CTF负荷控制方式及凝水节流的应用.pdf

2 0 1 1 年第3 期 上 海 电力 C T F负荷控制方式及凝水节流的应用 唐 星君 ， 徐 亦 淳 ( 上海上 电漕泾发 电有 限公 司 ， 上海2 0 1 5 0 7 ) 摘要 ： 漕泾 电厂1 0 0 0 Mw超超临界火 电机组采用西 门子无 调节级 汽轮机 ， 为 了减 少调 门节 流损失 ， 尽 可能 提高机组 经济性 ， 运行 中汽机调 门始终全开 滑压运行 ， 采 用 C T F负 荷控制方 式 ， 但仅 靠锅炉燃 烧率 变化 而引 起机组 负荷变化 的速率 ， 是缓慢 的过程 ， 满足不 了电 网快 速变化 的负荷需求 。为 了满足 电网 AGC变负荷 的 要求 ， 采用 基于凝结水调负荷 的协调控制系统 ， 解决变负荷初期 的负荷 响应 ， 改善 由于锅炉燃烧 的滞后 而产生 的负荷响应 的延时 ， 并与锅炉燃烧率的控制相结合 ， 在经过试验和优化后 ， 在漕泾 电厂成功投用 。 关键词 ： 超超 临界机 组 ； 凝水节流 ； C T F ； C B F ； 调 门； A GC； 一次调频 中图分类号 ： TM6 2 1 2 文 献标 志码 ： B 0 引言 1 凝 结水 节流参与负荷调节 的作用 通常超临界火 电机组协调控 制是采用 C B F ( c o o r d i n a t e d c o n t r o l b a s e d o n b o i l e r f o l l o w u p) 的协 调控 制方 式 ， 即锅 炉 跟 随 汽 机 的方 式 一锅 炉 燃烧率控制主蒸汽压力 ， 汽机调 门控制负荷 ， C B F 方式 中汽 机调 门采用 节 流方 式 ， 造 成 一 定 的节 流 损失 ， 这种方式具有负荷响应快的优点 ， 但也存在 汽压不稳、 经济性降低等缺点 。 CTF( c o o r di n a t e d c on t r ol b a s e d o n t ur bi n e f o l l o w u p ) 协 调控 制方 式 即汽 机 跟 随 锅 炉 的 方式 一 汽机调门控制主蒸汽压力 ， 锅炉燃烧率控制负 荷 。C TF方式 运 行 中 汽 机 调 门 全 开 以减 少 节 流 损 失 ， 是 提 高机组 经 济性一 个很 好 的节 能方法 ， 同 时采 用利 用 了机组 凝结 水 回热 系统 中的蓄能 ， 通 过凝 结水 节 流参 与 负 荷 调 节 ， 以 加 快 负荷 响应 速 度 ， 又能有 效 满足 了 电网 A GC( 自动 发 电控 制 ) 变 负荷 的需 求 。 1 1凝结水 调 负荷 的原 理 所谓凝结水调负荷 ， 利用的是汽机回热 加热 系统中蓄能的变化， 是指机组变负荷时， 在凝汽器 和除氧器允许的水位变化范 围内， 调整凝结水调 门的 开 度 ， 改 变凝 结 水 流量 ， 从 而改 变 抽 汽量 ， 暂 时获 得或 释放 一部 分机 组 的负荷 。 机组加负荷时 ， 关小凝结水调门， 减小凝结水 流量 ， 从而可以减少低加的抽汽量 ， 增加流经汽轮 机 中做功的蒸汽量， 使机组发 电功率增加 ， 同时 ， 除氧器水位下降， 凝汽器水位上升。 机组减负荷的时候 ， 开大凝结水调门， 增大凝 结水 流量 ， 从 而可 以增 大低 加 的抽汽 量 ， 减 少流 经 汽轮机中做功的蒸汽量 ， 使机组发电功率减小 ， 同 时， 除氧器水位上升， 凝汽器水位下降。漕泾电厂 的凝 结水调负荷 的协调控制 系统示意 图如 图 1 所示 。 阀 门 的工 作 压力 温度 ， 口径 大 小 ， 再 辅 以 现 场 采 集的数据综合计算 ， 显示 出相应 的疏水泄 漏量 ， 相关数据通过 网 络传 给有关 人员 ， 如 超过 一定 的标准 ， 系 统发 出报 警信 号 ， 提醒相 关人 员 ， 及 时解 决 。 一 个气动阀门的在系统中安全可靠 的工作 ， 主要涉及阀体、 执行机构 、 两者的连接工艺等三方 面， 缺一不可。以前的工作主要放在阀体部分， 研 究采用哪种密封形式 、 密封件等， 往往忽视其他两 项 ， 今后 在后续改进工作 中， 要协调好三方 面工 作 ， 在设备国产化工作 中总结出一些经验 ， 为企业 创造 良好的经济效益 。 