百万机组低负荷节能控制优化华能海门电厂

百万机组低负荷节能控制优化华能海门电厂华能海门电厂背景及实施意义01技术指标及评价02项目实施032016-6-1百万机组低负荷节能控制优化项目实施03投资效益04节能潜力展望05研究背景及实施意义现在能耗现状与研究背景：海门电厂一期工程四台百万千瓦容量的电厂，2013、2014、2015乃至2016年面临的整体形势：是低负荷时间长（全年负荷率一2015乃至2016年面临的整体形势：是低负荷时间长（全年负荷率65%以下），据2015年统计，有一半以上时间机组负荷低于50%，这种低负荷，必然造成主机、辅机的能耗显著增加，与额定工况对应设计值估算偏差供电煤耗10~12g/kw.h。3研究背景及实施意义1、低负荷安全隐患大，比如燃烧不稳，给水流量波动大等。2、低负荷能耗高，比如氧量偏高和再热蒸汽温度难以提高等。低负荷控制优化的实施意义：二2、低负荷能耗高，比如氧量偏高和再热蒸汽温度难以提高等。与额定工况对应设计值估算偏差供电煤耗10~12g/kw.h。3、低负荷成为火电机组运行新常态。预计部分地区火电利用小时将小于4000h，有一半以上时间机组负荷低于50%。4意义主要技术指标及评价一、机组控制流程的优化对协调控制系统、给水、汽温、氧量、一次风压等系统控制系统进行合理深度的优协调控制优化给水控一次风统进行合理深度的优化，使其既能满足机组高负荷段的自动调节性能，也能满足低负荷段的自动调节性能。5控制流程优化制优化汽温控制优化氧量调节优化压优化主要技术指标及评价二、汽机侧深度节能优化对汽机初端自主配汽、冷端深度优化、高低加水位自动稳定调节、给水泵再循环最佳开度等，水泵再循环最佳开度等，使其在高、低负荷段均有较好的节能能力。6主要技术指标及评价序号项目关键指标评价能耗影响情况变负荷稳定负荷1中间点温度控制策略的设计及投运过热度、减温水、煤量稳定影响煤耗明显2氧量自动投入调节优化氧量的适应性和调节能力锅炉排烟损失及风机电耗3一次风压自适应技术一次风机电流和磨煤机安全性风机电耗4给水泵最小流量调节阀优化给水泵再循环流量及泵的安全性小机汽耗5高低加水位匹配调整及控制优化给水温度及端差机组整体热耗6风煤水静态动态自动匹配前馈控制煤量稳定影响煤耗明显7低负荷安全控制策略研究与应用风煤水等主调节器安全性8低负荷阀门优化运行VV阀振动、负荷适应性影响煤耗明显7项目实施01中间点温度同时校正燃料和给水，加快了中间点温度的调节过程，同中间点温度双向校正控制策略的设计及投运中间点温度设定值增加总燃料量增加给水流量降低中间点温度双向校正引起的参数变化过程点温度的调节过程，同时较好地克服了中间点温度校正对主汽压力和机组负荷的额外扰动过程。8主汽压力增加机组压力平衡机组负荷平衡水、煤比降低中间点温度增加过热汽温增加主汽压力降低中间点温度双向校正引起的参数变化过程项目实施01通过以上的参数变化流程图，我们不难分析出中间点温度校正对主汽压力和机组负荷的额外扰动被相互抵消，提高了机组压力和负荷稳定性能。另外，由于中间点温度快速稳定，以及风、煤、水的快中间点温度双向校正控制策略的设计及投运稳定性能。另外，由于中间点温度快速稳定，以及风、煤、水的快速平衡，缩短了风、煤、水的调节幅度和调节时间，提高了机组参数的稳定性，因而也具有一定的节能效果。9过热度优化前优化后影响能耗最大波动均值波动最大波动均值波动稳定负荷：850MW10552优化后节能变负荷：+50MW257153优化后节能项目实施01中间点温度双向校正控制策略的设计及投运中间点温度双向校正控制策略优化后关键参数情况10中间点温度双向校正控制策略优化后关键参数情况项目实施01中间点温度双向校正控制策略的设计及投运参见图1为中间点温度设定值增加后，给水侧和燃料侧同时校正引起的参数变化过程如下：当中间点温度增加时，给水流量降低、总燃料量增加，给水侧的主汽压力降低、燃料侧的主汽压力11低、总燃料量增加，给水侧的主汽压力降低、燃料侧的主汽压力增加，水、煤比降低，引起中间点温度增加、过热汽温增加，但通过双向校正作用，达到主汽压力平衡、机组负荷平衡的目的。