第４７卷第５期 ２０１８年５月 热 力 发 电 ＴＨＥＲＭＡＬ ＰＯＷＥＲ ＧＥＮＥＲＡＴＩＯＮ 、，０１．４７ ＮＯ．５ Ｍａｙ ２０１８ 火电机组深度调峰热工控制系统改造 高 林·，王 林１，刘 畅 ，纪江明２，祁海旺ｓ， 周俊波１，侯玉婷 ，王明坤 （１．西安热工研究院有限公司，陕西 西安７１００５４： ２．华能陕西秦岭发电有限公司，陕西 渭南 ７１４２００； ３．北方联合电力有限责任公司，晦河热电厂，内蒙古 巴彦淖尔０１４４００） ［摘 随着我国产业结构调整和能源结构改革的深入，电网调峰压力不断增大，火电机组提高运 要］ 行灵活性，参与深度调峰运行，逐渐成为未来火电领域重要的发展方向。本文全面分析了 火电机组深度调峰面临的热工控制领域各方面的局限，从基础逻辑优化、低负荷稳燃控制、 变负荷速率提升、脱硝排放的全过程控制及考虑设备寿命的优化控制等方面，给出了深度 调峰控制系统改造的潜在技术方案。超临界与亚临界机组的实践经验表明，深度调峰控制 技术改造需要全面统筹考虑，机组可实现２５％Ｐｅ～３Ｏ％Ｐｅ及以上负荷全程协调控制，综合 变负荷速率可以提高到２％Ｐｅ／ｍｉｎ以上。 灵活性：火电机组：深度调峰：热工控制：技术改造 词］ ［关键［中图分类号］ ＴＫ３２３［文献标识码］Ｂ［ＤＯＩ编号］１０．１９６６６８．ｒｌｆｄ．２０１８０３０４２ ［引用本文格式］高林，王林，刘畅，等．火电机组深度调峰热工控制系统改造［Ｊ］．热力发电，２０１８，４７（５）：９５－１００． ＧＡＯＬｉｎ， ＷＡＮＧ Ｌｉｎ，ＬＩＵ Ｃｈａｎｇ，ｅｔ ａ１．Ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｒｅｔｒｏｆｉｔ ｆｏｒ ｄｅｅｐ ｐｅａｋ ｌｏａｄ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ｏｆｔｈｅｒｍａｌ ｐｏｗｅｒ ｕｎｉｔ［Ｊ］．Ｔｈｅｒｍａｌ Ｐｏｗｅｒ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ，２０１８，４７（５）：９５－１００． Ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｒｅｔｒｏｆｉｔ ｆｏｒ ｄｅｅｐ ｐｅａｋ ｌｏａｄ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅｒｍａｌ ｐｏｗｅｒ ｕｎｉｔ ＧＡＯ Ｌｉｎｌ，ＷＡＮＧ Ｌｉｎｌ，ＬＩＵ Ｃｈａｎｇ ，儿Ｊｉａｎｇｒｎｉｎｇ￣，ＯＩ Ｈａｉｗａｎｇ ， ＺＨＯＵ Ｊｕｎｂｏ ．ＨＯＵ Ｙｕｔｉｎｇ ．Ⅵ ＮＧ Ｍｉｎｇｋｕｎ （１．Ｘｉ’ａｌｌ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｐｏｗｅｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｘｉ’ａｎ ７１００５４，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｈｕａｎｅｎｇ Ｓｈａａｎｘｉ Ｑｉｎｌｉｎｇ Ｐｏｗｅｒ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｗｅｉｎａｎ ７１４２００，Ｃｈｉｎａ； ３．Ｌｉｎｈｅ ｈｅｒＴｍａｌ Ｐｏｗｅｒ Ｐｌａｎｔ，Ｎｏｒｔｈｅｒｎ Ｕｎｉｔｅｄ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｂａｙａｎｎａｏｅｒ ０１４４００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｅｅｐｅｎｉｎｇ ｏｆ Ｃｈｉｎｅｓｅ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ ａｎｄ ｅｎｅｒｇｙ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｒｅｆｏｒｍ，ｔｈｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｏｎ ｔｈｅ ｐｅａｋ １ｏａｄ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｇｒｉｄ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ．Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ａｎｄ ｄｅｅｐ ｐｅａｋ ｌｏａｄ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ｂｅｃｏｍｅｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｉｎ ｈｅ ｔｉｆｅｌｄ ｏｆ ｔｈｅｒｍａｌ ｐｏｗｅｒ ｐｌａｎｔｓ ｉｎ ｈｅ ｔｆｕｔｕｒｅ． Ｔｈｅ ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｖａｒｉｏｕｓ ａｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ｈｅｒｍａｌｔ ｃｏｎｆｆｏ１ ｆｉｅｌｄ ｆｏｒ ｔｈｅｒｍａ１ ｐｏｗｅｒ ｐｌｎｔａ ｉｎ ｄｅｅｐ ｐｅａｋ １ｏａｄ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｆｏ１Ｔｔｌ ａｒｅ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｌｙ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｐｌａｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｒｅｔｒｏｆｉｔ ｆｏｒ ｄｅｐｔｈ ｐｅａｋ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ａｒｅ ｇｉｖｅｎ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ａｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ｂａｓｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｌｏｇｉｃ ｏｐｔｉｉｚａｔｍｉｏｎ，ｌｏｗ．１ｏａｄ ｓｔａｂｌｅ—ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ。ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｖａｒｉａｂｌｅ ｌｏａｄ ｒａｔｅ，ｅｎｔｉｒｅ ｄｅｎｉｔｒａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｃｏｎｔｒｏｌ，ａｎｄ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ ｔｈｅ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｌｉｆｅ ａｎｄ ＳＯ ｏｎ．Ｔｈｅ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｓ ｏｆ ｂｏｔｈ ｔｈｅ ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｕｂｃｒｉｔｉｃａｌ ｕｎｉｔｓ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｄｅｅｐ ｐｅａｋ ｌｏａｄ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏ１ ｎｅｅｄｓ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎ．Ｆｕｌｌ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ２５％Ｐｅ￣３０％Ｐｅ ａｎｄ ａｂｏｖｅ ｌｏａｄｓ ｃａｎ ｂｅ ａｃｈｉｅｖｅｄ．ａｎｄ ｈｅ ｔｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｖａｒｉａｂｌｅ ｌｏａｄ ｒａｔｅ ｃａｎ ｂｅ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｔｏ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ２％Ｐｅ／ｍｉｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙ，ｔｈｅｒｍａｌ ｐｏｗｅｒ ｕｎｉｔ，ｄｅｅｐ ｐｅａｋ ｌｏａｄ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ，ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ，ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ ｒａｔｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ 随着我国产业结构转型与能源结构调整的深 入，机组负荷快速、大幅、频繁波动将成为我国火 收稿日期： ２０１８—０３—１９ 目： 中国华能集团有限公司总部科技项目（ＨＮＫＪ１７－Ｈ１２／Ｈ１３） 电机组运行的新常态。国内外学者对制约火电机组 深度调峰的问题和改造技术方案进行了大量的研 基金项Ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｂｙ： Ｓｃｉｎｃｅ ａｅｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｐｒｏｊｅｃｔ ｏｆＣｈｉｎａ Ｈｕａｎｅｎｇ Ｇｒｏｕｐ（ＨＮＫＪ１７－Ｈ１２／Ｈ１３） 高林（１９８１—●，男，博士，高级工程师，主要研究方向为火电机组热工自动控制技术，ｇａｏｌｉｎ＠ｔｐｆｉ．ＣＯ１ＴＩ．