本發(fā)明涉及火力發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)控制領(lǐng)域，主要適用于全周節(jié)流配汽的汽輪機(jī)組，尤其是涉及一種切除高壓加熱器汽側(cè)閥門參與機(jī)組一次調(diào)頻加負(fù)荷的方法。

背景技術(shù)：

由于電能難于大規(guī)模存儲(chǔ)，電網(wǎng)需要時(shí)刻保持用電和發(fā)電之間的平衡，電網(wǎng)頻率是反映這一狀況的重要指標(biāo)。當(dāng)用電負(fù)荷大于發(fā)電負(fù)荷時(shí)，電網(wǎng)頻率將下降；反之，當(dāng)發(fā)電負(fù)荷大于用電負(fù)荷時(shí)，電網(wǎng)頻率將升高。一次調(diào)頻就是指機(jī)組直接接受電網(wǎng)頻率的偏差信號，通過改變機(jī)組的實(shí)際負(fù)荷，達(dá)到穩(wěn)定電網(wǎng)頻率的目的，即當(dāng)電網(wǎng)頻率下降超過一定死區(qū)時(shí)，增加機(jī)組負(fù)荷，使得電網(wǎng)頻率升高；當(dāng)電網(wǎng)頻率上升超過一定死區(qū)時(shí)，降低機(jī)組負(fù)荷，使得電網(wǎng)頻率下降。并網(wǎng)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組一般都要求具備一次調(diào)頻功能，能在一定的幅度范圍內(nèi)，按照一定的不等率，根據(jù)電網(wǎng)頻率的變化快速調(diào)整機(jī)組負(fù)荷。

國內(nèi)超(超)臨界汽輪發(fā)電機(jī)組中有較大比例是采用全周進(jìn)汽節(jié)流配汽方式的，由于節(jié)流配汽相比調(diào)節(jié)級噴嘴配汽能提高機(jī)組額定工況下的運(yùn)行效率，今后在大容量火電機(jī)組中節(jié)流配汽的機(jī)組比例還會(huì)不斷增加。對于這類機(jī)組而言，其最經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行方式是高壓調(diào)門全開滑壓運(yùn)行。但由于調(diào)門全開，也即失去了調(diào)門繼續(xù)開大快速增加機(jī)組負(fù)荷的能力，如何滿足電網(wǎng)調(diào)度對機(jī)組一次調(diào)頻的性能要求是個(gè)很大的問題。尤其在當(dāng)前特高壓電網(wǎng)和大規(guī)模直流輸電的背景下，一旦由于輸電線路故障，造成受電端供電負(fù)荷缺失，電網(wǎng)頻率快速下降，需要本地機(jī)組快速增加負(fù)荷以實(shí)現(xiàn)一次調(diào)頻功能，故這些節(jié)流配汽機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式和一次調(diào)頻能力之間存在較大的矛盾。

國內(nèi)很多此類機(jī)組，為了滿足一次調(diào)頻的性能要求，不得不關(guān)小高壓調(diào)門，采用調(diào)門節(jié)流運(yùn)行的方式，犧牲了較大的經(jīng)濟(jì)性，尤其在低負(fù)荷下，調(diào)門的節(jié)流損失更大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種切除高壓加熱器汽側(cè)閥門參與機(jī)組一次調(diào)頻加負(fù)荷的方法。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種切除高壓加熱器汽側(cè)閥門參與機(jī)組一次調(diào)頻加負(fù)荷的方法，該方法保持高壓調(diào)門全開的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式，在電網(wǎng)頻率下降到設(shè)定閾值時(shí)通過切除高壓加熱器汽側(cè)閥門，釋放出高壓加熱器抽汽的蓄能，實(shí)現(xiàn)一次調(diào)頻快速加負(fù)荷功能。

該方法具體包括以下步驟:

1)機(jī)組按照高壓調(diào)門全開滑壓方式運(yùn)行，高壓加熱器正常投運(yùn)；

2)當(dāng)電網(wǎng)頻率下降到設(shè)定閾值時(shí)，觸發(fā)高壓加熱器切除指令，關(guān)閉至少一臺(tái)高壓加熱器；

3)同時(shí)也相應(yīng)增加鍋爐主控指令，增加鍋爐燃煤、給水及風(fēng)量，增加鍋爐出力；

4)關(guān)閉指令發(fā)出設(shè)定時(shí)間后，關(guān)閉的高壓加熱器的抽汽回到高中壓缸內(nèi)做功，機(jī)組負(fù)荷快速增加，實(shí)現(xiàn)一次調(diào)頻加負(fù)荷功能；

