利用凝结水节流控制实现900MW机组的一次调频功能.pdf

摘 要：介绍上海 外高桥二厂在凝泵 变频的基 础上利用凝结水节流技 术，放 开汽机调 门节流 限制 ，保持 高压调 门全开滑 压运 行 ，在 满足机组 A G C变 负荷速 率的前提 下较 大提 高了机组的运行经济性。并介 绍 了在使 用新 型的凝 结水节流功 能后运行 方 面的一些注意事 项，为机组安全运行提供保 障。 关键词 ：凝 结水节流 ；凝泵 变频；一次调频 ；负荷响应 中图分 类号 ：T K 2 6 7 文献标识码 ：B 文章编号 ：1 0 0 1 9 0 0 6 ( 2 0 1 5 ) 0 4 - 0 0 4 8 - 0 5 R e a l i z a t i on o f ma F r e qu e n c y Modu l a t i on f or 9 0 0 MW Un i t b y Th r o t t l e Con t r ol o f C on d e n s e d W a t e r CHEN Ta 0 Ab s t r a c t ： T h i s p a p e r p r e s e n t s t h e c o s t s a v i n g p r a c t i c e s i n S h a n g h a i Wa i g a o q i a o NO 2 P o we r P l a n t b y u s i n g i n v e r t e r c o n d e n s a t e p u mp b a s e d o n wa t e r t hr o t t l i n g t e c hn o l o g y ，whe r e s t e a m t ur b i ne t h r o t t l e l i mi t s e t t i n g i s r e l e s e d a n d t he pr e s s ur e r e g u l a t i n g v a l v e i s f u l l y o p e n f o r o p e r a t i o n o f t u r b i n e u n i t u n d e r v a r i a b l e p r e s s u r e s a n d t e mp e r a t u r e s T h e s e p r a c t i c e s h a v e g r e a t l y c o n t r i b u t e d t o o p e r a t i n g C O S t c o n t r o l whe n un i t s a r e o pe r a t i n g i n AGC c o nd i t i o n Th e pa p e r a l s o g i v e s p r e c a ut i o ns f o r p o we r p l a nt s wh e r e c o nd e n s a t e t hr o t t l i ng t e c hn o l o g y i s a d o pt e d for s a f e a nd r e l i a b l e o p e r a t i o n o f u ni t s Ke y wo r d s ： c o n d e n s a t e t h r o t t l e ； c o n d e n s a t e p u mp fre q u e n c y ； p r i ma r y fre q u e n c y ；l o a d r e s p o n s e 上海外高桥第二发电有限责任公 司( 以下简称 外二) 安装有 2台 9 0 0 MW 超临界火电机组 。汽轮 机南德国西 子公 司制造 ，为一 次中间再热 、单 轴 、四缸 四排汽 、反动凝汽式汽轮机 。高压缸采 用全周进汽方式 ，配置 2个高压进汽调门。机组从 投产 以来 主要 采 用 高压 调 门节 流 约 5 的 运行 方式。 