ｎ。ｅ 第一作者简介： 热力发 电 ２０１８生 究［１－２】。其中绝大多数集中于低负荷稳燃［３－９］、热电解 耦【ｌ０－ ３］、受热面壁温超温［１４＿ｌ５］、空气预热器堵塞与 煤质波动时，配合燃料燃烧的氧量受动态的一次风 与送风控制前馈影响较大，而一次风与送风控制前 低温腐蚀［１６－１８］以及提高脱硝装置入口烟气温度以 满足脱硝催化反应要求［１９．２０］，而极少关注热工自动 控制方向的改造优化。 馈的幅值和相位与理想水平存在很大的偏差，反馈 控制作用不仅响应速度慢而且缺乏煤质波动的适 应，这是造成燃烧不稳、水冷壁壁温超温、蒸汽温 度和压力控制困难的重要原因之一，对提高变负荷 速率来说也十分重要。 深度调峰形势下，机组负荷调节范围更宽、速 度更快，调节对象的非线性、时变性更加明显，煤 质变化与分层掺烧等的影响进一步放大，而我国火 电机组控制系统普遍以满足５０％Ｐｅ以上负荷连续 自动运行为基准，因此，现有机组控制技术面临诸 多瓶颈。优化控制新技术的开发应用与现有保护、 控制回路的完善和维护是火电厂控制技术升级与 改造中必不可少的核心工作之一。 １．３变负荷速率的局限 电网调峰调频是根据机组的额定负荷来确定 指标，低负荷工况时同等调频量对机组造成的扰动 线性增加，保持原有性能指标比较困难。 首先，低负荷时，参数均匀性与设备稳定性都 变差，升降负荷受制约因素更多，负荷调节能力严 重减弱，但深度调峰改造的总体目标一般除降低机 组最低出力外，还需进一步提高宽负荷范围的变负 荷速率，这与系统和设备的固有特性之间存在根本 的矛盾。 １火电机组深度调峰面临的控制难题 １．１分布式控制系统（ＤＣＳ）基础逻辑的不足 一方面，我国火电机组普遍在５０％Ｐｅ负荷以下 以启停机过程控制为主，ＤＣＳ控制逻辑未在５０％Ｐｅ 负荷以下进行连续运行调试，更没有同时响应电网 其次，汽动给水泵和调节阀等大量对象的非线 性特性随工况范围的变宽而变得更加明显。这导致 ＤＣＳ常规ＰＩＤ控制回路全程匹配宽负荷范围变得 异常困难，导致机组变工况过程常常依赖运行人员 的监护与手动调整。 １．４脱硝排放的控制 调峰调频的经验；给水流量、汽包水位等测量在低 负荷时精度差、波动大，严重影响相关回路的稳定 性；配风、给水、燃料、减温水、协调、一次调频 等回路由于调节对象特性相比中高负荷工况差异 明显，控制品质一般都不能满足自动连续运行要 求。这些都需要针对深度调峰工况进行逻辑优化和 调试。 目前，我国火电机组的ＮＯ 脱除普遍采用低氮 燃烧与选择性催化还原（ＳＣＲ）脱硝相结合的方案。 一另一方面，机组深度调峰运行时，大量设备接 近极限工况运行，辅机跳闸、主燃料跳闸（ＭＦＴ） 等保护和切除自动等功能回路如有误动或切手动 方面，目前主流的低氮燃烧技术基本都需要燃烧 时形成一定的缺氧还原性气氛，这对配风的精确性 与变工况调节的及时性有更高的要求，目前普遍依 赖手动配风的低氮燃烧性能难以保证。因此一般稳 态过程，Ｎ 排放都比较容易控制，但在负荷变化 都极易威胁机组的深度调峰运行。由于超低负荷下 仅投运１－２台磨煤机，因此灭火保护与点火助燃逻 辑在深度调峰时也变得十分关键，但火检信号质量 及动作逻辑往往都不满足要求。 １．２低负下的荷稳燃控制 或煤质波动时，极易造成ＮＯ 生成量的大幅飙升， 导致原本运行效率接近极限的下游ＳＣＲ装置来不 及处理，这一直是火电机组Ｎ 排放控制面临的普 低负荷稳燃是深度调峰最核心的问题之一。在 机组深度调峰时，除需要准备制粉、燃烧等工艺系 统在保障燃烧稳定方面的各种技术措施外，还需要 遍难题之一。另外，ＮＯ 质量浓度测量普遍存在 ３ ｍｉｎ左右的纯延时，动态过程极易导致控制回路 振荡发散，从而自动投入率普遍不高，运行人员监 面临一次调频等负荷工况的变化和难以把握的煤 质波动，仅依赖运行人员持续高强度的全方位监护 护工作量大，过量喷氨严重。深度调峰条件下，这 些问题进一步加剧，做好低氮燃烧的配风控制与解 决纯延时的喷氨控制成为解决脱硝问题控制技术 的关键。 １．５对设备寿命问题的忽视 是不现实的，因此动态过程的自动控制同样不能 忽视。 低负荷稳燃需要燃料和氧的高度配合，磨煤机 低负荷下煤粉管的煤粉质量浓度与流速分布本身 就极不均匀稳定。大量的实践经验表明，变工况或 深度调峰运行在提高机组运行灵活性的同时， 不可避免地对机组运行经济性和设备寿命产生一 ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｌｆｆｄ．ｔｏｍ．ｃｎ 第５期 高林等火电机组深度调峰热工控制系统改造 ９７ 定的影响。经济性方面的影响可以通过深度调峰政 策补贴进行评估，但对设备寿命的影响目前仍缺乏 很大程度上解决宽负荷运行的非线性、大惯性及其 随工况变化的问题，但同时仍不能忽视对ＤＣＳ基 本控制逻辑的优化，否则外挂控制器通讯等异常导 致切换至原有控制回路后可能无法满足基本的稳 定性控制要求，深度调峰运行时风险更大。 ２．１．３低负荷测量校正及其控制优化 足够的重视和系统的评估。在进行深度调峰时，系 统工艺参数严重偏离各种设备的额定设计工况，在 快速动态调节过程中产生的压力、温度及流量的变 工况参数及其波动幅度等都对各种设备寿命存在 不可忽视的影响。 由于低负荷运行时远离常规额定运行工况较 ２深度调峰控制技术改造方案 ２．