600MW 抽凝式機組供熱期深調能力的優化分析

王德傳，江聞睿，曲紹勝

（國家能源聊城發電有限公司，山東 聊城 252000）

隨著民生采暖用熱要求越來越嚴格，機組實現保電保供熱穩定是必然趨勢。目前聊城電廠并沒有進行避免單機供熱中斷、機組降負荷造成供熱出力減少、低負荷保障供熱參數的細致改造，因此開始進行實現各個工況下穩定供熱溫度、供熱抽氣流量的技術研究尤為必要。想要提高電廠二期供熱機組各個工況下的穩定性，就必須提高600MW 機組供熱期深調能力以及靈活性。

1 聊城電廠600MW 機組相關概述

聊城電廠供熱抽汽系統：抽汽壓力0.9MPa，額定抽汽量為375t/h。控制方式為液動的連通管蝶閥控制。供熱抽汽汽源分從單臺機組的中低壓連通母管接出，由供熱母管分別給供熱首站內的2 臺供熱首站汽泵小汽輪機、3 臺高壓熱網加熱器和1 臺熱網除氧器提供汽源。供熱首站內設2 臺汽泵(背壓式汽輪機驅動)、1臺電泵、3 臺高壓熱網加熱器、2 臺低壓熱網加熱器、1 臺熱網除氧器、1 臺熱網疏水箱、2 臺變頻熱網補水泵和2 臺變頻熱網疏水泵、2 臺疏水加熱器(布置在#3、4 機組汽機房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行增容(額定流量2200th)。正常運行時，1 臺或2 臺供熱首站汽泵投運，在機組帶50%負荷、調節級壓力9MPa 及以上的前提下，可以對機組進行供熱系統控制。目前，根據國家提出的“碳中和”“碳達峰”目標，專業人員應展開提高機組供熱高峰期深調能力的技術研究，以此為基準進行優化分析。

2 影響600MW 抽凝式機組供熱期深調能力的因素分析

2.1 中排壓力低報警

為了提高機組低負荷時供熱抽汽量，往往會開大抽汽調節閥LEV，抽汽量增加將導致中排壓力降低。為保證中壓缸末級葉片的安全可靠性，在投入抽汽時中壓缸排汽壓力PIex 不得太低：

1.報警（PIex-lalarm）：抽汽壓力達到該數值時，發出報警信號，通過調整抽汽管道上的控制閥門（EV）節流來減少抽汽量[1]。

2.抽汽解列（PIex-min）：調節閥全關仍無法提高抽汽壓力，達到該數值時，延遲30s 后抽汽自動解列。

根據廠家提供的調節級壓力與中排壓力報警值的對應關系，供熱機組應保證在報警值以上運行，調壓低于5.4MPa 時不允許投入抽汽，對應30%負荷即180MW。

2.2 中排溫度高報警

為了提高中排壓力，可以節流中低壓缸聯通管調閥EGV，但不應低于5%，因為“EGV 指令＜5%且中排壓力低于0.8MPa，延遲30S”供熱抽汽切除保護動作，為保證安全裕量，運行中EGV 不應＜10%。EGV 關閉太小還將導致中排溫度升高[2]，報警值為378℃，高于388℃時供熱抽汽RB 動作，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 報警

為保證低壓缸最小冷卻流量，低壓缸進汽量應大于300t/h，現在機組未設計低壓缸進口壓力測點和低壓缸進氣流量測點，無法準確判斷。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”計算得出結果。

2.4 機組其他參數限制

機組深調供熱抽汽量較大時，會出現以下參數異常：

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，小機進汽調閥全開。

3.四抽壓力低，輔汽至小機供汽量增加，輔汽聯箱壓力低。

4.低壓缸進汽流量下降，低壓缸排氣溫度上升、低壓缸軸承振動上升。

2.5 針對600MW 抽凝式機組供熱期深調能力受限的應對措施

如目前單機供熱時，負荷≤360MW，首先全開供熱抽汽調閥LEV。

根據供熱首站供汽壓力、中排壓力情況，繼續關小機組中、低壓聯通管調閥EGV，保證供熱抽汽母管壓力＞0.3MPa，檢查供熱小機調閥不全開，主機小機調閥不全開，中排壓力不低報警。

