CN106402840B - 切除高压加热器汽侧阀门参与机组一次调频加负荷的方法 - Google Patents

切除高压加热器汽侧阀门参与机组一次调频加负荷的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种切除高压加热器汽侧阀门参与机组一次调频加负荷的方法，该方法保持高压调门全开的经济运行方式，在电网频率下降到设定阈值时通过切除高压加热器汽侧阀门，释放出高压加热器抽汽的蓄能，实现一次调频快速加负荷功能。与现有技术相比，本发明既能实现经济运行，又能满足一次调频要求，这对数量众多的节流配汽机组来说意义重大，将进一步推动火电机组的节能减排。

Description

切除高压加热器汽侧阀门参与机组一次调频加负荷的方法
技术领域
本发明涉及火力发电机组的自动控制领域，主要适用于全周节流配汽的汽轮机组，尤其是涉及一种切除高压加热器汽侧阀门参与机组一次调频加负荷的方法。
背景技术
由于电能难于大规模存储，电网需要时刻保持用电和发电之间的平衡，电网频率是反映这一状况的重要指标。当用电负荷大于发电负荷时，电网频率将下降；反之，当发电负荷大于用电负荷时，电网频率将升高。一次调频就是指机组直接接受电网频率的偏差信号，通过改变机组的实际负荷，达到稳定电网频率的目的，即当电网频率下降超过一定死区时，增加机组负荷，使得电网频率升高；当电网频率上升超过一定死区时，降低机组负荷，使得电网频率下降。并网运行的发电机组一般都要求具备一次调频功能，能在一定的幅度范围内，按照一定的不等率，根据电网频率的变化快速调整机组负荷。
国内超(超)临界汽轮发电机组中有较大比例是采用全周进汽节流配汽方式的，由于节流配汽相比调节级喷嘴配汽能提高机组额定工况下的运行效率，今后在大容量火电机组中节流配汽的机组比例还会不断增加。对于这类机组而言，其最经济的运行方式是高压调门全开滑压运行。但由于调门全开，也即失去了调门继续开大快速增加机组负荷的能力，如何满足电网调度对机组一次调频的性能要求是个很大的问题。尤其在当前特高压电网和大规模直流输电的背景下，一旦由于输电线路故障，造成受电端供电负荷缺失，电网频率快速下降，需要本地机组快速增加负荷以实现一次调频功能，故这些节流配汽机组的经济运行方式和一次调频能力之间存在较大的矛盾。
国内很多此类机组，为了满足一次调频的性能要求，不得不关小高压调门，采用调门节流运行的方式，牺牲了较大的经济性，尤其在低负荷下，调门的节流损失更大。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种切除高压加热器汽侧阀门参与机组一次调频加负荷的方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种切除高压加热器汽侧阀门参与机组一次调频加负荷的方法，该方法保持高压调门全开的经济运行方式，在电网频率下降到设定阈值时通过切除高压加热器汽侧阀门，释放出高压加热器抽汽的蓄能，实现一次调频快速加负荷功能。
该方法具体包括以下步骤:
1)机组按照高压调门全开滑压方式运行，高压加热器正常投运；
2)当电网频率下降到设定阈值时，触发高压加热器切除指令，关闭至少一台高压加热器；
3)同时也相应增加锅炉主控指令，增加锅炉燃煤、给水及风量，增加锅炉出力；
4)关闭指令发出设定时间后，关闭的高压加热器的抽汽回到高中压缸内做功，机组负荷快速增加，实现一次调频加负荷功能；
5)电网频率恢复后，再次投用关闭的高压加热器，机组恢复至原先的经济运行方式。
当电网频率下降到设定阈值时，触发高压加热器切除指令，关闭三台高压加热器。
关闭高压加热器的汽侧抽汽电动门和逆止门，同时保持高压加热器给水进出口门开启状态。
对于顺序阀配汽的汽轮机组，采用该方法，在电网频率下降到设定阈值时，触发切除高压加热器汽侧阀门来参与一次调频，可以作为原先一次调频功能的一种补充。
与现有技术相比，本发明方法能保持高压调门全开的经济运行方式，在电网频率下降到一定程度时通过切除高压加热器汽侧阀门，释放出高压加热器抽汽的蓄能，实现一次调频快速加负荷功能。这样既能实现经济运行，又能满足一次调频要求，这对数量众多的节流配汽机组来说意义重大，将进一步推动火电机组的节能减排。
附图说明
图1为切除一列高压加热器后机组负荷变化情况图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
