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燃煤機組AGC性能提高及存在的問題
[ 通信界 / 胡蓮望 / www.6611o.com / 2010/4/30 11:29:15 ]
 

  由于機組對鍋爐燃燒率的響應有較大的延遲和慣性,而調門變化時,電負荷變化較快,所以當有變負荷要求時,應適當動作汽機調門,在主蒸汽壓力允許的范圍內,充分利用鍋爐的蓄熱加快機組初期的負荷響應速度。
  變負荷時,如果燃燒率不超調,機組的負荷變化的平均速度比較慢(如圖7-1-6所示),即使用CCBF方式,從能量平衡角度分析,變負荷時改變調門開度(利用蓄熱)無非是使鍋爐的熱量提前釋放出來一些,其平均變負荷速度不為提高,所以要提高機組的變負荷速度必須適當超調鍋爐的燃燒率,使鍋爐熱負荷快速跟上電負荷的變化要求,及時與電負荷平衡,并使主蒸汽壓力快速恢復。當機組負荷接接近上限時,其燃燒率向上的超調較小,此時機組向上變負荷的速度較小;同樣,當機組負荷接接近上限時,機組向下變負荷的速度較小。
以上二點是提高機組負荷調節性能的基本思想,所有協調控制系統的控制策略和調整試驗都應實現這個基本思想。

一、 機跟爐為基礎的協調控制系統的改進
  在大部分機跟爐為基礎的協調控制系統中,盡管系統在調門側設計了前饋作用,負荷指令變化時,系統能快速改變調門開度,使負荷馬上變化。但由于主蒸汽壓力同時變化,主蒸汽壓力調節系統又使調門朝負荷指令相反的方向變化,出現負荷先變化,隨后馬上返回的現象,這樣的負荷調節性能是不能滿足調度要求的。
為了改善這種調節方式下的初期負荷響應性能,對原系統進行改進,增加圖7-2-6虛線框內的功能,在變負荷過程中,系統根據機組負荷與負荷指令的偏差改變主蒸汽壓力定值,避免了變負荷過程中調門返調現象,使系統能更好地利用鍋爐蓄熱,來消除負荷響應的延遲,并且主蒸汽壓力變化的幅度和速度限制在允許的范圍內。

二、 爐跟機為基礎的協調和DEB控制系統的改進
  為了防止主蒸汽壓力變化過大,在“爐跟機”為基礎的協調控制系統中,都設計了防止主蒸汽壓力變化過大的功能。一般的做法是:當主蒸汽壓力與其定值偏差過大時,調門參與主蒸汽壓力調節,同樣出現調門變化方向與負荷指令相反的現象。在大部分“直接能量平衡(DEB)”協調控制系統中也存在同樣的問題。
為此,對“爐跟機” 為基礎的協調控制方式進行改進,構成圖7-2-7所示的“爐跟機”為基礎的協調控制系統。圖7-2-7和圖7-2-8中,通過“H/L”、“T2”和“T3”完成防止主蒸汽壓力變化過大的功能,在變負荷過程中,如果主蒸汽壓力偏低,系統禁止調門開;如果主蒸汽壓力偏高,系統禁止調門關。這樣系統避免了變負荷過程中調門返調的現象,又保證了機組安全、穩定地運行。
  以上三種協調控制系統都采用了前饋-反饋調節,以負荷指令作為前饋,以電負荷和主蒸汽壓力作為反饋量,構成一個完整的協調控制系統,由于汽機指令調節負荷較快,當由調門調節負荷時,負荷指令的前饋可以不用。在負荷指令變化時,系統通過合適比例前饋作用快速變化調門開度,達到消除或減小負荷響應延遲的目的;與此同時,系統通過合適比例-微分前饋作用超調鍋爐燃燒率,及時恢復鍋爐的蓄熱,減小主蒸汽壓力的動態偏差,并使機組負荷較快地變化。對于“直接能量平衡(DEB)”協調控制系統,也可用能量信號作為鍋爐的前饋。
  負荷指令的給定方式有兩種,AGC方式下,負荷指令由調度給定;非AGC方式下,負荷指令由運行人員給定。為了保證機組的安全,負荷指令設置了高、低限幅和速率限制,使機組以允許的負荷變化率運行在安全的負荷范圍內。

三、 提高機組滑壓方式下負荷響應速度的方案
前面已經提到滑壓方式下機組的負荷響應比較慢,為了提高滑壓方式下機組的負荷響應速度,在變負荷過程先保持定壓運行,使機組達到定壓時的變負荷速度,待機組完成變負荷后再進行變壓運行,這樣即滿足了快速變負荷的要求,又能在穩態時實現機組的滑壓運行要求。在圖7-2-6、圖7-2-7和圖7-2-8設置了一個切換開關“T1”,實現變負荷時保持主蒸汽壓力定值不變的功能。