5)電網(wǎng)頻率恢復(fù)后，再次投用關(guān)閉的高壓加熱器，機(jī)組恢復(fù)至原先的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式。

當(dāng)電網(wǎng)頻率下降到設(shè)定閾值時(shí)，觸發(fā)高壓加熱器切除指令，關(guān)閉三臺(tái)高壓加熱器。

關(guān)閉高壓加熱器的汽側(cè)抽汽電動(dòng)門和逆止門，同時(shí)保持高壓加熱器給水進(jìn)出口門開啟狀態(tài)。

對于順序閥配汽的汽輪機(jī)組，采用該方法，在電網(wǎng)頻率下降到設(shè)定閾值時(shí)，觸發(fā)切除高壓加熱器汽側(cè)閥門來參與一次調(diào)頻，可以作為原先一次調(diào)頻功能的一種補(bǔ)充。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明方法能保持高壓調(diào)門全開的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式，在電網(wǎng)頻率下降到一定程度時(shí)通過切除高壓加熱器汽側(cè)閥門，釋放出高壓加熱器抽汽的蓄能，實(shí)現(xiàn)一次調(diào)頻快速加負(fù)荷功能。這樣既能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，又能滿足一次調(diào)頻要求，這對數(shù)量眾多的節(jié)流配汽機(jī)組來說意義重大，將進(jìn)一步推動(dòng)火電機(jī)組的節(jié)能減排。

附圖說明

圖1為切除一列高壓加熱器后機(jī)組負(fù)荷變化情況圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。本實(shí)施例以本發(fā)明技術(shù)方案為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

對于全周進(jìn)汽節(jié)流配汽的汽輪機(jī)組，最經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行方式是高壓調(diào)門全開滑壓運(yùn)行，但失去了高壓調(diào)門快速加負(fù)荷的能力。當(dāng)電網(wǎng)頻率下降需要快速增加機(jī)組出力時(shí)，只能考慮其他方式。高壓加熱器屬于汽輪機(jī)熱力循環(huán)的回?zé)嵯到y(tǒng)，從高、中壓缸抽出部分蒸汽來加熱給水，減少冷源損失，從而提高熱力循環(huán)效率。當(dāng)需要一次調(diào)頻加負(fù)荷時(shí)，可以利用高壓加熱器回?zé)嵯到y(tǒng)的抽汽蓄能，關(guān)閉高壓加熱器汽側(cè)閥門，使得原先至高壓加熱器的抽汽回到高、中壓缸繼續(xù)做功，從而能夠較快的增加機(jī)組負(fù)荷。當(dāng)然，切除高壓加熱器回?zé)嵯到y(tǒng)也會(huì)影響機(jī)組循環(huán)效率，但一次調(diào)頻動(dòng)作需要切除高壓加熱器的機(jī)會(huì)很少，一般情況下不需要切除高壓加熱器，而高壓調(diào)門能始終維持全開滑壓運(yùn)行，從而能夠顯著提高機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。

一般情況下機(jī)組配置有三個(gè)高壓加熱器、一個(gè)除氧器和4個(gè)低壓加熱器，按照熱力參數(shù)從高到低分別編號為#1、#2和#3高壓加熱器，部分大型火電機(jī)組布置有雙列高壓加熱器。

通過切除高壓加熱器汽側(cè)閥門實(shí)現(xiàn)一次調(diào)頻加負(fù)荷的具體實(shí)施步驟如下：

機(jī)組按照高壓調(diào)門全開滑壓方式運(yùn)行，高壓加熱器正常投運(yùn)；

當(dāng)電網(wǎng)頻率下降超過一定程度時(shí)，觸發(fā)高壓加熱器切除指令，關(guān)閉三臺(tái)高壓加熱器的汽側(cè)抽汽電動(dòng)門和逆止門，同時(shí)保持高壓加熱器給水進(jìn)出口門開啟狀態(tài)；