项目实施02氧量自动+自适应优化机组在加减负荷过程，风量控制不协调（氧量跟踪不及时），使燃烧恶化，变负荷工况能耗增加，此能耗不能小视。在氧量控制回路上增加了氧量自适应回路，氧量自适应在机组变负荷时起12作用，提前控制风量及时跟进，确保燃烧稳定。利用2号机组在运行的机会，对氧量自动回路进行了投运和参数调整，期间完成氧量设定值扰动试验和机组变负荷试验，验证机组变负荷过程中两台机组的氧量自动调节品质。设定值扰动试验和机组变负荷过程中，氧量能稳定的跟随在设定值附近变化，不会出现振荡的现象，调节速率基本满足锅炉运行的要求。变负荷下氧量均值下降0.6-0.8%，效果明显。项目实施02氧量自动+自适应优化氧量与负荷控制曲线（热值20MJ/kg烧印尼煤）名称自变量（X：MW）氧量控制方式（Y：%）风量控制方式（Z：t/h）备注07150013省煤器出口氧量及风力071500自变量为机组负荷变量为表盘氧量以及表盘总风量4005.016705004.520006004.222007003.926508003.529509003.1328010002.83450项目实施02氧量自动+自适应优化基准煤质运行氧量优化控制曲线14项目实施02氧量自动+自适应优化基准煤质运风量优化控制曲线1503一次风压自适应技术围绕着稳定负荷的一次风降压降阻节能，以及瞬变负荷的实时响应能力开展自适应一次风压，降低厂用电率目的，确保以下问题：确保DCS投切的无扰切换；节能效果和安全性的匹配，确保安全的一项目实施保DCS投切的无扰切换；节能效果和安全性的匹配，确保安全的一次风压偏置上下限；扰动破坏性试验测试，确保极端工况和事故下的适应能力；接口与调试工作的配合；一次风压安全边界和限定。16实际应用03一次风压自适应技术一次风压自适应控制原理一次风压自适应控制原理17机组在调试期间的运行曲线：从主蒸汽流量曲线可以看出，机组先加负荷，然后降到某一负荷稳定运行。在加负荷的过程中，磨煤机一次风量、一次风压、一次风机电流随着增加；当随后降负荷项目实施03一次风压自适应技术煤机一次风量、一次风压、一次风机电流随着增加；当随后降负荷稳定运行过程中，负荷基本不变（蒸汽流量基本不变），磨煤机一次风量基本保持不变，而一次风压逐步降低，一次风机电流同步降低，从而体现出一次风机经济运行的效果。18实际应用03一次风压自适应技术项目负荷（MW）燃料量（t/h）一次风机A电流（A）一次风机B电流（A）一次风母管压力（Kpa）优化前40018316517110.23优化后4001841601659.11优化前50022118118010.35优化后5002251711699.09一次风压19优化后5002251711699.09优化前60026219619510.26优化后6002601881899.24优化前70031220920810.42优化后7003151911879.19优化前80033221021110.14优化后8003311951949.16优化前90039222922110.24优化后9003892202179.56优化前100043523322910.39优化后100043022122210.12风压自适应投入前后关键参数变化情况经过实际运行，较投入自适应风压之前，一次风压均值下降0.5-0.6Kpa，每台一次风机（6kV）的电流同等下降13A-15A，以年负荷率60%计算，厂用电率下降约0.025%，影响供电煤耗约项目实施03一次风压自适应技术年负荷率60%计算，厂用电率下降约0.025%，影响供电煤耗约0.07g/kWh，单台机组年效益为46万元/年。20一次风压自适应投入后关键参数变化情况项目实施03一次风压自适应技术一次风压自适应投入后关键参数变化情况21一次风压降低，节能效果明显。