關小EGV 時，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]。

關小EGV 時注意：（1）任何情況下，中排供汽溫度應低于377℃，嚴禁超過388℃。（2）低壓缸排汽流量＞300t/h。同時加強對大機低壓差脹、低壓缸排汽溫度的監視，及時調整。發現低壓缸排汽溫度超過50℃并有上升趨勢，應立即手動開大EGV，直至排汽溫度不再上升。

3 針對600MW 抽凝式機組供熱期深調能力優化的可行性論證

供熱期為保證低壓缸最小冷卻流量，低壓缸進汽量應大于300t/h，各級抽汽的流量，主蒸汽流量一致，低壓缸排氣量一致，當機組深調的實際前提下，主蒸汽流量隨汽泵出力的下降而下降，而為了保證深調時供熱參數穩定且供熱期間低壓缸排氣大于300t/h，大大限制了機組的深調能力，因此低壓缸排汽量低是600MW 機組供熱期間深調負荷受限的癥結，相對而言，當機組高負荷時，給水流量高，小機調門開度大，是機組靈活性差的原因。[4]

4 600MW 抽凝式機組供熱期深調能力受限后的優化建議

4.1 采用雙機聯合供熱

該方案在目前系統原有供熱設備基礎上，將另一臺機組中壓缸抽汽并入供熱系統。供熱抽汽汽源分別從機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的用戶供汽，在中低壓缸的連通管上根據原有形式增加壓力調整蝶閥。抽汽管道自聯通管引出后，按順序依次加裝抽汽壓力調整蝶閥、抽汽快關閥、抽汽壓力汽動調閥和電動隔離閥。其中電動隔離閥作為防止汽輪機進水的第一層屏障，液動快關閥和氣動逆止閥用作當汽輪機突然甩負荷時的超速保護作用，同時作防止汽輪機進水的第二層屏障。其中，整個系統在電動隔斷閥后接入機組DCS 控制面板。按低壓缸的最小排汽量來設定中低壓缸聯通管上的抽汽壓力調控蝶閥所控制的最小節流面積，從而排除被鼓風磨擦所產生的熱量不能被及時帶走的損耗，間接導致長時間運行后低壓缸脹差增大[5]。

4.2 雙機供熱運行方式建議

4.2.1 供熱初期及末期機組供熱運行方式

根據地區氣候，供熱初期熱量要求偏低，供熱供汽對機組深調造成負擔較小，可以根據情況采取單機供熱，隨環境溫度日漸走低，供熱的同時無法滿足省調用電曲線時，建議將另一臺機組納入供熱系統，采用雙機聯合供熱的運行方式，機組供熱的末期：環境溫度逐日升高，單臺機組的抽汽量可以滿足供熱需求且能保障電網供電需求，將繼續恢復單臺機組供熱的運行方式。若由數據進行合理化簡介：當600MW 抽凝式機組單臺機組連續供熱抽汽量大于300t/h 時，應做好雙機聯合供汽的準備，當連續供熱中壓缸排汽流量小于150t/h 時，則恢復單機供熱。

4.2.2 供熱中期機組供熱運行方式

在供熱中期民生用熱需求增加，熱負荷隨之增大，根據歷史趨勢觀察。為保證機組安全運行，需雙機聯合供熱，但同時需要考慮到高負荷機組壓力較高的供熱蒸汽向低負荷機組低壓缸倒流的風險，時刻謹記供熱的前提是無論任何情況都應保持機組中壓缸排汽（中排）壓力大于供熱蒸汽母管壓力。所以，在供熱系統中單臺機中壓缸抽汽至供熱母管途中設有：供熱抽汽電動調節閥LEV、連通管抽汽壓力調整蝶閥EGV，用來矯正中壓缸排汽與母管之間的壓力，熱網首站至機組回水經過熱網疏水泵加壓后送至凝汽器。其中低壓熱網加熱器正常疏水至供熱機組管道上設有調節閥，以便調節至供熱機組凝汽器的疏水流量，高壓和低壓熱網加熱器還設有緊急疏水管道。

