高海拔地區660MW超超臨界煤電機組深度調峰試驗解析

劉增春 劉江濤

摘? 要：青海省春夏季節新能源電量居多，對于給定負荷較小的火電機組來說深度調峰是其唯一出路。為此，海拔高度2 366 m（大氣壓73.7 kPa）的某火電廠為了滿足深度調峰的要求做了大量試驗。該文主要從準備工作、試驗階段加以論述。

關鍵詞：試驗過程;試驗條件;汽輪機

中圖分類號： TK221? ? 文獻標志碼：A

1 機組簡介

超超臨界變壓運行直流鍋爐采用П型布置、單爐膛、四角切圓燃燒方式，爐膛采用垂直上升和螺旋管膜式水冷壁、一次中間再熱、調溫方式除煤/水比外，還采用煙氣出口調節擋板、燃燒器擺動、噴水減溫等方式。汽輪機是一次中間再熱、兩缸兩排汽、單軸、間接空冷凝汽式汽輪機。

2 試驗過程

2.1 試驗目的

通過低負荷穩燃試驗、燃燒調整、邏輯優化等試驗手段，確定深度調峰的可行性，提供機組適應于深度調峰的長期低負荷鍋爐運行方式。在此基礎上優化機組CCS，確定深度調峰的各項邊界工況。

2.2 試驗條件

試驗條件有13個。1）機組嚴密性檢查合格，無明顯漏點。2）汽機真空系統、氫系統嚴密性符合設計要求。3）確定試驗機組系統已與其他非試驗系統隔離。4）確認各主、輔機能正常運轉并滿足試驗要求，具備試驗條件。5）機組協調等主要運行控制系統能正常投入。6）主要運行參數測量一次元件應經過校驗，DCS顯示正常。7）提供試驗用煤的工業分析及元素分析，試驗用煤保持相對穩定并符合標準。8）機組油槍可靠備用，運行正常，具備緊急備用投入條件。9）機組沒有較大缺陷，主保護、重要輔機保護投入，不影響機組正常升降負荷。10）試驗前已經完成鍋爐全面吹灰。試驗期間，不吹灰、不進行任何干擾工況的操作[2]。11）試驗開始前，鍋爐運行持續時間大于72 h，正式試驗前的12 h中，前9 h鍋爐負荷不低于機組額定負荷的75%，后3 h鍋爐應維持預定的試驗負荷，每種工況試驗持續時間2 h～4 h，試驗期間主要運行參數保持在允許波動范圍內。12）試驗前確認廠用電源切換正常，切至工作電源。試驗前確認柴發可以正常啟動。13）試驗前，已經向運行人員進行安全技術交底，要求運行人員對試驗中的敏感測點加強監視。

2.3 試驗內容

機組40%～50%額定負荷區間內的燃燒調整即磨煤機出口風粉速度調平與標定、風煤比調整試驗、加載力調整試驗、磨出口溫度調整試驗、磨投運方式調整試驗、鍋爐配風調整試驗、運行氧量調整試驗、二次風門優化調整試驗[1]。200 MW負荷下穩燃試驗、負荷變動試驗。

3 試驗注意事項

深調全過程中密切監視火檢信號及火焰電視，如有火檢波動則停止降負荷，經調整火檢信號穩定后再繼續降負荷。當燃燒有明顯減弱的趨勢時，如氧量明顯上升，主汽壓下降較快，爐膛壓力波動達到±200 Pa，火焰有閃爍現象時，應投油穩燃，然后通過減小磨煤機一次風量、提高磨煤機出口溫度，增加磨煤機加載力、提高磨煤機出力等措施進行穩燃。當爐膛壓力波動超過±500 Pa，且有明顯的滅火征兆時，嚴禁投油穩燃，防止滅火放炮。機組深調期間如果磨煤機火檢波動，應將燃燒器擺角維持在水平位置。

低負荷或燃燒不穩定時盡量避免磨煤機啟停操作，減少擾動，必須進行制粉系統啟停時，應在鍋爐工況穩定時或投油助燃后進行。精細化調整鍋爐燃燒系統，保證合適的煤粉細度、過量空氣系數，保證充分燃燒，嚴防尾部煙道發生二次燃燒的惡劣事件。加強對制粉系統的監視調整，防止斷煤、堵磨。低負荷情況下加強空預器吹灰，保證空預器扇形板正常投入，加強鍋爐金屬壁溫監視，發現異常立即停止試驗，查明原因并消除隱患后方可繼續試驗。如果一次調頻變化率較大，應防止鍋爐主控指令突然大幅降低，煤量劇減，鍋爐燃燒不穩，必要時可切除一次調頻、AGC。如果爐膛負壓達到鍋爐MFT動作值但保護拒動且爐膛壓力波動幅度繼續增大，應立即手動MFT[3]。當爐膛己經滅火或己局部滅火并瀕臨全部滅火時，嚴禁投油。鍋爐滅火后，要立即停運輕油系統及確認制粉系統全部停運，嚴禁用爆燃法恢復燃燒，重新點火前必須對鍋爐充分通風吹掃。

