百萬機(jī)組反平衡煤耗異常的分析與處理

劉建義，李 博，閆 超

（1.廣東惠州平海發(fā)電廠有限公司，廣東惠州 516363；2.75841 部隊(duì)100 分隊(duì)，廣東廣州 510000）

0 引言

2007 年8 月，中華人民共和國國務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)展改革委等部門節(jié)能發(fā)電調(diào)度辦法（試行）的通知》，要求改革現(xiàn)行發(fā)電調(diào)度方式，開展節(jié)能發(fā)電調(diào)度。按照煤耗水平調(diào)度發(fā)電，煤耗低的機(jī)組多發(fā)或滿發(fā)，煤耗高的機(jī)組少發(fā)或不發(fā)[1-3]。因此，煤耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性對(duì)于實(shí)施公平、公正的節(jié)能發(fā)電調(diào)度具有重要意義。煤耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要以機(jī)組反平衡煤耗為調(diào)度依據(jù)，凝結(jié)水流量測(cè)量準(zhǔn)確性直接影響到機(jī)組反平衡煤耗計(jì)算結(jié)果。

1 機(jī)組概況

某廠2×1000 MW 超超臨界機(jī)組DCS（分散控制系統(tǒng)）采用艾默生公司的OVATION 系統(tǒng)，節(jié)能煤耗在線系統(tǒng)通過OPC 接口采集DCS 數(shù)據(jù)，由DCS 接口機(jī)上的采集程序，將兩臺(tái)機(jī)組的DCS 數(shù)據(jù)采集出來，通過網(wǎng)閘將數(shù)據(jù)接入到煤耗在線系統(tǒng)服務(wù)器實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中，經(jīng)過系統(tǒng)軟件計(jì)算，將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和計(jì)算后的性能指標(biāo)數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)，最后將煤耗、負(fù)荷等關(guān)鍵數(shù)據(jù)上傳至中調(diào)。

2 兩臺(tái)機(jī)組反平衡煤耗情況

煤耗在線系統(tǒng)投運(yùn)后，中調(diào)反饋兩臺(tái)機(jī)組負(fù)荷率相同情況下，煤耗存在較大差異。檢查煤耗在線系統(tǒng)，兩臺(tái)機(jī)組反平衡煤耗均偏低且存在較大差異，連續(xù)數(shù)月偏差現(xiàn)象基本類似。某月兩臺(tái)機(jī)組連續(xù)20 d 負(fù)荷率大體相當(dāng)情況，反平衡供電煤耗存在差異，不同負(fù)荷段發(fā)電煤耗分布如圖1 所示。以其中某日兩臺(tái)機(jī)組負(fù)荷率幾乎完全一致的情況為例，24 h 反平衡供電煤耗如圖2 所示。

圖1 不同負(fù)荷段反平衡發(fā)電煤耗對(duì)比

從圖2 中可知，平均煤耗偏差7.79 g/（kW·h），最大煤耗偏差7.9 g/（kW·h），最小煤耗偏差29.8 g/（kW·h）。1#、2#機(jī)組的反平衡煤耗存在的問題有兩個(gè)：一是兩臺(tái)機(jī)組反平衡煤耗在全負(fù)荷范圍（400～1000 MW）在線監(jiān)測(cè)計(jì)算出來的數(shù)據(jù)偏低，特別是在高負(fù)荷（900～1000 MW）時(shí)兩臺(tái)機(jī)組煤耗甚至嚴(yán)重偏低情況；二是目前1#機(jī)組與2#機(jī)組實(shí)時(shí)煤耗存在5～8 g/（kW·h）的較大差異。

圖2 24 h 機(jī)組負(fù)荷和反平衡供電煤耗對(duì)比

3 反平衡煤耗分析

通過對(duì)節(jié)能煤耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中反平衡煤耗公式以及平海發(fā)電廠除氧器入口流量（凝結(jié)水流量）的數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)引起反平衡煤耗數(shù)據(jù)異常的主要原因是機(jī)組除氧器入口DCS 測(cè)量流量數(shù)據(jù)偏低（表1）。

表1 不同工況下24 h 凝結(jié)水流量數(shù)據(jù)

（1）450 MW 負(fù)荷下，兩臺(tái)機(jī)組間凝結(jié)水流量相差1041.1-1029.6＝11.5 t/h，反平衡煤耗相差338.8-330.5＝8.3 g/（kW·h）。假設(shè)兩臺(tái)機(jī)組間不存11.5 t/h 凝結(jié)水流量的差異，2#機(jī)組也按1041.1 t/h 流量核算，2#機(jī)組反平衡煤耗為334.2 g/（kW·h），機(jī)組間的煤耗差異將縮小4 g/（kW·h）。

