600MW 抽凝式機(jī)組供熱期深調(diào)能力的優(yōu)化分析

王德傳，江聞?lì)＃B勝

（國家能源聊城發(fā)電有限公司，山東 聊城 252000）

隨著民生采暖用熱要求越來越嚴(yán)格，機(jī)組實(shí)現(xiàn)保電保供熱穩(wěn)定是必然趨勢。目前聊城電廠并沒有進(jìn)行避免單機(jī)供熱中斷、機(jī)組降負(fù)荷造成供熱出力減少、低負(fù)荷保障供熱參數(shù)的細(xì)致改造，因此開始進(jìn)行實(shí)現(xiàn)各個(gè)工況下穩(wěn)定供熱溫度、供熱抽氣流量的技術(shù)研究尤為必要。想要提高電廠二期供熱機(jī)組各個(gè)工況下的穩(wěn)定性，就必須提高600MW 機(jī)組供熱期深調(diào)能力以及靈活性。

1 聊城電廠600MW 機(jī)組相關(guān)概述

聊城電廠供熱抽汽系統(tǒng)：抽汽壓力0.9MPa，額定抽汽量為375t/h?？刂品绞綖橐簞?dòng)的連通管蝶閥控制。供熱抽汽汽源分從單臺機(jī)組的中低壓連通母管接出，由供熱母管分別給供熱首站內(nèi)的2 臺供熱首站汽泵小汽輪機(jī)、3 臺高壓熱網(wǎng)加熱器和1 臺熱網(wǎng)除氧器提供汽源。供熱首站內(nèi)設(shè)2 臺汽泵(背壓式汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng))、1臺電泵、3 臺高壓熱網(wǎng)加熱器、2 臺低壓熱網(wǎng)加熱器、1 臺熱網(wǎng)除氧器、1 臺熱網(wǎng)疏水箱、2 臺變頻熱網(wǎng)補(bǔ)水泵和2 臺變頻熱網(wǎng)疏水泵、2 臺疏水加熱器(布置在#3、4 機(jī)組汽機(jī)房6.9 米處)。供熱首站汽泵的容量為50%(額定流量4050t/h)。供熱首站電泵容量進(jìn)行增容(額定流量2200th)。正常運(yùn)行時(shí)，1 臺或2 臺供熱首站汽泵投運(yùn)，在機(jī)組帶50%負(fù)荷、調(diào)節(jié)級壓力9MPa 及以上的前提下，可以對機(jī)組進(jìn)行供熱系統(tǒng)控制。目前，根據(jù)國家提出的“碳中和”“碳達(dá)峰”目標(biāo)，專業(yè)人員應(yīng)展開提高機(jī)組供熱高峰期深調(diào)能力的技術(shù)研究，以此為基準(zhǔn)進(jìn)行優(yōu)化分析。

2 影響600MW 抽凝式機(jī)組供熱期深調(diào)能力的因素分析

2.1 中排壓力低報(bào)警

為了提高機(jī)組低負(fù)荷時(shí)供熱抽汽量，往往會開大抽汽調(diào)節(jié)閥LEV，抽汽量增加將導(dǎo)致中排壓力降低。為保證中壓缸末級葉片的安全可靠性，在投入抽汽時(shí)中壓缸排汽壓力PIex 不得太低：

1.報(bào)警（PIex-lalarm）：抽汽壓力達(dá)到該數(shù)值時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號，通過調(diào)整抽汽管道上的控制閥門（EV）節(jié)流來減少抽汽量[1]。

2.抽汽解列（PIex-min）：調(diào)節(jié)閥全關(guān)仍無法提高抽汽壓力，達(dá)到該數(shù)值時(shí)，延遲30s 后抽汽自動(dòng)解列。

根據(jù)廠家提供的調(diào)節(jié)級壓力與中排壓力報(bào)警值的對應(yīng)關(guān)系，供熱機(jī)組應(yīng)保證在報(bào)警值以上運(yùn)行，調(diào)壓低于5.4MPa 時(shí)不允許投入抽汽，對應(yīng)30%負(fù)荷即180MW。

2.2 中排溫度高報(bào)警

為了提高中排壓力，可以節(jié)流中低壓缸聯(lián)通管調(diào)閥EGV，但不應(yīng)低于5%，因?yàn)椤癊GV 指令＜5%且中排壓力低于0.8MPa，延遲30S”供熱抽汽切除保護(hù)動(dòng)作，為保證安全裕量，運(yùn)行中EGV 不應(yīng)＜10%。EGV 關(guān)閉太小還將導(dǎo)致中排溫度升高[2]，報(bào)警值為378℃，高于388℃時(shí)供熱抽汽RB 動(dòng)作，EGV 按每秒5%的速率開啟，降低供熱抽汽量。