１ ＤＣＳ基础逻辑优化与保护梳理 ２．１．１机组联锁保护逻辑的梳理与优化 远，且汽水与烟气流动都更加缓慢，流动不均匀性 更加明显，汽包水位、氧量等测量参数精度低、波 动大，这容易导致相关自动控制回路的振荡甚至控 制失稳。需对关键参数的测量补偿进行校核，必要 时可通过试验对低负荷工况进行标定。控制回路方 首先，需要对重要辅机设备的跳闸和切手动逻 辑进行梳理，如非必要只需提供报警而尽量不要直 接触发保护动作，以避免深度调峰时原本处于设备 稳定边界运行时的大幅扰动引起系统风险。对主机 及重要辅机参与保护动作判断的信号进行梳理，对 基于就地测点的保护判定应尽可能采用其他状态 的相互参考来避免因测点异常导致设备的误动，从 而威胁深度调峰工况下机组的稳定。 对ＭＦＴ逻辑进行梳理，关键信号采用三取二 逻辑，增加触发条件的交叉参考确认条件，同时尽 面，在启机过程的初始阶段，系统给水泵常采用单 冲量控制方式，但与中高负荷运行时的三冲量控制 方式相比控制稳定性较差，因此需对低负荷时的给 水和凝结水流量测量校正后，修改给水三冲量控制 切换条件，保持深度调峰工况的三冲量控制连续运 行。此外，汽包水位在压力波动时由于饱和水的动 态闪蒸会造成“虚假水位”，因此需要针对“虚假水 位”现象进行适当的控制回路优化，以保障低负荷 运行的控制稳定性。除给水控制外，凝结水系统也 有类似的优化需求。 此外，机组低负荷运行还常面临给水最小流量 保护、低温省煤器、高压和低压加热器（高加和低 加）的疏水水位等控制难题，尤其对于有疏水泵的 量采用原始直接判断条件而不是通过设备之间的 串联来连锁触发ＭＦＴ，避免因中间环节执行异常导 致后续设备拒动。 此外，由于机组正常运行在５０％Ｐｅ以上负荷， 因此大量疏水门开关逻辑可简单根据机组电负荷 水平进行控制，但在深度调峰时，宜同时参考疏水 过热度，否则可能造成低负荷运行时长期存在极大 的经济损失。 ２．１．２过程控制逻辑优化 低加，在低负荷变工况时调节难度较大，需针对机 组的实际情况进行深入的控制优化。 ２．２低负荷稳燃控制 低负荷稳燃始终是燃煤火电机组深度调峰改 造的关键之一，除需针对目标机组制粉系统低负荷 可靠性、煤种及煤粉细度、等离子或富氧燃烧辅助 手段等制定可行性方案外，还需对热工控制系统开 目前，深度调峰时机组虽然在更接近安全稳定 性边界运行，但一般仍被要求投入一次调频，甚至 需要在一定负荷范围内响应电网自动发电控制 （ＡＧＣ）的要求，而长期依赖运行人员经验进行连 续高强度的全面监护与干预是不现实的。调峰运行 展优化工作，同时关注机组超低负荷与快速变负荷 过程的稳燃控制。 １）需对相关保护回路进行梳理与优化，更换图 像类火检或对原有火检探头进行仔细的维护与调 试，避免发生“偷看”等问题。针对实际设备情况， 仔细梳理投油助燃机组的相关逻辑，增加交叉验证 条件，制定符合设备情况的逻辑修改方案。 ２）低负荷的稳燃与煤粉质量浓度及配风有较 大的关系。对计划低负荷投运的磨煤机组，尽可能 时应加强自动调节系统的性能，以使运行人员更多 关注系统潜在的整体安全稳定性风险和异常状况 的紧急处置，因此，有必要保障主要过程控制回路 在低负荷下的良好调节性能。 由于机组低负荷或超低负荷下，设备的安全稳 定性风险更高，与额定工况附近相比，调节特性差 异较大，非线性问题突出。因此，如有条件宜采用 带预测控制等先进、智能算法的协调控制技术，可 加装基于静电感应等较可靠测量原理的风粉在线 测量装置，用以及时准确地反映堵管、煤粉浓度过 ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｒｌｆｄ．ｅｏｍ．ｃｎ ９８ 热力发电 ２０１８住 低、煤粉分配不均匀度急剧恶化等异常，并作为配 风策略的重要参考；另一方面应尽可能对所有风门 挡板进行维护与校正，对风量与氧量等进行标定， 有条件的可考虑增设烟气ＣＯ含量测量、炉膛温度 场测量等，以加强对低负荷燃烧的监控。 ３）加强对一二次风配风逻辑的优化是低负荷 稳燃控制的重点。一次风控制需尽可能保障所有参 限制条件下只能进一步深入发掘协调控制潜力，并 根据机组自身条件，采用其他辅助机组升降负荷的 控制技术，利用机组系统自身蓄能或增加外部储能 系统，以实现机组在深度调峰条件下的变负荷速率 指标甚至实现指标的进一步提升。 一方面，机炉控制系统性能是保障机组变负荷 能力的重要基础之一，提高变负荷速率的核心前提 是提高主蒸汽温度和压力等关键参数的调节性能， 消除制约变负荷速率提高的安全稳定性瓶颈，改善 并加快变负荷过程各环节的协调动作。由于深度调 峰运行时负荷变化范围更宽，汽轮机、锅炉及主要 与运行的煤粉管内的煤粉浓度在任何负荷工况下 都保持在合理的区间；一次风压的控制应避免超低 负荷运行时一次风机的低流量失速喘振，并同时保 证热风门开度在合理区间，使之始终具备增减燃料 时的双向快速调节能力。在变工况过程中送风前馈 的影响更大，但却常常被忽视，二次风的优化应同 时对送风前馈与氧量校正的逻辑进行优化。除了送 辅机的非线性特性随负荷工况的变化幅度也更明 显，适合小扰动的常规ＰＩＤ＋前馈控制方式局限较 多，因此需要控制逻辑与参数能够对不同负荷工况 甚至煤质的波动做出对应的补偿或调整，因此采用 智能协调控制技术成为深度调峰机组提升变负荷 速率的主流方案。