参考文献 ： E l i 吴国熙 调 节 阀使用 与维修 M 北京 ： 化 学工 业 出版社 ， 1 9 9 9 E 1 ( 美 ) Ph i l i p S k o u s e n ， 孙家孔译 阀门手 册( 第二版) M3 北 京 ： 中国石 化出版社 ， 2 0 0 6 收稿 日期 ： 2 0 1 1 - 0 5 1 5 作者简介 ： 孙 坚( 1 9 7 1 一 ) ， 男， 技 师 ， 从事 火电厂 汽机检修 工 作 。 ( 编辑 ： 吕 斌) 21 9 上 海 电力 2 0 1 1 年第3 期 图 1 漕 泾 电J 凝 结 水 调 负 荷 的协 调 控 制 系 统 不 恿 图 1 2凝结水 节 流特 性试 验 在 漕 泾 电 厂 1号 机 组 多 个 负 荷 点 ， 将 锅 炉 B M 手 动控 制放 固定 燃烧 率 ， 汽 轮 机调 门全 开 ， 进 行 了调节凝 结 水调 门对 负荷 影 响的特 性试 验 。试 验数 据见 表 1 、 表 2 、 表 3 。 表 1 9 5 0 Mw 负荷特性试验数据 凝结 水流量 变化 负 荷 主调阀位变化 负荷变化 MW t h 一 3 9 一 3 0 1 7 9 2 一 1 0 5 9 9 6 0一 9 6 9 4 O 一 5 O 1 8 0 6 1 9 8 7 9 6 8一 9 6 5 4 O 一 5 5 1 8 O 3 一 2 06 7 9 5 3 一 9 4 4 4 0 6 0 1 8 1 9 一 2 1 4 O 9 6 4一 9 53 95 O M W 4 O 2 5 1 8 2 0一 1 3 1 0 9 7 0一 9 7 9 4 O 6 O l 8 l 9一 2 1 5 1 9 6 9 一 9 5 6 4 0 一 2 O 1 8 2 3一 1 09 3 9 5 9 一 9 8 O 4 O 一 1 5 1 8 1 7 一 8 61 9 5 0 一 9 8 O 表 2 7 5 0 Mw 负荷特性试验数据 凝结水流量变化 负 荷 主调 阀位变化 负荷变化 MW t h一 2 7 一 1 5 1 4 4 4 8 8 3 7 4 5 7 5 6 2 7 一 5 O 1 4 5 9 一 2 0 7 7 7 4 8 7 3 1 7 5 0 M W 2 7 一 1 4 1 4 5 4 8 3 5 7 3 4 7 4 8 2 7 一 6 O 1 4 23 一 2 2 2 9 7 4 2 7 1 8 表 3 5 5 0 Mw 负荷特性试 验数据 凝结水流量变化 负 荷 主调阀位变化 负荷变化 MW t h 1 9 一 1 3 1 O 2 9一 7 7 2 5 4 8 5 5 5 5 5 O M W 1 9 一 4 0 1 0 4 0 1 9 5 1 5 4 5 5 23 1 8 一 2 5 1 1 7 7 一 1 49 8 5 6 4 5 5 7 调 节凝 结水 调 门对 负荷 影 响的特 性试 验说 明 了凝结水流量快速变化能够有效得调节负荷快速 变 化 ， 当凝 结 水 流 量 变 化 约 4 O 5 0 时 ， 负 荷 变 化量 约是 当时 负荷 1 8 2 5 左 右 。 1 3凝结 水调 负荷 的 限制 投入凝结水节流后， 负荷指令的变动会影响凝 2 o一 水调 门 ， 特 别在 A GC方 式 下凝 水调 门将 会频 繁 变 动 ， 这样凝 结水流量 、 热井 水位 、 除氧器水 位都 会有 较大 幅度 的变动 。考虑到机 组的安全 正常运 行 ， 对 这些参数都设置一定的变化区间， 具体为： 1 )凝 结 水 流 量 为了节约运行 中凝结水泵 的用 电量 ， 在不采 用变 频器 的情 况下 ， 漕泾 电厂 采用 的是 3台 5 0 机组容量的凝结水泵 ， 在、 6 0 0 Mw 低负荷 以下 1 台凝 结水 泵就 能 满 足 机 组 工 况 要求 ， 6 0 0 Mw 负 荷以上 2台凝结水泵并列运行 ， 即节约 了投资成 本 ， 又减 少 了凝 泵 用 电量 。 当负荷 低 于 6 0 0 Mw 左 右 时 ， 由运 行 人员 手 动停止一台凝泵 ； 当负荷高于 6 0 0 Mw 左右时 ， 由运行 人员 手动 开 启 一 台凝 泵 ， 在 2台凝 泵运 行 工况下 ， 凝 结 水 流 量 的变 动 范 围 约 为 8 0 0 t h至 2 2 0 0 t h ； 在 1台凝 泵 运 行 工 况 下 ， 凝 结 水 流量 的变 动 范 围约 为 6 0 0 t h至 1 2 3 0 t h 。 为 了 要 避 开低 流 量时再 循 环 开 启 和 高流 量 时备 用 泵 启 动 ， 主要 采 取 限制 凝结 水 主调 门 的阀位 开实现 流量 限 制 。