为提高 机组 的运行 经济 性 ，实 现 节能减 排， 外二委托上海明华电力技术工程有限公司在 5 、6 机组上实施高效节能 的协调控制 系统，采用汽机 高压调 门全 开滑 压运行 ，以消除调 门节 流损 失 ， 同时在原凝泵变频 的基础上采用 凝结水节流调负 荷来加快变负荷初期 的响应速度 ，并通过优化锅 炉燃烧率控制来提高机组的整体负荷响应能力。 凝结水节流技术是指利用某种手段快速改变凝 结水流量 ，从 而自发地改变低加抽汽量，使得进入 汽轮机低压缸做功的蒸汽量发生变化，引起机组 负 荷变化 ，实现凝结水节流参 与负荷调节的功能。 通过凝结水节流来改 变机组负简 ，其 负荷变 化量主要 和凝水流量 的变化量 和机组 当前负荷有 关 ，且分别和两者成正相关 关 系。当机 组负荷相 同时 ，凝水流量 的变化 幅度 越大 ，引起 的负荷变 化量越大；当凝 水流量变化 幅度相 同时，机组 负 荷越高，引起 的负荷变化量 越大。在凝结 水流量 收稿 日期 ：2 0 1 5 0 8 1 9 作者简 介：陈涛 ( 1 9 7 3 _ ) ，男 ，2 0 0 6年毕业于上海复旦大学 _ ： 商管理专 业，硕士 ，工程 师。现在 上海外高桥 第二发 电有 限责任公 司从事发 电厂， E 产技术管理 T作 。 允许 的变化 幅度 内 ，负荷最 大变化可达 2 0 MW 3 0 MW。另外 ，机组负荷对凝结水流量变化 的响应 延迟较短 ，一般 只有 1 0 S 左右 ，且呈现 “ 先快 后 慢 ”的特点 ，这和凝结水流量 改变导致抽汽 流量 改变的热力特性有关 。 外二凝结水系统布置有 2台凝结水泵 ，采用一 运一备的方式 ，运行凝 泵具备 变频功 能。对 于凝 泵变频机组理论上存在 2种不同的改变凝结水流量 的方式 ，即凝水调 门开度不变 而快速改变变 频转 速和维持 变频转速不变 而快速改 变凝水调 门。通 过可行性试验 分析 ，确定采 用后一 种方式 ，即根 据负荷对应的函数关系来开环控制凝泵变频转速 ， 而通过改变凝 结水调 门开 度来 快速调 整凝结水流 量 ，实现凝结水节 流功能 。这样 既能解决 变频器 不适于快速频繁 改变转速 的问题 ，又能保 留部分 的凝泵变频节能效果。 关于凝泵变 频控制方式 的调整 ，原先 的控制 方式为 ：凝泵 变频控 制凝汽 器水位 ，根据 负荷 的 函数关系开环控制凝 结水主调 门的开度 ，以免凝 结水母管压力 过低 。采用凝 结水节 流后 ，控制方 式变为 ：凝结水 主调 门控 制凝汽器 水位 ，而根据 负荷 的函数关 系开 环控制凝泵 变频。原打算基本 采用 以前的凝 泵变 频转 速，但在试 验 时发现 ，如 果凝泵变频转速较 低 ，则通 过开大凝 结水调 门增 加的凝结水流量不 足 ，此 时凝泵基 本 已处 于该 转 速下的出力 极 限，即使 凝结水 调 门全 开 ，凝结 水 流量也不再增加 。故 为了较好 的实 现凝结水 节流 效果 ，需要对相应 负荷 下 的凝泵 变频转速适 当提 高。另外 ，在低负荷 下设置凝 泵变频 转速还 要考 虑凝结水母管 的压 力，以免凝 结水压 力过低而 闭 锁低旁开启 ( 当凝结水母管压力低于 1 5 MP a时会 闭锁低旁开启) 。目前采用的凝泵变频转速和原先 的变频转速对 比见图 l 。今后也可 以对低旁闭锁定 值和逻辑进行适 当优化 ，以及根据凝 结水节 流情 况来适 当调 整凝泵变频转 速 ，以进 一步挖 掘凝 泵 变频的节能潜力。 另外 ，考 虑 到夜 间 负荷 较 低 时 可 能 会 退 出 A G C运行 ，此时运行人员可 以切除凝水节流功能 ， 图 1 凝 泵原变频转速和现采用的变频转速对 比图 则凝泵变频转速会 自动下降至原先较低 的设定值 ， 这样可以充 分利用凝泵 变频的节能效果 。当再次 投入凝水 节流功能后 ，凝泵变频转 速又会 自动上 升至较高的设定值 。 外二 2台机组在明华公司经过大量的试验和工 作后分别于 2 0 1 1年 6月和 1 2月开始投运新的协调 系统 ，经过一段 时间 的使 用 ，完 全能够达 到调度 对机组负荷 的要求 。图 2图 4是 6 机在 A G C方 式下负荷的变化情况。 从图中可知 ，机组实 际负荷能基本 跟随 A G C 指令变化 ，基本满足 电网对 A G C变负荷的性 能要 求。