智能控制技术中的趋势预测、状 态反馈、预测控制等对火电机组普遍存在的大惯 性、大延迟对象的控制具有先天的优势，可有效改 风量对应的燃烧所需总氧量外，二次风的配风控制 还需重点关注炉膛内的配风分布。低负荷时不仅燃 料的稳定燃烧所需氧量在空间位置上有需求侧重， 而且普遍采用的低氮燃烧器原理也决定了Ｎ 的 生成与配风的空间分布关系很大。总之，合理的稳 态和动态总风量及其空间分布是维持低负荷燃烧 稳定及Ｎ 生成合理的关键之一。 此外，由于不可忽视的煤质波动可能给上述控 善深度调峰变工况运行时长期依赖运行人员进行 连续高强度全面监护的现状。 另一方面，受到锅炉及汽轮机固有特性的限 制策略造成不可估量的影响，因此除加强对上述控 制回路的优化外，建议采用先进的煤质波动校正技 术，以及时掌握燃料所需的配风及其分布的变化， 确定对应的控制修正方向及幅度。 制，机组的变负荷速率很难进一步大幅提高。现有 技术条件下机组变负荷主要依赖短时间的锅炉蓄 热支持汽轮机快速增加流量和功率，而锅炉增加燃 料的效果一般要２～４ ｍｉｎ才能充分显现，这决定了 保障锅炉的蓄热是支持机组短期内负荷快速调节 的关键。除锅炉蓄热外，火电机组系统内还存在给 水、凝结水、供热等各种自有蓄能，合理发掘这些 蓄能，用于辅助负荷调节，不仅可有效提高机组的 负荷响应速率，而且可避免锅炉蓄热的过分透支， 同时为应对煤质的波动，还需对深度调峰期间 的煤场加强管理，并在深度调峰期间针对煤质的变 化加强监控，及时进行必要的逻辑优化与调整。 选用智能型的燃烧优化控制技术，在前述精细 化试验确定的核心规律基础上，应用人工智能的白 适应与自学习技术，实现对煤质与工况变化的及时 跟踪与调整。此外，智能型燃烧优化控制系统往往 集成有燃料入炉的配风动态控制、壁温超温抑制、 有利于提高系统主要参数的稳定性和关键部件寿 命。深度调峰改造时，可对机组进行各种控制技术 的适应性与预期效果评估，根据机组条件和性价比 选择合适的辅助负荷调节技术方案。可供选择的主 流技术如下。 １）智能实时滑压控制技术 保障锅炉的蓄热 水平是支持机组快速升降负荷的关键之一。智能实 时滑压控制技术是在滑压节能优化控制技术基础 上发展而来的，在通过滑压控制实现低节流的经济 运行的同时，需实时调整滑压控制目标，保障深度 调峰运行时的锅炉蓄热水平，保障汽轮机的快速负 ＮＯ 生成的限幅控制等其他对锅炉低负荷稳定运行 与中高负荷高效燃烧有益的其他功能，但智能燃烧 优化控制技术的选用应注意针对目标机组炉型等 的特点，并能适应就地测量和执行机构的现状，否 则可能难以取得期望的效果。 ２．３变负荷速率的提升 由于深度调峰运行设备稳定性裕度较小，因此 保证相关指标难度较大，而有关提升火电机组运行 灵活性的政策都带有进一步大幅提升机组变负荷 速率的内涵。因此，在发电机和锅炉设备固有特性 荷调节能力。此外，火电机组深度调峰运行时一般 都存在主／再热蒸汽温度偏低的问题，而滑压参数对 ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｒｌｆｄ．ｃｏｍ．ｅｎ 笙 塑 壹 火电机组深度调峰热工控制系统改造 ９９ 调整辐射受热面和对流受热面的吸热分配具有重 要作用。智能实时滑压控制技术还有利于提高超低 上，除了Ｎ 测量大延迟带来的自动控制问题外， 在煤质波动与深度调峰负荷变化过程中，单纯依靠 喷氨调节已越来越不能满足机组实时排放控制的 要求。实践经验表明，大幅的炉膛出口ＮＯ 质量浓 度变化是导致Ｎ 排放控制超限的最重要原因之 一负荷运行时的主／再热蒸汽温度，有助于优化中、高 负荷的减温水量，从而还可大幅改善机组深度调峰 经济性。 ２）凝结水辅助负荷调节技术 凝结水辅助负 荷调节技术源自西门子最早提出的凝结水节流调 节或凝结水调频技术，其核心是通过主动增／减凝结 水流量来间接改变低加和除氧器的抽汽量，从而实 现增减汽轮机做功蒸汽量和输出功率的目的。尽管 ，因此深度调峰的ＮＯ 排放控制最好能从ＮＯ 生 成至ＳＣＲ喷氨进行全程优化。 采用燃烧与喷氨的全程脱硝优化控制，可通过 汽、水、风、烟参数的监测，对锅炉入炉煤质甚至 成分进行实时估计分析，指导锅炉整体风量及配风 分布，动态满足低氮燃烧的需求，降低Ｎ 生成质 量浓度及动态波动幅度，为ＳＣＲ喷氨调节构建良好 基础。并通过智能脱硝前馈与预测反馈等技术，做 好动态喷氨控制，可最大程度地减少煤质与负荷波 凝结水辅助负荷调节响应延迟时间在３～５ Ｓ以上， 不适合响应大多数持续时间很短的小扰动一次调 频，但其无需新增硬件且具双向辅助负荷调节能 力，使其常常成为深度调峰方案的重要组成部分之 对大幅一次调频、连续升／降负荷、ＡＧＣ调峰等 一，动的影响，减少氨逃逸，缓解空气预热器堵塞，确 保火电机组在宽负荷范围及快速变负荷过程中环 保经济地运行，满足日益严格的ＮＯ 超净排放 要求。 过程都具有明显的效果。 ３）给水辅助负荷调节技术 与凝结水系统类 似，主动减少通过高加的给水流量同样可以降低高 加抽汽量，实现辅助调峰的效果。又因高加抽汽品 质更高，该技术可轻易实现３％Ｐｅ，￣５％Ｐｅ的负荷调 ２．５考虑设备寿命的优化控制 火电机组实现深度调峰运行时，大量设备运行 工况严重偏离设计工况，极易出现汽蚀、磨损等设 备风险。此外，快速变负荷调节又给设备附加了压 力与温度波动产生的应力变化。这些对设备寿命的 影响是不可忽视的。