2.3 低壓缸排汽量低于300t/h 報(bào)警

為保證低壓缸最小冷卻流量，低壓缸進(jìn)汽量應(yīng)大于300t/h，現(xiàn)在機(jī)組未設(shè)計(jì)低壓缸進(jìn)口壓力測點(diǎn)和低壓缸進(jìn)氣流量測點(diǎn)，無法準(zhǔn)確判斷。可以通過“再熱蒸汽流量-（3、4、5、6、7、8）抽蒸汽量-供熱抽汽量”計(jì)算得出結(jié)果。

2.4 機(jī)組其他參數(shù)限制

機(jī)組深調(diào)供熱抽汽量較大時(shí)，會出現(xiàn)以下參數(shù)異常：

1.#5、6、7、8 抽汽壓力低，低加水位高，低加解列。

2.四抽壓力低，小機(jī)進(jìn)汽調(diào)閥全開。

3.四抽壓力低，輔汽至小機(jī)供汽量增加，輔汽聯(lián)箱壓力低。

4.低壓缸進(jìn)汽流量下降，低壓缸排氣溫度上升、低壓缸軸承振動(dòng)上升。

2.5 針對600MW 抽凝式機(jī)組供熱期深調(diào)能力受限的應(yīng)對措施

如目前單機(jī)供熱時(shí)，負(fù)荷≤360MW，首先全開供熱抽汽調(diào)閥LEV。

根據(jù)供熱首站供汽壓力、中排壓力情況，繼續(xù)關(guān)小機(jī)組中、低壓聯(lián)通管調(diào)閥EGV，保證供熱抽汽母管壓力＞0.3MPa，檢查供熱小機(jī)調(diào)閥不全開，主機(jī)小機(jī)調(diào)閥不全開，中排壓力不低報(bào)警。

關(guān)小EGV 時(shí)，如中排溫度上升至370℃，降低再熱汽溫至550℃以降低中排溫度。如中排溫度繼續(xù)上升，降低再熱汽溫至540℃，降低主汽溫降低至560℃。注意：主汽溫與再熱汽溫溫差不超過28℃[3]。

關(guān)小EGV 時(shí)注意：（1）任何情況下，中排供汽溫度應(yīng)低于377℃，嚴(yán)禁超過388℃。（2）低壓缸排汽流量＞300t/h。同時(shí)加強(qiáng)對大機(jī)低壓差脹、低壓缸排汽溫度的監(jiān)視，及時(shí)調(diào)整。發(fā)現(xiàn)低壓缸排汽溫度超過50℃并有上升趨勢，應(yīng)立即手動(dòng)開大EGV，直至排汽溫度不再上升。

3 針對600MW 抽凝式機(jī)組供熱期深調(diào)能力優(yōu)化的可行性論證

供熱期為保證低壓缸最小冷卻流量，低壓缸進(jìn)汽量應(yīng)大于300t/h，各級抽汽的流量，主蒸汽流量一致，低壓缸排氣量一致，當(dāng)機(jī)組深調(diào)的實(shí)際前提下，主蒸汽流量隨汽泵出力的下降而下降，而為了保證深調(diào)時(shí)供熱參數(shù)穩(wěn)定且供熱期間低壓缸排氣大于300t/h，大大限制了機(jī)組的深調(diào)能力，因此低壓缸排汽量低是600MW 機(jī)組供熱期間深調(diào)負(fù)荷受限的癥結(jié)，相對而言，當(dāng)機(jī)組高負(fù)荷時(shí)，給水流量高，小機(jī)調(diào)門開度大，是機(jī)組靈活性差的原因。[4]

4 600MW 抽凝式機(jī)組供熱期深調(diào)能力受限后的優(yōu)化建議

4.1 采用雙機(jī)聯(lián)合供熱

該方案在目前系統(tǒng)原有供熱設(shè)備基礎(chǔ)上，將另一臺機(jī)組中壓缸抽汽并入供熱系統(tǒng)。供熱抽汽汽源分別從機(jī)組的中低壓連通母管接出，合并為一根母管后分別給供熱首站內(nèi)的用戶供汽，在中低壓缸的連通管上根據(jù)原有形式增加壓力調(diào)整蝶閥。抽汽管道自聯(lián)通管引出后，按順序依次加裝抽汽壓力調(diào)整蝶閥、抽汽快關(guān)閥、抽汽壓力汽動(dòng)調(diào)閥和電動(dòng)隔離閥。其中電動(dòng)隔離閥作為防止汽輪機(jī)進(jìn)水的第一層屏障，液動(dòng)快關(guān)閥和氣動(dòng)逆止閥用作當(dāng)汽輪機(jī)突然甩負(fù)荷時(shí)的超速保護(hù)作用，同時(shí)作防止汽輪機(jī)進(jìn)水的第二層屏障。其中，整個(gè)系統(tǒng)在電動(dòng)隔斷閥后接入機(jī)組DCS 控制面板。按低壓缸的最小排汽量來設(shè)定中低壓缸聯(lián)通管上的抽汽壓力調(diào)控蝶閥所控制的最小節(jié)流面積，從而排除被鼓風(fēng)磨擦所產(chǎn)生的熱量不能被及時(shí)帶走的損耗，間接導(dǎo)致長時(shí)間運(yùn)行后低壓缸脹差增大[5]。