当然 ，随着机组性 能的变化以及电网 A G C指 令方式的调整 ，仍需要对 A G C控制进行不 断优化 ， 以适应新 的情况 ，满足 电网对 机组 日益提 高的变 负荷要求。 4 1 功能投用方式 在投用凝水节 流功能前 ，应 先投用 汽机高压 调门全开方式。当运行 人员选择投 入调 门全开方 式后 ，D C S会慢慢 降低送 至 D E H 的压 力设定值 ， 使得高压调 门全开 滑压运行。在调 门全开过 程 中 运行人员要注意调门开度变化对工况的扰动，并应 在机组负荷稳定不变时进行。调门全开方式的允许 投用条件为机组在 C T F方式 ，当发生汽机跳 闸或甩 负荷以及给水泵 R B时自动退出调门全开方式。 在高压调 门全开后 ，运行人员再选择投人凝 结水 节 流 功 能 ，凝 结 水 节 流 功 能 投 用 范 围 为 4 5 低 加水位 及 热井补水 的控 制优 化 对低加水位进行控制优化后 ，在凝结水流量 大幅变动时 ，低加 水位变化不 大，已能满 足凝 水 节流功能的要求 。 经过控制优化后 ，凝 汽器常补和危补调 门已 综合考虑除氧器水位和热井水位 的变化 ，按照凝 结水系统总的储水量变化来控制补水调门。 4 6 凝水 节流 功能 下的一 次调频 控制 采用调门全开后 ，原先 的一次调 频功能要重 新实现。首先由凝水 主调 门来响应一次调频要求 ， 同时改变锅炉主控 B M，调整锅炉煤量和给水 ，实 现后续 的负荷变化。为了更好地 实现一次调频功 能 ，预留了一 定的热 井和除氧器水位变化空 间给 一 次 调频 。 在 2 0 1 1年 1 2月 1 7 13和 1 8日对 6 机组进行了 专门的试验 ，分别在 8 5 0 MW、6 5 0 Mw 和 4 5 0 Mw 3个负荷点进行了 2种运行方式的热力性能试验。 以下为试验结论。 ( 1 )8 5 0 M W工 况：机 组 热 耗 率 下 降 2 7 4 H k W h ，机组发电煤耗率下降 1 0 0 g k W h 。 、 、 、 心 心 、 0 、 0 t 、 、 t 0 r + 。 +“+ 。 +“、 集 团新 闻 十 + + + +一 ( 2)6 5 0 M W 工 况：机 组 热 耗 率 下 降 4 6 2 H k W h ，机组发电煤耗率下降 1 6 7 g k W h 。 ( 3)4 5 0 M W 工 况 ：机 组 热 耗 率 下 降 3 3 2 k J k W h ，机组发电煤耗率下降 1 2 ( 】 g k W h 。 负荷加权热耗率下 降值 3 4 9 9 k J k W h ，负 荷加权 煤耗 率下 降 值 1 2 7 k w h 。按 照 降低 1 0 g k W h 供电煤耗 ，年利用数 7 0 0 0 h ，负荷率 7 5 来计算 ，一台机组每年可节约标煤 4 7 2 5 t 。如 果标煤价格按照 1 0 0 0元 t 计算 ，则每台机组每年 约可节 约 4 7 2 5万元 。 外二通 过使用新 型的负荷调节 系统凝结 水节流控制 ，在满足机组 A G C方式下的变负荷 速 率前提下 ，降低 了每台机组均超过 1 0 g k W h的 供电煤耗。这种新 型的协 调控制 系统在外二 的成 功运用可以推广到其 他百万等级的机组 ，在节能 减排方面具有广阔的市场前景。 参考文献： 1 姚峻 ，祝建飞1 0 0 0 MW机组节能 型协调 控制系统的设计 应 用 J 中国电力， 2 0 1 0， 4 3 ( 6 ) 东方 电气获 国 内首套 M7 0 1 F 5型燃气一 蒸汽联合循 环 电站主设备订单 本网讯，2 0 1 5年 1 0月，东方电气从华能国际获得 国内首套 M7 0 1 F 5型燃气一 蒸汽联合循环电站主设备 订单，包括 2台套 M7 0 1 1 7 5型燃气轮机及其发电机 ，2台余热锅炉 ( 与 M 7 0 1 F 5燃 气轮机配套) ，1台套汽 轮机及其发电机。M7 0 1 F 5型燃气轮机是东方电气从 MH P S ( 三菱 日立) 引进并首次进入中国市场的机型。 M 7 0 1 F 5型燃气轮机是以累计运行 时间超过 2 2万小时的M 7 0 1 F 4型燃机为基础，加入 了G A C和 J型燃 机技术的高效设备 ，联合循环热效