深度调峰运行中较多的安全稳 定性问题都出现在超低负荷及变工况运行时，因此 在满足工况调节需求的前提下，如能使压力、温度 等参数更加稳定，调节过程的部件减少无意义的往 复运动或振荡，避免过量超调，这些必然有利于延 节能力。一般在原有不具备连续调节能力的高加旁 路管道上新增１个可调旁路管道，用以跨过现有高 加旁路阀，将一部分给水不经过高加而直接经旁路 管道送入省煤器，从而减少高加抽汽，辅助机组升 负荷。实践经验表明，给水辅助负荷调节具有持续 时间长、调节能力强的特点。 ４）抽汽辅助负荷调节技术 抽汽辅助负荷调 节不是指对常规高加和低加的抽汽直接进行节流 调节，因为除给水的最后一级高加外，其余抽汽直 接节流减少的做功蒸汽，都需要通过给水或凝结水 下游的加热器抽取更多的做功蒸汽来自动补偿。因 此具备抽汽辅助负荷调节能力的抽汽包括给水流 经的最后一级高加的抽汽与工业或供热抽汽，其中 尤以供热抽汽的辅助负荷调节能力最强。对北方供 热机组而言，冬季往往风电功率较高，更多地需要 长机组设备寿命。这样，在制定深度调峰控制技术 改造方案时，更应关注满足预期目标条件下的关键 参数稳定性，避免给水泵最小流量阀等常规技术在 低负荷下容易出现的抖动，消除大惯性、大延迟容 易引起的低温省煤器等调节的振荡，避免阀门长期 处于小开度磨损工况，使风机远离失速喘振边 界等。 热电解耦参与深度调峰；同时供热系统惯性极大， 对瞬时的抽汽参数和抽汽量变化不敏感；供热抽汽 的节流可直接将更多的供热抽汽转化为做功蒸汽， 响应速度快、能力强。实践经验表明，供热期间通 ３结语 火电机组进行深度调峰改造时，需加强对热工 控制系统优化与改造的重视，针对机组自身特性， 从基础逻辑与保护、低负荷稳燃、提高变负荷速率、 过供热抽汽辅助负荷调节可有效解决一次调频和 提高ＡＧＣ考核指标的问题。 ２．４ ＮＯｘ生成至排放的全程控制 在满足脱硝催化剂反应温度的工艺条件基础 脱硝环保排放及关注设备寿命等方面的优化控制 统筹考虑。 某亚临界３５０ ＭＷ机组和某超临界６００ Ｍｗ机 ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｒｌｆｄ．ｃｏｍ．ｃａ １００ 热力发电 ２０１８年 组的深度调峰控制技术改造实践表明，通过上述技 术方案的设计与实施，机组可具备在２５％Ｐｅ￣３０％Ｐｅ 以上负荷全程投协调控制的能力，综合变负荷速率 可以提高到２％Ｐｅ／ｍｉｎ以上。 ｉｎ Ｎｏｒｔｈｅａｓｔ Ｃｈｉｎａ ａｎｄ ｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ ｍｅａｓｕｒｅｓ［Ｊ］．Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１７，４１（６）： １７８６．１７９２． ［１１］吕泉，陈天佑，王海霞，等．含储热的电力系统电热综 合调度模型【Ｊ】．电力自动化设备，２０１４，３４（５）：７９—８５． Ｌ０ Ｑｕａｎ，ＣＨＥＮ Ｔｉｎｙｏｕ，ＷＡａＮＧ Ｈａｉｘｉａ，ｅｔ ａ１． Ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｈｅａｔ ａｎｄ ｐｏｗｅｒ ｄｉｓｐａｔｃｈ ｍｏｄｅｌ ｆｏｒ ｐｏｗｅｒ ［参考文献］ ［１］刘刚．火电机组灵活性改造技术路线研究［Ｊ】．电站系 统工程，２０１８，３４（１）：１２—１５． ＬＩＵ Ｇａｎｇ．Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｒｏｕｔｅ ｏｆ ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ ｈｅａｔ ａｃｃｕｍｕｌａｔｏｒ［Ｊ］．Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，２０１４，３４（５）：７９—８５． ［１２］徐飞，闵勇，陈磊，等．包含大容量储热的电一热联合 系统［Ｊ］．中国电机工程学报，２０１４，３４（２９）：５０６３—５０７２． ＸＵ Ｆｅｉ．ＭＩＮ Ｙｏｎｇ，ＣＨＥＮ Ｌｅｉ，ｅｔ 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ｓｔｒｅａｍ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＮｏｒｔｈ Ｃｈｉｎａ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，１ ９９５，２２（２）：２８—３２． ｂｏｉｌｅｒ ｏｆ ６００ Ｍｗ ｕｎｉｔ［］．ＴＪｈｅｒｍａｌ Ｐｏｗｅｒ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ． ２００５．３４（１２）：４８—５１． Ｌ４］ＷＡＮＧＸＢ，ＴＡＮＨＺ，ＹＡＮｗ Ｐ，ｅｔ ａ１．Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｃｏａｌ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｉｎ ａ ｇｅｎｅｒａｌ ｔｎｇｅｎｔａｉａｌ—ｆｉｒｅｄ ｉｆｌＦｎａｃｅ ｗｉｔｈ打ｃｈ．