凝 泵启 停 过 程 中不 需 要 退 出凝 结 水 节 流 功 能 ， 控制 逻辑 会根 据 当前 凝 泵 运 行 台数 自动 改变 阀门开度限值 ， 当投入凝水节流后 2泵运行 时凝 水 调 门 的 高 限 为 6 5 ， 低 限为 1 4 ； 1泵 运 行 时 凝水调 门的高限为 2 8 9 6 ， 低限为 1 1 。 2 )除氧 器 水位 与凝 汽器水 位 除氧器 正 常 水 位 设 置 为 1 5 O mm， 变 化 区 间 为 一4 0 0 8 O 0 mm， 超 过该 范 围 ， 逻辑 自动 闭锁 凝 水节 流控 制 ， 凝 水 调 门恢 复水 位 控 制 。凝 汽 器 水 位 正 常 水 位 为 8 O O 1 T i m， 的 变 化 区 间 为 4 0 0 1 2 0 0 mm， 超过该范 围， 逻辑 自动 闭锁凝水 节流 控 制 ， 凝 水调 门恢 复水 位控 制 。 另 外 ， 当凝 汽 器水 位 小 于 3 0 0 mm 或 除 氧 器 水 位大 于 1 0 5 0 mm， 会 强关 凝 水 调 门 。待 水位 恢 复后 ， 调 门又会 自动 调节 开 出 。 2凝水调负荷的 C T F协调控制方式 2 1 C T F方式 下改 进 B M 和 给水 的超 调 凝结 水 调 负 荷 功 能 承 担 了变 负 荷 初 期 的 任 务 ， 改 善 了 由于锅 炉 的 滞后 而产 生 的负 荷 响应 的 延时 ， 但最终的负荷响应仍然依赖锅炉燃烧率的 变化 ， 锅炉侧快速合理的控制策略仍然是根本， 最 终响应负荷， 并及时恢复凝汽器 除氧器水位 。 1 )优化 改进 加 减 负荷 时 的给水 控 制 ， 以加 快 2 0 1 1 年第 3 期 上 海 电力 直流锅 炉 的 负荷 变化 能 力 。 对 于直 流锅 炉 ， 给 水 流 量 的 变化 能快 速 改变 机 组 的负荷 。在 锅炉 分离 器 出 口温 度变 化允 许 的 前提下 ， 适当提前变化给水流量 ， 通过给水的快速 响应来提高机组负荷的响应速度 。 2 )优 化 改进 加 减 负荷 时 B M 的超 调 方式 ， 以 提 高调 门全 开 时锅 炉 的 变 负荷 能力 。 当凝结水调门快速跟随负荷指令变化， 提高变 负荷初期的负荷响应性能， 并通过给水量的超前变 化 ， 机组电负荷会持续较快变化， 但 由于锅炉热负 荷 客观上存在着 较大 的延 迟 ， 总是滞后 于 电负荷 的 变化， 所以必须超调燃烧率 ， 加快和加大热负荷的 产生 ， 最终补充凝结水调门利用了的蓄热和补充因 给水量 快速变化 而产生 的锅 炉蒸汽温度 的变化 。 2 2 C T F方式 及凝 水调 负荷 试验 在漕 泾 电厂 1号机 组 不 同负 荷 段 ， 采 用 凝 结 水调负荷下 C TF协调控制方 式， 汽 轮机调 门全 开 ， 以 电网 1 5 MW mi n的速率要求 ， 响 应 电网 AG C变负荷的特性试验 。 分析 锅炉燃 料 、 给水 对 机 组 负 荷 、 汽 压 、 汽 温 等 的影 响 ， 增 加 新 的 B M 超 调 方 式 ， 优 化 给 水 超 调 ， 提 高调 门 全开 C T F方 式下 的负 荷 响 应 能 力 。 在 C TF方式下投用凝水节流功能 ， 优化负荷响应 和调节 功能 。 由图 1可见 ， 汽机调门全开的工况下， 实际负 荷能够与 1 5 速率 的负荷指令基本 重合 ， 负荷 的稳定性也很好 ， 主要 的热力参数也都控制在 良 好的范围内， 满足了电网 AG C的指标要求 。 3 关 于调 门全 开 C T F方式 下的一次 调频 在调 门全 开 C TF方式 下 ， DE H 原 有 的一 次 调频 功能 已无 法 投 用 ， 需 要 对 补 汽 阀 和高 压 调 门 的逻 辑 以及锅 炉 主 控 B M 进 行 适 当优 化 ， 并 用 凝 结水 调 门参 与一次 调频 。 在频率信号 4 9 9 2 7 5 0 0 7 3 Hz 之间 ， 由频 差变化引起的负荷指令 变化分别 为2 0 MW， 通 过凝结水调门的快速动作， 快速响应负荷即可。 在频率信号 4 9 8 8 7 5 0 1 l 3 Hz之间， 由频 差变化引起的负荷指 令变化分别 为4 0 MW， 由 于凝 结水 调节 负荷 能 力有 限 ， 凝 结 水 节 流 的作 用 下 ， 当电网频率低需要加负荷时 ， 通过开汽机补汽 阀来实现， 当电网频率高需要减负荷时， 通过关汽 机调门来实现。 ( a ) 调门全开C T