四、 一些不成熟的提高燃煤機變負荷速度的設想和方法
1.改變汽機抽汽量來快速響應電負荷變化要求
  由(式7-1-10)和(式7-1-10)可知,改變汽機的抽汽量能快速改變機組的電負荷,減少抽汽量電負荷增加;反之,增加抽汽量電負荷減少。汽機的抽汽主要用于高壓和低壓加熱器,抽汽量會隨進入加熱器的凝結水量和給水量變化。由于給水量必須要滿足鍋爐工質平衡要求,所以改變高壓加量的抽汽量來滿足負荷要求會影響機組的安全運行,而低加處于凝汽器和除氧器之間,這二個大容器對工質的平衡有較大的緩沖作用,所以通過改變凝結水流量,使低加抽汽量變化,響應電負荷變化要求應該是可行的,其負面影響是會降低機組的熱效率。
  另外可以在抽汽系統中設置一個大容量的加熱器作為蓄能器,調節它的抽汽量來快速響應電負荷變化要求,這一設想在已經投運的機組是很難實現的,可以在新建機組上做試點。

2.改變減溫水量來快速響應電網的變負荷要求
  由于減溫水直接進入過熱器,它對電負荷的影響是比較快的,尤其是一級減溫水由于其流量較大,對機組電負荷會有較大幅度的影響。對于汽包爐,鍋爐加負荷時,爐膛和煙道中的煙氣熱負荷同步增加,但鍋爐的蒸發量增加有一定的延遲,此時布置在煙道中的過熱器吸熱會相對過多,汽溫會偏高,所以加負荷時增加減溫水一方面能有助于汽溫調節,另一方面能較快地響應電負荷變化要求;同理,減負荷時,可以減少減溫水來較快地響應電負荷變化要求。
但由于鍋爐的燃燒和汽水的動態變化比較復雜,此方法使用不當會引起機組運行不穩定,所以電廠一般不愿意嘗試。此方法不易在直流爐上使用。

3.加速制粉系統的出粉速度
  對于直吹式制粉系統,由于整個制粉過程有較大的延遲,嚴重影響機組的負荷調節性能,所以加快其制粉速度是很有用的。直吹式制粉系統由一次風干燥和輸送,變負荷時適當超調一次風量(熱風)能加快直吹式制粉系統出粉量的變化。一次風量的超調如過大,加負荷時,會降低煤粉細度,燃燒經濟性下降;減負荷時,會引起煤粉管堵塞,甚至造成磨煤機跳閘。

三、 AGC對機組的影響
  目前AGC方式下,調度中心直接調度到某臺機組(在此稱為單機AGC方式),電網的變負荷要求一般按比例分配給投入AGC運行的機組,該方式存在以下問題。

1.AGC對機組壽命的影響
  由于電網負荷頻繁變化,使投入AGC的機組始終處于變化狀態,機組的煤、風、水頻繁變化,蒸汽壓力和溫度大幅度頻繁波動,對機組的壽命有較大負面影響。另外輔機、閥門、擋板等設備頻繁動作,降低了這些設備的使用壽命。

2.AGC對機組運行經濟性的影響
  目前的AGC沒有考慮經濟分配負荷,盡管調度的AGC有經濟分配功能,但由于機組給調度的信息不夠,在調度側不可能做到各臺機組的負荷經濟分配。在廠網分開后,全網負荷經濟分配變成一個發電經濟實體的負荷經濟分配,所以調度更不可能實現負荷的經濟分配。

3.機組負荷調節存在斷點
  單機AGC方式下,由于機組磨煤機的啟動或停止,機組參數越限造成負荷閉鎖增或減,以及其他原因,機組有時不能響應調度的變負荷要求,所以每臺機組負荷調節是不連續的。另外由于煤質變化和機組運行工況變化,機組的負荷調節范圍也會發生變化。

4.AGC對機組運行穩定性的影響
  根據上面的分析,機組的負荷調節過程是下個相當長的過程,有一個變負荷要求后,一般要半小時左右,調節系統才能達到穩定。按調節原理,上一級(電網AGC)調節系統的頻率應比下一級(機組CCS)調節系統低,機組CCS才能達到穩定,但由于電網負荷變化比較頻繁,實際AGC負荷指令變化頻率經常會超過機組CCS調節頻率,調節系統始終處于頻繁的調節狀態,機組不能穩定運行,主蒸汽壓力和溫度,再熱溫度大幅度頻繁變化,嚴重影響機組的穩定運行。

 

作者:胡蓮望 合作媒體:專網通信世界-中國電力通信網 編輯:顧北

 

 

 
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