１ｅａｎ ｂｕｒｎｅｒｓ：Ｆｒｏｍ ａ ｂｅｎｃｈ—ｓｃａｌｅ ｔｏ ａ ［１５］陈斌源．基于人工智能的超临界直流炉受热面金属温 度软测量及预测研究【Ｄ】．广州：华南理工大学，２００９： ２１．２３． ＣＨＥＮ Ｂｉｎｙｕａｎ．Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｔｈｅ ｈｅａｔｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ ｍｅｔａｌ ｔｅｍｐｅｒａｔｒｅ ｓｏｆｔｕ ｓｅｎｓｏｒ ａｎｄ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｉｎ ｓｕｐｅｒ—ｃｒｉｔｉｃａｌ ｐｉｌｏｔ·ｓｃａｌｅ ｓｔｕｄｙ［Ｊ］．Ａｐｐｌｉｅｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１４， ７３ｆ１１：３７１．３７９． ｏｎｃｅ—ｔｈｒｏｕｇｈ ｂｏｉｌｅｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ ａｒｔｉｉｆｃｉａｌ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ［Ｄ］． Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ：Ｓｏｕｔｈ Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００９： ２】．２３． ［５］周俊虎，宋国良，刘建忠，等．高浓度煤粉燃烧低Ｎ 排放特性的试验研究［Ｊ］．中国电机工程学报，２００７， ２７ｆ２）：４２．４７． ＺＨ０Ｕ Ｊｕｎｈｕ，Ｓ０ＮＧ Ｇｕｏｌｉａｎｇ，ＬＩＵ Ｊｉａｎｚｈｏｎｇ，ｅｔ ａ１． Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｅｓ ｏｆ ｌｏｗ ＮＯｘ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｄｅｎｓｅ ｐｈａｓｅ ｐｕｌｖｅｒｉｚｅｄ ｃｏａｌ ｃｏｍｂｕ． ［１６］张杨，杨用龙，冯前伟，等．燃煤电厂ＳＣＲ烟气脱硝 改造工程关键技术［Ｊ］．中国电力，２０１５，４８（４）：３２．３５． ＺＨＡＮＧ Ｙａｎｇ，ＹＡＮＧ Ｙ０ｎｇｌｏｎｇ，ＦＥＮＧ Ｑｉａｎｗｅｉ，ｅｔ ａ１． Ｋｅｙ ｔｅｃｈｎｉｃａ１ ｉｓｓｕｅｓ ｏｆ ＳＣＲ ｄｅｎｉｔｒｉｆｌｃａｔｉｏｎ ｆｒｏｍ ｃｏａ１． ｓｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆｔｈｅ ＣＳＥＥ，２００７，２７（２１：４２．４７． ｉｆｒｅｄ ｂｏｉｌｅｒ ｆｌｕｅ ｇａｓ［Ｊ］．Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ，２０１５，４８（４、：３２—３５． Ｅ６］宋国良，周俊虎，岑可法．高浓度煤粉燃烧过程中燃 料Ｎ释放特性实验研究［Ｊ】．中国电机工程学报，２０１１， ３ １ｆ８１：２５．３０． ＳｏＮＧ Ｇｕｏｌｉａｎｇ．ＺＨＯＵ Ｊｕｎｈｕ．ＣＥＮ Ｋｅｆａ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｆｕｅ１．Ｎ ｒｅｌｅａｓｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｅｓ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ［１７］王林，侯玉婷，薛建中，等．ＳＣＲ烟气脱硝系统主要参 数变步长ＬＭＳ自适应滤波算法［Ｊ］．热力发电，２０１６， ４５（６）：８８—９３． ＷＡＮＧ Ｌｉｎ．ＨＯＵ Ｙｕｔｉｎｇ．ＸＵＥ Ｊｉａｎｚｈｏｎｇ，ｅｔ ａ１．Ｓｅｌｆ－ ａｄａｐｔｉｖｅ ｖａｒｉａｂｌｅ．ｓｔｅｐ ｓｉｚｅ ＬＭＳ ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｆｏｒ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｏｆ ｈｉｇｈ ｐｕｌｖｅｒｉｚｅｄ ｃｏａｌ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ［Ｊ］． Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆｔｈｅ ＣＳＥＥ，２Ｏ １１，３ １ ｆ８）：２５．３０． ［７］孔文俊，栾庆富，张明春，等．ＭＰＳ磨新型静动叶结 合组合式旋转式煤粉分离器研究『Ｊ］．热能动力工程， １９９６，ｌ１（２１：７５．８０． ｍａｊｏｒ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ＳＣＲ ｌｆｕｅ ｇａｓ ｄｅｎｉｔｒａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］． Ｔｈｅｒｍａｌ Ｐｏｗｅｒ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ，２０ １ ６，４５（６）：８８—９３． ［１８］张广才，周科，鲁芬，等．