4.2 雙機(jī)供熱運(yùn)行方式建議

4.2.1 供熱初期及末期機(jī)組供熱運(yùn)行方式

根據(jù)地區(qū)氣候，供熱初期熱量要求偏低，供熱供汽對機(jī)組深調(diào)造成負(fù)擔(dān)較小，可以根據(jù)情況采取單機(jī)供熱，隨環(huán)境溫度日漸走低，供熱的同時(shí)無法滿足省調(diào)用電曲線時(shí)，建議將另一臺機(jī)組納入供熱系統(tǒng)，采用雙機(jī)聯(lián)合供熱的運(yùn)行方式，機(jī)組供熱的末期：環(huán)境溫度逐日升高，單臺機(jī)組的抽汽量可以滿足供熱需求且能保障電網(wǎng)供電需求，將繼續(xù)恢復(fù)單臺機(jī)組供熱的運(yùn)行方式。若由數(shù)據(jù)進(jìn)行合理化簡介：當(dāng)600MW 抽凝式機(jī)組單臺機(jī)組連續(xù)供熱抽汽量大于300t/h 時(shí)，應(yīng)做好雙機(jī)聯(lián)合供汽的準(zhǔn)備，當(dāng)連續(xù)供熱中壓缸排汽流量小于150t/h 時(shí)，則恢復(fù)單機(jī)供熱。

4.2.2 供熱中期機(jī)組供熱運(yùn)行方式

在供熱中期民生用熱需求增加，熱負(fù)荷隨之增大，根據(jù)歷史趨勢觀察。為保證機(jī)組安全運(yùn)行，需雙機(jī)聯(lián)合供熱，但同時(shí)需要考慮到高負(fù)荷機(jī)組壓力較高的供熱蒸汽向低負(fù)荷機(jī)組低壓缸倒流的風(fēng)險(xiǎn)，時(shí)刻謹(jǐn)記供熱的前提是無論任何情況都應(yīng)保持機(jī)組中壓缸排汽（中排）壓力大于供熱蒸汽母管壓力。所以，在供熱系統(tǒng)中單臺機(jī)中壓缸抽汽至供熱母管途中設(shè)有：供熱抽汽電動(dòng)調(diào)節(jié)閥LEV、連通管抽汽壓力調(diào)整蝶閥EGV，用來矯正中壓缸排汽與母管之間的壓力，熱網(wǎng)首站至機(jī)組回水經(jīng)過熱網(wǎng)疏水泵加壓后送至凝汽器。其中低壓熱網(wǎng)加熱器正常疏水至供熱機(jī)組管道上設(shè)有調(diào)節(jié)閥，以便調(diào)節(jié)至供熱機(jī)組凝汽器的疏水流量，高壓和低壓熱網(wǎng)加熱器還設(shè)有緊急疏水管道。

4.2.3 2 臺供熱機(jī)組電網(wǎng)負(fù)荷一致時(shí)的運(yùn)行方式

在供熱季2 臺機(jī)組聯(lián)合供熱時(shí)電網(wǎng)負(fù)荷要求一致，2 臺機(jī)組可在DEH 控制面板根據(jù)中排壓力設(shè)定值同步調(diào)整，在這種較好的工況下盡量選擇開大LEV，防止節(jié)流損失過大，雙機(jī)聯(lián)合供熱時(shí)抽汽量盡最大可能保持相等，單臺機(jī)組抽汽量保持在350t/h 以內(nèi)為宜。根據(jù)中壓末級葉片的保護(hù)定值，中壓缸排汽溫度應(yīng)控制在388℃以內(nèi)，其中報(bào)警值為378℃，高于388℃時(shí)供熱抽汽RB 動(dòng)作，同時(shí)低壓缸進(jìn)汽量應(yīng)大于300t/h。其中還應(yīng)該注意，汽機(jī)本體的汽泵汽源自四抽供汽供給，而四抽壓力與中低壓缸連通管處的抽汽壓力成正比關(guān)系，所以當(dāng)中排壓力波動(dòng)時(shí)，四抽壓力也會隨之變化，所以當(dāng)機(jī)組電網(wǎng)給指令高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，進(jìn)行中排壓力的調(diào)整時(shí)，必定要兼顧給水泵汽輪機(jī)調(diào)閥開度的大小，不得使其開度過大。