对于全周进汽节流配汽的汽轮机组，最经济的运行方式是高压调门全开滑压运行，但失去了高压调门快速加负荷的能力。当电网频率下降需要快速增加机组出力时，只能考虑其他方式。高压加热器属于汽轮机热力循环的回热系统，从高、中压缸抽出部分蒸汽来加热给水，减少冷源损失，从而提高热力循环效率。当需要一次调频加负荷时，可以利用高压加热器回热系统的抽汽蓄能，关闭高压加热器汽侧阀门，使得原先至高压加热器的抽汽回到高、中压缸继续做功，从而能够较快的增加机组负荷。当然，切除高压加热器回热系统也会影响机组循环效率，但一次调频动作需要切除高压加热器的机会很少，一般情况下不需要切除高压加热器，而高压调门能始终维持全开滑压运行，从而能够显著提高机组运行经济性。
一般情况下机组配置有三个高压加热器、一个除氧器和4个低压加热器，按照热力参数从高到低分别编号为#1、#2和#3高压加热器，部分大型火电机组布置有双列高压加热器。
通过切除高压加热器汽侧阀门实现一次调频加负荷的具体实施步骤如下：
机组按照高压调门全开滑压方式运行，高压加热器正常投运；
当电网频率下降超过一定程度时，触发高压加热器切除指令，关闭三台高压加热器的汽侧抽汽电动门和逆止门，同时保持高压加热器给水进出口门开启状态；
同时也相应增加锅炉主控指令，增加锅炉燃煤、给水及风量，增加锅炉出力；
关闭指令发出一定时间后，三台高压加热器的抽汽回到高中压缸内做功，机组负荷快速增加，实现一次调频加负荷功能；
电网频率恢复后，运行人员再次投用三台高压加热器，机组恢复至原先的经济运行方式。
另外，对于顺序阀配汽的汽轮机组，作为原先一次调频能力的一种补充，也可以采用此种方法，在电网频率下降到一定程度时，触发切除高压加热器汽侧阀门来参与一次调频。
具体实施例
对于某一台1000MW超超临界汽轮机组，平时采用高压调门全开滑压运行的经济方式，根据其热平衡图可计算出高压加热器的抽汽蓄能，详见下表1。
表1 1000MW机组高压加热器切除负荷增加理论计算量
从表1中可知，在机组额定负荷下，全部切除高压加热器理论上可以增加机组出力131.5MW。该1000MW采用高压加热器双列布置方式，可以只切除一列高压加热器，则在额定负荷下理论上可以增加一半出力，即增加75.7MW。
通过切除高压加热器汽侧阀门参与一次调频加负荷的具体步骤如下：
当电网频率下降超过一定程度时，逻辑自动判断出大频差信号，发出切除高压加热器指令；
该指令分别送至#1高压加热器A侧抽汽电动门和#1高压加热器A侧抽汽逆止门；
同时该指令也送至#2高压加热器A侧抽汽电动门和#2高压加热器A侧抽汽逆止门；
同时该指令也送至#3高压加热器A侧抽汽电动门和#3高压加热器A侧抽汽逆止门；
同时也有指令送至锅炉主控，相应增加锅炉给水、燃煤和送风量，增加锅炉出力，以弥补机组蓄能利用；
上述高压加热器汽侧阀门开始关闭，随之进入汽轮机高中压缸做功蒸汽量增加，机组负荷增加，实现一次调频加负荷功能；
当电网频率恢复正常后(一般需要几分钟时间)，由运行人员逐渐投运三台A列高压加热器，恢复机组正常运行方式。
切除一列高压加热器汽侧参与一次调频的试验参数详见图1。切除试验在负荷870MW时进行，当开始发出切除一列高压加热器指令后，约26秒左右负荷开始响应，60秒时负荷能增加26MW，约三分钟左右负荷达到峰值，最大能增加负荷44MW。
切除高压加热器所带来的负荷增量比理论计算值要小，这主要由于切除高压加热器后，会增加再热压力，部分蓄能体现在提高再热压力，另外也会增加后续加热器的抽汽压力，从而增加后续加热器抽汽量增加。在切除高压加热器后，也要关注给水温度变化对高压加热器设备、给水管道、乃至锅炉省煤器等设备带来一定的应力影响和寿命损耗。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种切除高压加热器汽侧阀门参与机组一次调频加负荷的方法，其特征在于，该方法保持高压调门全开的经济运行方式，在电网频率下降到设定阈值时通过切除高压加热器汽侧阀门，释放出高压加热器抽汽的蓄能，实现一次调频快速加负荷功能；
该方法具体包括以下步骤:
1)机组按照高压调门全开滑压方式运行，高压加热器正常投运；
2)当电网频率下降到设定阈值时，触发高压加热器切除指令，关闭至少一台高压加热器；
3)同时也相应增加锅炉主控指令，增加锅炉燃煤、给水及风量，增加锅炉出力；
4)关闭指令发出设定时间后，关闭的高压加热器的抽汽回到高中压缸内做功，机组负荷快速增加，实现一次调频加负荷功能；
5)电网频率恢复后，再次投用关闭的高压加热器，机组恢复至原先的经济运行方式；
关闭高压加热器的汽侧抽汽电动门和逆止门，同时保持高压加热器给水进出口门开启状态；
对于顺序阀配汽的汽轮机组，作为原先一次调频能力的一种补充，也可以采用此种方法，在电网频率下降到一定程度时，触发切除高压加热器汽侧阀门来参与一次调频。
2.根据权利要求1所述的一种切除高压加热器汽侧阀门参与机组一次调频加负荷的方法，其特征在于，当电网频率下降到设定阈值时，触发高压加热器切除指令，关闭三台高压加热器。
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