燃煤机组深度调峰技术探讨 ［Ｊ］．热力发电．２０１７，４６（９）：１７．２３． ＺＨＡＮＧ Ｇｕａｎｇｃａｉ，ＺＨＯＵ Ｋｅ，ＬＵ Ｆｅｎ，ｅｔ ａ１．Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎｓ ＫＯＮＧ Ｗｅｎｊｕｎ，ＬＵＡＮ Ｑｉｎｇｆｕ，ＺＨＡＮＧ Ｍｉｎｇｃｈｕｎ，ｅｔ ａ１． Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｔｈｅ ｒｏｔａｔｉｎｇ ｐｕｌｖｅｒｉｚｅｄ ｃｏａ１ ｃｌａｓｓｉｆｉｅｒ ｗｉｔｈ ｎｏｖｅｌ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｒｏｔａｔｉｎｇ ａｎｄ ｓｔａｔｉｃ ｖａｎｅｓ ｉｎ ａｎ～ＩＰＳ ｃｏａｌ ｏｎ ｄｅｅｐ ｐｅａｋｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆｃｏａｌ—ｉｆｒｅｄ ｐｏｗｅｒ ｐｌａｎｔｓ［Ｊ］． ｈｅｒＴｍａｌ Ｐｏｗｅｒ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ，２０１７．４６ｆ９）：１７．２３． ｐｕｌｖｅｒｉｚｅｒ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｆｏｒ ｈｅｒＴｍａｌ Ｅｎｅｒｇｙ ａｎｄ Ｐｏｗｅｒ，Ｉ ９９６ Ｉｌ（２１：７５＿８０． Ｌ ８ Ｊ ＤＡ００Ｄ Ｓ Ｓ，ＮＩＭＭ０ Ｗ，ＥＤＧＥ Ｐ＇ｅｔ ａ１．Ｄｅｅｐ．ｓｔａｇｅｄ． ［１９］王乐乐，孔凡海，何金亮，等．超低排放形势下ＳＣＲ 脱硝系统运行存在问题与对策［Ｊ］．热力发电，２０１６， ４５（１２）：１９—２４． Ⅵ ＮＧ Ｌｅｌｅ，Ｋ０ＮＧ Ｆａｎｈａｉ，ＨＥ Ｊｉｎｌｉａｎｇ，ｅｔ ａ１． Ｄｉｆｆｉｃｕｌｔｉｅｓ ａｎｄ ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ ｏｆ ＳＣＲ ｄｅｎｉｒａｔｉｔｏｎ ｏｘｙｇｅｎ ｅｎｒｉｃｈｅｄ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｏｆｃｏａｌ［Ｊ］．Ｆｕｅ１．２０１２．１０１： １８７一ｌ９６． Ｌ ９ ｊ ＨＯＲＢＡＮＩＵＣ Ｂ，ＭＡＲＩＮ ０，ＤＵＭＩＴＲＡＳＣＵ Ｇ，ｅｔ ａｌ＿ Ｏｘｙｇｅｎ—ｅｎｒｉｃｈｅｄ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｉｎ ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌ ｓｔｅａｍ ｓｙｓｔｅｍ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｉｎ ｕｌｔｒａ ｌｏｗ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ［］．Ｊ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｐｏｗｅｒ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ。２０１６．４５（１２ ：１９．２４． ｂｏｉｌｅｒｓ［Ｊ］．Ｅｎｅｒｇｙ，２００４，２９（３）：４２７－４４８． ［１０］裴哲义，王新雷，董存，等．东北供热机组对新能源消 纳的影响分析及热电解耦措施［＿『］．电网技术，２０１７。 ４１ｆ６ ：１７８６．１７９２． ＰＥＩ Ｚｈｅｙｉ，、＾ ＮＧ Ｘｉｎｌｅｉ，ＤｏＮＧ Ｃｕｎ，ｅｔ ａ１．Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｉｍｐａｃｔ ｏｆＣＨＰ ｐｌａｎｔ ｏｎ ｒｅｎｅｗａｂｌｅ ｅｎｅｒｇｙ ａｃｃｏｍｍｏｄａｔｉｏｎ ［２０］董陈，王晓冰，牛国平．省煤器烟气旁路在ＳＣＲ烟气 脱硝系统中的应用［Ｊ］．热力发电，２０１４，４３（３）：９６—１００． ＤＯＮＧ Ｃｈｅｎ， ＷＡＮＧ Ｘｉａｏｂｉｎｇ， ＮＩＵ Ｇｕｏｐｉｎｇ． Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｃｏｎｏｍｉｚｅｒ ｂｙｐａｓｓ ｏｎ ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｃａｔａｌｙｔｉｃ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ［Ｊ１．Ｔｈｅｒｍａｌ Ｐｏｗｅｒ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ，２０１４， ４３（３）：９６—１ ｏ０． （责任编辑杜亚勤） ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｒｌｆｄ．ｃｏｍ．ｃｎ