4.2.3 2 臺供熱機組電網負荷一致時的運行方式

在供熱季2 臺機組聯合供熱時電網負荷要求一致，2 臺機組可在DEH 控制面板根據中排壓力設定值同步調整，在這種較好的工況下盡量選擇開大LEV，防止節流損失過大，雙機聯合供熱時抽汽量盡最大可能保持相等，單臺機組抽汽量保持在350t/h 以內為宜。根據中壓末級葉片的保護定值，中壓缸排汽溫度應控制在388℃以內，其中報警值為378℃，高于388℃時供熱抽汽RB 動作，同時低壓缸進汽量應大于300t/h。其中還應該注意，汽機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系，所以當中排壓力波動時，四抽壓力也會隨之變化，所以當機組電網給指令高負荷運行時，進行中排壓力的調整時，必定要兼顧給水泵汽輪機調閥開度的大小，不得使其開度過大。

4.2.4 2 臺供熱機組電網負荷不一致時的運行方式

在供熱季雙機聯合供熱，2 臺機組電網給定的負荷曲線不同時。若機組負荷曲線不同，同時抽汽壓力調整蝶閥沒有進行節流，另一臺機組負荷曲線變化或抽汽壓力調節閥動作時，會導致中壓缸排汽壓力也隨之進行變化，從而連通管兩端的抽汽流量相互排擠。綜上所述，當雙機聯合供熱時，必須平衡好機組中排壓力，關小LEV，以滿足運行需求，此種工況下機組運行會出現一定的節流損失，導致經濟性相對較差。當2 臺機組負荷曲線偏差很大時，低負荷的那臺機組會由于低壓缸進汽壓力低（低壓缸排汽壓力低），無法進一步提高中排壓力，高負荷機組會由于給水泵汽輪機調閥開度（四抽壓力低，汽泵進汽調閥開度大）無法過分降低中排壓力，這種情況在1 臺機組進行深調時，機組負荷供熱雙受限的情況愈發嚴重。

4.3 雙機聯合供熱優化調整

對于以上情況，針對雙機聯合供熱進行優化調整，依據“低負荷控抽汽量，高負荷控中排壓力”的絕對原則得出：低負荷曲線時可增加供熱蒸汽流量，這樣調整同時提高了鍋爐的循環效率以及穩定性，機組接帶低負荷能力有所提高，負荷曲線高的機組通過調節抽汽調閥，進行節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的中排壓力，這樣既能提高中排壓力，保證汽動給水泵的汽源壓力，同時在機組接待高負荷曲線時也更加靈活。低負荷曲線的機組通過提高中排壓力，開大抽汽調閥等方式保證供熱首站蒸汽流量的穩定。（附：允許2 臺機組供熱流量有一定的偏差。）

雙機聯合供熱運行時，供熱首站至供熱機組回水至各個機組所在的凝汽器回水量盡可能遵照“回水量=抽汽量”原則進行調整：負荷偏差大，高負荷機組凝水壓力高，供熱回水至機組相較低負荷機組困難，從而導致了高負荷機組回水量少，低負荷機組回水量大的問題，為防止首站疏水泵出現憋泵，2 臺機組供熱回水至機組調節閥又需減少節流，對于此種情況，可以在各個機組凝汽器前設置首疏水至凝汽器手動門，用來保證回水能維持各個機組熱井水位正常，也可以增加凝汽器補水泵出力，從500m3水箱對凝汽器進行補水。

5 結語

因為雙機聯合供熱，運行人員必須做到及時溝通，同步且及時地進行合理調整，由于值班員操作量以及操作頻率的增加，因此也對集控運行值班人員的協調配合能力提出了更高的要求。目前，熱網回水需同步監視，DEH 操作系統和邏輯方面尚未完善，造成值班員監視項目增多，業務培訓方面需要進一步加強。下一步，將對邏輯的梳理，DEH 系統的布局進行進一步的調整及優化。