（2）1000 MW 負(fù)荷下，兩臺(tái)機(jī)組間凝結(jié)水流量相差2166.1-2123＝43.1 t/h，反平衡煤耗相差283.6-277.6＝6 g/（kW·h）。假設(shè)兩臺(tái)機(jī)組間不存43.1 t/h 凝結(jié)水流量的差異，2#機(jī)組按2166.1 t/h 流量核算，其反平衡煤耗為283.2 g/（kW·h），機(jī)組間的煤耗一致。

4 除氧器入口流量（凝結(jié)水流量）數(shù)據(jù)分析

對(duì)兩臺(tái)機(jī)組除氧器入口流量數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析比對(duì)，發(fā)現(xiàn)DCS 采集到的除氧器入口流量存在比實(shí)際工況流量偏低的情況。通過查看兩臺(tái)機(jī)組的除氧器入口流量數(shù)據(jù)可以看出：

（1）兩臺(tái)機(jī)組都存在除氧器入口流量測(cè)量值比真實(shí)值低的情況，而且誤差幅度基本一致，400 MW、1000 WM 時(shí)兩臺(tái)機(jī)組分別比真實(shí)值低約33 t/h 和54 t/h。

（2）兩臺(tái)機(jī)組在不同負(fù)荷下誤差比例是一致的，低負(fù)荷時(shí)除氧器入口流量的誤差絕對(duì)值要比高負(fù)荷時(shí)小，但誤差比例會(huì)增大，低負(fù)荷到高負(fù)荷誤差比例從3.8%到2.5%；反平衡煤耗在低負(fù)荷時(shí)的誤差較過高負(fù)荷大。

（3）根據(jù)歷史數(shù)據(jù)，可以初步核算出當(dāng)日450 MW 時(shí)，1#、2#機(jī)組的真實(shí)反平衡煤耗分別為349.5 g/（kW·h）和342.1 g/（kW·h）；1000 MW 時(shí)，1#、2#機(jī)組的真實(shí)反平衡煤耗約290.0 g/（kW·h）和284.5 g/（kW·h）。

5 入口流量測(cè)量數(shù)據(jù)偏低的原因

通過核查流量計(jì)算資料發(fā)現(xiàn)，流量孔板在設(shè)計(jì)時(shí)提供的介質(zhì)壓力為4 MPa、溫度為201.2 ℃，在此工況下水的設(shè)計(jì)密度為866.55 kg/m3。由于現(xiàn)行公式并沒有考慮密度對(duì)流量的影響，因此不同負(fù)荷下介質(zhì)密度的變化會(huì)造成流量的較大誤差（表2）。

表2 不同負(fù)荷下凝結(jié)水流量的介質(zhì)密度 kg/m3

從表2 可以看出，高負(fù)荷時(shí)更接近于設(shè)計(jì)866.5511 kg/m3的設(shè)計(jì)密度，因此流量誤差的百分比較小，而低負(fù)荷時(shí)實(shí)際密度偏離設(shè)計(jì)密度要多些，造成的流量誤差要大些。

6 整改措施和方法

由于流量孔板的介質(zhì)設(shè)計(jì)密度偏離了實(shí)際介質(zhì)密度，因此需對(duì)密度造成的誤差進(jìn)行修正和整改。

（2）不改變現(xiàn)行公式，綜合考慮設(shè)計(jì)密度和實(shí)際密度的偏差，對(duì)現(xiàn)行流量公式中的系統(tǒng)“K”進(jìn)行固定值修正，讓流量誤差偏小一些。此方法存在的弊端：①?zèng)]有徹底解決密度引起的流量誤差，不能真實(shí)體現(xiàn)反平衡煤耗；②具體修改量沒有依據(jù)，當(dāng)進(jìn)行監(jiān)督核查時(shí)沒有一個(gè)合理的解釋。該方法的優(yōu)勢(shì)是，由于將節(jié)能煤耗在線系統(tǒng)數(shù)據(jù)上傳電網(wǎng)并用作節(jié)能調(diào)度的依據(jù)，可以滿足節(jié)能調(diào)度的需要以及同類型機(jī)組間的競(jìng)爭(zhēng)的需要。目前機(jī)組采用此方法，將系數(shù)K 通過負(fù)荷修正，根據(jù)每臺(tái)機(jī)組不同工況，采用不同的修正系數(shù)。經(jīng)過修正后，實(shí)現(xiàn)各個(gè)工況下流量測(cè)量基本無偏差，反平衡煤耗更準(zhǔn)確。