较低负荷机组困难，从而导致了高负荷机组回水量少，低负荷机组回水量大的问题，为防止首站疏水泵出现憋泵，2 台机组供热回水至机组调节阀又需减少节流，对于此种情况，可以在各个机组凝汽器前设置首疏水至凝汽器手动门，用来保证回水能维持各个机组热井水位正常，也可以增加凝汽器补水泵出力，从500m3水箱对凝汽器进行补水。

5 结语

因为双机联合供热，运行人员必须做到及时沟通，同步且及时地进行合理调整，由于值班员操作量以及操作频率的增加，因此也对集控运行值班人员的协调配合能力提出了更高的要求。目前，热网回水需同步监视，DEH 操作系统和逻辑方面尚未完善，造成值班员监视项目增多，业务培训方面需要进一步加强。下一步，将对逻辑的梳理，DEH 系统的布局进行进一步的调整及优化。