火电厂集控运行中低负荷运行稳定性提升技术研究

引言：电力系统调峰需求不断增加，火电机组作为电网主力承担着重要的调峰任务，受技术限制，传统火电机组最小稳定负荷普遍在 40%-50% 运行时，火电机组面临燃烧不稳定、主蒸汽参数波动大、系统响应滞后等 。结果表明，该技术体系能显著降低机组最小稳定负荷，提高主蒸汽参数控制 组深度调峰能力，实践证明该技术方案实现了火电机组深度调峰与安全经济运行的有机统一 ，为大容量火电机组参与电力系统调峰提供了可靠技术保障。

1.分析火电厂集控运行

现代大型火力发电厂大多使用集中控制运行技术。通过采用单位式机组的管理模式，我们能够对蒸汽涡轮机、燃烧器等运转装置实施集中操作，也就是每台发电机配备燃烧器与蒸汽涡轮机，并实行一体化操控。借助电脑科技，我们可以提升制造过程的自动化水准，从而达到对燃煤电站的自动化管理。这种方式代表着当代工业科技与电脑技术的完美融合，显著增强了燃煤电站的运作效能，特别是使用电脑科技对生产流程进行调控的方法，进一步增强电力产出的自动化特性。运用电脑的主板处理器，配合网络的数据连接能力，实现了对于机器的远距离操控，可对机器的工作状态进行实时的监测，迅速识别出机器工作当中的问题。一般而言，为确保体系的安全运行，每个机组都会设立相应的人员职位进行监管。

2.分析火电厂集控运行中低负荷运行稳定性提升技术

2.1 分析燃烧系统优化控制技术

对于火电机组负荷工况下燃烧不稳定的问题，需要加强燃烧系统动态化控制的技术，这项技术主要是根据燃烧特性建立起负荷—风煤比模型，在35%负荷下将二次风速调整至 18m/s ，维持合理火焰形态；改进磨煤机出力控制策略，实施“少磨多开”运行模式，确保每台运行磨煤机负荷率保持在 65%以上，提高了煤粉细度与均匀性；优化燃烧器摆动逻辑，扩大燃烧器可调范围，使低负荷下燃烧器角度调整更加灵活；利用火焰监测系统实时分析火焰形态与强度，结合炉膛温度场分布，自动调整一二次风配比与燃烧器开度，有效解决了炉膛压力大幅波动问题，波动幅度从±150Pa 降至±60Pa，显著改善了锅炉燃烧稳定性，为机组安全稳定运行奠定基础。

2.2 分析汽水系统协调控制技术

机组汽水系统在低负荷状态下不平衡导致主蒸汽参数波动较为严重，因此需要开发汽水系统多参数协调控制技术，该技术构建了基于负荷变化率的给水流量前馈补偿模型，在35%负荷工况下实现给水量与蒸汽量精确匹配，汽包水位波动幅度降低 40% ；研发了主蒸汽压力—给水流 变量解耦控制算法，减小了二者之间的干扰，蒸汽压力波动幅度从 ±r 0.6MPa 降至±0.25MPa；改进了过热器减温水系统响应特性，采用分级精确调节策略，结合过热器金属壁温监测信号，实现主蒸汽温度在低负荷下的精准控制，温度偏差从±15℃降至±5℃；优化了疏水系统控制逻辑，避免了低负荷下蒸汽管道积水现象，提高了系统安全性。汽水系统协调控制技术解决了主蒸汽参数大幅波动问题，为机组低负荷稳定运行创造了条件。

2.3 分析DCS 参数自适应调整技术

DCS 控制系统在低负荷工况下参数不匹配问题成为了制约机组稳定性的瓶颈，为了突破该瓶颈，可以研发负荷自适应参数调整基数，该技术建立了基于机组负荷的控制器参数自动调整机制，在 35%负荷下将主汽压力控制器比例增益调整为额定工况的1.6 倍，积分时间延长 30% ，微分时间减少 50% ，提高了控制系统对负荷扰动的响应速度，开发了模糊—神经网络结合的智能控制算法，根据系统实时响应特性动态调整PID 参数，使控制系统在低负荷工况下保持最佳控制性能；优化了汽温调节、炉膛负压等关键回路的控制逻辑，添加了补偿环节和前馈控制，降低了系统环节间的干扰；改进了协调控制系统结构，引入了基于模型预测的控制策略，提前识别系统波动趋势并进行预调节。

2.4 分析关键技术实施方案

火电机组低负荷稳定性提升可以采取分布式实施的方式，根据单项优化-系统联调-整体优化的顺序进行，燃烧系统优化首先通过调整风煤比参数，在负荷率为35%时，一次风速控制在8.5m/s，二次风速维持在 18m/s ，确保了煤粉携带与燃烧稳定性。汽水系统协调控制于停机大修期间实施，主要升级了减温水系统控制逻辑，并在数据采集系统中增加了过热器壁温监测点 12 个，为温度均匀性控制提供数据支撑。DCS 参数自适应调整技术实施难度最大，需修改控制系统底层逻辑，采用了主汽压力、炉膛负压、给水流量三个关键控制回路的分阶段调试方案，这些参数在35%负荷下比额定负荷时有显著差异，例如主汽压力控制器P 值增大 60% ，I 值增加 30% ，实现了低负荷下更快的响应速度。

总结：总而言之，在电网调峰需求日益增长背景下，本研究针对火电机组低负荷稳定性问题，开发了智能化燃烧调整策略、汽水系统解耦控制方法和负荷自适应参数优化技术，把最小稳定负荷降至，主蒸汽参数波动降低。实现了火电机组深度调峰与安全经济运行统一，为大容量机组参与电网调峰提供技术支撑，未来将探索人工智能在火电机组调控中的应用。

参考文献：

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