4.2.4 2 臺供熱機(jī)組電網(wǎng)負(fù)荷不一致時(shí)的運(yùn)行方式

在供熱季雙機(jī)聯(lián)合供熱，2 臺機(jī)組電網(wǎng)給定的負(fù)荷曲線不同時(shí)。若機(jī)組負(fù)荷曲線不同，同時(shí)抽汽壓力調(diào)整蝶閥沒有進(jìn)行節(jié)流，另一臺機(jī)組負(fù)荷曲線變化或抽汽壓力調(diào)節(jié)閥動(dòng)作時(shí)，會導(dǎo)致中壓缸排汽壓力也隨之進(jìn)行變化，從而連通管兩端的抽汽流量相互排擠。綜上所述，當(dāng)雙機(jī)聯(lián)合供熱時(shí)，必須平衡好機(jī)組中排壓力，關(guān)小LEV，以滿足運(yùn)行需求，此種工況下機(jī)組運(yùn)行會出現(xiàn)一定的節(jié)流損失，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)性相對較差。當(dāng)2 臺機(jī)組負(fù)荷曲線偏差很大時(shí)，低負(fù)荷的那臺機(jī)組會由于低壓缸進(jìn)汽壓力低（低壓缸排汽壓力低），無法進(jìn)一步提高中排壓力，高負(fù)荷機(jī)組會由于給水泵汽輪機(jī)調(diào)閥開度（四抽壓力低，汽泵進(jìn)汽調(diào)閥開度大）無法過分降低中排壓力，這種情況在1 臺機(jī)組進(jìn)行深調(diào)時(shí)，機(jī)組負(fù)荷供熱雙受限的情況愈發(fā)嚴(yán)重。

4.3 雙機(jī)聯(lián)合供熱優(yōu)化調(diào)整

對于以上情況，針對雙機(jī)聯(lián)合供熱進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，依據(jù)“低負(fù)荷控抽汽量，高負(fù)荷控中排壓力”的絕對原則得出：低負(fù)荷曲線時(shí)可增加供熱蒸汽流量，這樣調(diào)整同時(shí)提高了鍋爐的循環(huán)效率以及穩(wěn)定性，機(jī)組接帶低負(fù)荷能力有所提高，負(fù)荷曲線高的機(jī)組通過調(diào)節(jié)抽汽調(diào)閥，進(jìn)行節(jié)流來控制供熱母管壓力，注意保證供熱母管壓力小于另一臺機(jī)的中排壓力，這樣既能提高中排壓力，保證汽動(dòng)給水泵的汽源壓力，同時(shí)在機(jī)組接待高負(fù)荷曲線時(shí)也更加靈活。低負(fù)荷曲線的機(jī)組通過提高中排壓力，開大抽汽調(diào)閥等方式保證供熱首站蒸汽流量的穩(wěn)定。（附：允許2 臺機(jī)組供熱流量有一定的偏差。）

雙機(jī)聯(lián)合供熱運(yùn)行時(shí)，供熱首站至供熱機(jī)組回水至各個(gè)機(jī)組所在的凝汽器回水量盡可能遵照“回水量=抽汽量”原則進(jìn)行調(diào)整：負(fù)荷偏差大，高負(fù)荷機(jī)組凝水壓力高，供熱回水至機(jī)組相較低負(fù)荷機(jī)組困難，從而導(dǎo)致了高負(fù)荷機(jī)組回水量少，低負(fù)荷機(jī)組回水量大的問題，為防止首站疏水泵出現(xiàn)憋泵，2 臺機(jī)組供熱回水至機(jī)組調(diào)節(jié)閥又需減少節(jié)流，對于此種情況，可以在各個(gè)機(jī)組凝汽器前設(shè)置首疏水至凝汽器手動(dòng)門，用來保證回水能維持各個(gè)機(jī)組熱井水位正常，也可以增加凝汽器補(bǔ)水泵出力，從500m3水箱對凝汽器進(jìn)行補(bǔ)水。

5 結(jié)語

因?yàn)殡p機(jī)聯(lián)合供熱，運(yùn)行人員必須做到及時(shí)溝通，同步且及時(shí)地進(jìn)行合理調(diào)整，由于值班員操作量以及操作頻率的增加，因此也對集控運(yùn)行值班人員的協(xié)調(diào)配合能力提出了更高的要求。目前，熱網(wǎng)回水需同步監(jiān)視，DEH 操作系統(tǒng)和邏輯方面尚未完善，造成值班員監(jiān)視項(xiàng)目增多，業(yè)務(wù)培訓(xùn)方面需要進(jìn)一步加強(qiáng)。下一步，將對邏輯的梳理，DEH 系統(tǒng)的布局進(jìn)行進(jìn)一步的調(diào)整及優(yōu)化。