同時(shí)也相應(yīng)增加鍋爐主控指令，增加鍋爐燃煤、給水及風(fēng)量，增加鍋爐出力；

關(guān)閉指令發(fā)出一定時(shí)間后，三臺(tái)高壓加熱器的抽汽回到高中壓缸內(nèi)做功，機(jī)組負(fù)荷快速增加，實(shí)現(xiàn)一次調(diào)頻加負(fù)荷功能；

電網(wǎng)頻率恢復(fù)后，運(yùn)行人員再次投用三臺(tái)高壓加熱器，機(jī)組恢復(fù)至原先的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式。

另外，對于順序閥配汽的汽輪機(jī)組，作為原先一次調(diào)頻能力的一種補(bǔ)充，也可以采用此種方法，在電網(wǎng)頻率下降到一定程度時(shí)，觸發(fā)切除高壓加熱器汽側(cè)閥門來參與一次調(diào)頻。

具體實(shí)施例

對于某一臺(tái)1000MW超超臨界汽輪機(jī)組，平時(shí)采用高壓調(diào)門全開滑壓運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)方式，根據(jù)其熱平衡圖可計(jì)算出高壓加熱器的抽汽蓄能，詳見下表1。

表1 1000MW機(jī)組高壓加熱器切除負(fù)荷增加理論計(jì)算量

從表1中可知，在機(jī)組額定負(fù)荷下，全部切除高壓加熱器理論上可以增加機(jī)組出力131.5MW。該1000MW采用高壓加熱器雙列布置方式，可以只切除一列高壓加熱器，則在額定負(fù)荷下理論上可以增加一半出力，即增加75.7MW。

通過切除高壓加熱器汽側(cè)閥門參與一次調(diào)頻加負(fù)荷的具體步驟如下：

當(dāng)電網(wǎng)頻率下降超過一定程度時(shí)，邏輯自動(dòng)判斷出大頻差信號，發(fā)出切除高壓加熱器指令；

該指令分別送至#1高壓加熱器A側(cè)抽汽電動(dòng)門和#1高壓加熱器A側(cè)抽汽逆止門；

同時(shí)該指令也送至#2高壓加熱器A側(cè)抽汽電動(dòng)門和#2高壓加熱器A側(cè)抽汽逆止門；

同時(shí)該指令也送至#3高壓加熱器A側(cè)抽汽電動(dòng)門和#3高壓加熱器A側(cè)抽汽逆止門；

同時(shí)也有指令送至鍋爐主控，相應(yīng)增加鍋爐給水、燃煤和送風(fēng)量，增加鍋爐出力，以彌補(bǔ)機(jī)組蓄能利用；

上述高壓加熱器汽側(cè)閥門開始關(guān)閉，隨之進(jìn)入汽輪機(jī)高中壓缸做功蒸汽量增加，機(jī)組負(fù)荷增加，實(shí)現(xiàn)一次調(diào)頻加負(fù)荷功能；

當(dāng)電網(wǎng)頻率恢復(fù)正常后(一般需要幾分鐘時(shí)間)，由運(yùn)行人員逐漸投運(yùn)三臺(tái)A列高壓加熱器，恢復(fù)機(jī)組正常運(yùn)行方式。

切除一列高壓加熱器汽側(cè)參與一次調(diào)頻的試驗(yàn)參數(shù)詳見圖1。切除試驗(yàn)在負(fù)荷870MW時(shí)進(jìn)行，當(dāng)開始發(fā)出切除一列高壓加熱器指令后，約26秒左右負(fù)荷開始響應(yīng)，60秒時(shí)負(fù)荷能增加26MW，約三分鐘左右負(fù)荷達(dá)到峰值，最大能增加負(fù)荷44MW。

切除高壓加熱器所帶來的負(fù)荷增量比理論計(jì)算值要小，這主要由于切除高壓加熱器后，會(huì)增加再熱壓力，部分蓄能體現(xiàn)在提高再熱壓力，另外也會(huì)增加后續(xù)加熱器的抽汽壓力，從而增加后續(xù)加熱器抽汽量增加。在切除高壓加熱器后，也要關(guān)注給水溫度變化對高壓加熱器設(shè)備、給水管道、乃至鍋爐省煤器等設(shè)備帶來一定的應(yīng)力影響和壽命損耗。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到各種等效的修改或替換，這些修改或替換都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。