给水泵最小流量调节阀控制采用泵入口流量的开阀函数和关阀函数进行综合控制。为了使再循环门控制方式从手动到自动方式切换后对给水系统扰动小，系统设有自动偏置控制回路，系统切到手项目实施04给水泵最小流量调节阀优化换后对给水系统扰动小，系统设有自动偏置控制回路，系统切到手动后，自动计算手动指令与自动指令偏差，并寄存为手动偏置值，当系统投入自动后，手动偏置值以预定速率过渡到0%。22经实际调试，目前A、B给水泵最小流量阀开方向函数为：泵入口流量（t/h）0520789790再循环门开度指令（%）100100150为了实现在保证给水泵安全运行的前提下，给水泵具有节能效果，最小流量阀开度同时根据给水泵转速修正给水泵入口流量的功能，实现给水泵转速低，最小流量阀开度小、给水泵转速高给水流项目实施04给水泵最小流量调节阀优化能，实现给水泵转速低，最小流量阀开度小、给水泵转速高给水流量阀开度大的功能。为使给水泵在低负荷阶段实现安全又节能的目的，设置给水泵转速对泵入口流量的修正功能，使给水泵转速降低时，开循环门的泵入口流量也随之降低。23给水泵再循环调节优化后调门自动调节情况项目实施04给水泵最小流量调节阀优化给水泵再循环调节优化后调门自动调节情况24调门开度变化平稳，节约用汽量。从上图可以看出，此次给水流量再循环调门自动优化后，调门开度变化平稳。以前由于再循环调门自动调节性能差，通常在低负荷由运行人员手项目实施04给水泵最小流量调节阀优化以前由于再循环调门自动调节性能差，通常在低负荷由运行人员手动开关再循环调门，手动开关往往开得比较早，关得比较晚，导致汽泵小机进汽流量增大，汽机热耗增加。经过优化后每台小机在低负荷可以节约用汽量约3t/h，两台汽泵节约蒸汽量6t/h，汽机热耗降低4.85kj/kWh，降低供电煤耗约0.18g/kWh。25背景：①高加端差的下降与高加的水位有直接的关系，机组运行过程中由于负荷的波动高加抽汽量的变化，高加水位出现较大波动，引起项目实施05高低加水位匹配调整及控制优化由于负荷的波动高加抽汽量的变化，高加水位出现较大波动，引起端差偏差大，高加温升不足，降低给水温度。②变负荷过程中，高、低加水位控制不好，危急疏水调节阀时有打开，使能耗增加。26思路：项目实施05高低加水位匹配调整及控制优化第一点第二点第三点27对高加最佳水位进行优化。修改完善高加危急疏水调节阀的控制策略，完善危急疏水调节阀的调节特性，1将高加危急疏水控制由PID调节改为函数调节，高加2为了避免上级疏水对下级3为防止RB动作后汽机抽汽项目实施05高低加水位匹配调整及控制优化28调节改为函数调节，高加水位高于设定值60mm时开始打开危急疏水调节门，高加水位高于设定值120mm时全开危急疏水调节门。高加水位的扰动，增加上级高加水位调门开度指令对下级高加水位调节门开度指令的前馈作用。量突然减小造成高加疏水不畅致使高加解列，增加RB动作且RB目标负荷小于550MW时联锁将最后一级高加危急疏水门下限由0%切换至30%，其它高加危急疏水门最小开度也置位20%左右。另一方面，完善优化高、低加水位零位定值调整方案。重新全面对加热器水位零位定位调整、水位计及水位变送器量程校正、逻辑优化等工作，确定最佳水位。项目实施05高低加水位匹配调整及控制优化工作，确定最佳水位。将此数值修改为零位。事故疏水阀设定值＝正常疏水阀设定值+60MM，确保在高低加正常水位的波动过程中，事故疏水阀不开启。29高加调节优化后自动调节情况项目实施05高低加水位匹配调整及控制优化高加调节优化后自动调节情况30未出现高加事故疏水调门开启现象，节能效果显著。高加水位优化后总体调节良好，水位波动在±50mm以内。高加疏水漏入凝汽器导致工质的巨大浪费，每漏入凝汽器1t/h蒸汽影响煤耗月0.085g/kWh，高加水位控制逻辑优化后，在变负荷过程中未出现项目实施05高低加水位匹配调整及控制优化月0.085g/kWh，高加水位控制逻辑优化后，在变负荷过程中未出现高加事故疏水调门开启现象，