4 試驗過程

負荷330 MW時，通過調節每臺磨煤機4個出粉管可調縮孔來保證各出粉管風速一致，保持在30 m/s。做配平試驗時一定要保證單臺磨煤機的風量、加載力、分離器頻率、給煤機煤量不變。找到每臺磨煤機的最佳運行工況，保證燃燒穩定。試驗前修改鍋爐對應的邏輯。降負荷至300 MW以下時，負荷率改至11 MW/m，投入空預器連續吹灰。并且投入鍋爐暖管系統，并將儲水箱至一級減溫水系統電動門、調門打開（暖管系統投入完成的標志為儲水箱液位不漲，暖管系統溫度維持緩慢上升狀態至≥250 ℃穩定）。暖管系統入口手動門開啟半圈手動節流，控制最小流量。如果期間過熱度正常的情況下，儲水箱液位>3 m，則關閉暖管系統電動門。嚴密監視中間點過熱度在10 ℃～40 ℃，嚴防過熱度過低，儲水箱水位高鍋爐MFT動作。

加強監視汽輪機上下缸溫差、脹差、軸向位移等主要參數的變化，發生異常變化時立即停止試驗，調整正常后方可繼續試驗。盡量保持下層磨煤機集中運行，至少維持連續3臺及以上制粉系統運行，最好為A+B+C制粉系統運行方式，出力均勻分配，保證鍋爐燃燒中心集中。當給煤機出力過低時，應當注意切換為2臺磨煤機運行方式，以保證燃燒器煤粉濃度。首次在低負荷工況下制粉系統啟停時，應在鍋爐工況穩定時或投油助燃后進行。加強對燃燒系統的監視調整，總風量要按照規程參照經濟氧量上限控制，一、二次風量配比要適當，一次風量不宜過大，要保證一定的煤粉濃度，一、二次風壓要同步調整。根據曲線，控制二次風/爐膛差壓合適。機組負荷在300 MW以下時逐漸緩慢退出一臺汽泵，保持3 000 rpm備用，操作過程中嚴密監視煤水比和給水流量。將機組輔汽由四抽供氣自動切為冷再供汽，確保輔助蒸汽壓力不低于0.75 MPa，確保輔汽溫度>300 ℃，如果輔汽聯箱壓力低，則適當關小鍋爐一、二次暖風器汽源調門開度。

解除機組AGC，第一階段降負荷至264 MW，第二階段降負荷至200 MW，檢查總煤量、給水量下降，水煤比保持不變。負荷降至220 MW時將軸封供汽逐漸倒至輔汽接帶。降負荷至30%以下時，主汽閥采用單閥控制方式，負荷繼續下降時給水流量會低于MFT動作值552.7 t/h，試驗前要將給水流量保護定值修改為450 t/h，給水流量下降過程中加強對水冷壁壁溫的監視，如水冷壁短時間內上升超過20 ℃或水冷壁壁溫達到450 ℃，應停止試驗。降負荷過程中過熱度不得低于12 ℃。注意爐膛出口煙溫低于500 ℃時，根據溫度變化率暫停機組深度調峰。深度調峰期間總風量不低于900 t/h時，如需降低風量應緩慢操作。如果尾部煙道發生輕微二次燃燒，排煙溫度不正常升高20 ℃以內時，應立即檢查各段煙溫，判斷二次燃燒部位并投入連續吹灰。如果尾部煙道發生嚴重二次燃燒并威脅設備安全時應立即停爐。停爐后停運送、引風機，保持空預器運行，密閉各風煙檔板并連續對空預器吹灰。待二次燃燒現象消除，煙道溫度不再上升并穩定下降時，可以緩慢調節風、煙檔板，進行必要的通風冷卻和吹掃。

在200 MW時由于給水量較低，一定要監視好各受熱面壁溫。防止壁溫超限。如璧溫上漲明顯應采取降低過熱度或調整給水量偏置等方式進行調整。深度調峰期間，給水流量的調整應緩慢進行，防止給水流量大幅波動。磨煤機的風煤盡量不變，觀察各磨煤機的火檢，煤量下降過程中，磨煤機的風量可手動控制，盡量靠近試驗前煤量和風量的試驗比例，提高出口溫度。加載力調整不但要參考煤量，還要參考石子煤的排放和磨煤機的振動。一定要監視好磨碗差壓，防止堵磨。分離器頻率盡量保持不變，根據試驗前煤粉細度的要求設定分離器頻率。負荷264 MW穩定一段時間后，繼續向200 MW降，此時一定要監視磨煤機的火檢，當一臺磨煤機的火檢開關量消失后立即投油穩燃。由于此時給水量比低，應退出一臺汽泵運行并保持3 050 r/m備用。在退汽泵的過程中要監視運行汽泵的流量在290 t/h以上。防止汽泵給水流量低于290 t/h再循環開度小于85%導致汽泵跳閘。

降負荷至200 MW過程中，根據磨煤機出力調整二次風門（20 t/h～50 t/h給煤量對應30%～50%的小風門開度），將未投運的制粉系統二次風門關至10%。僅油槍投入時，燃油二次風門AB、CD開度為40%。低負荷為維持二次風差壓，盡量將高低位燃盡風開度關小，逐漸將燃盡風關小至10%，將二次風差壓提高至0.6 kPa以上。如脫硝煙溫降低至300 ℃，應停止降負荷，增加燃料調整燃燒或提高火焰中心提高煙溫，待煙溫回升后再繼續降負荷。

機組深度調峰期間控制主、再熱汽溫在550 ℃以上，如汽溫降低至550 ℃以下時保持機組負荷穩定，調整恢復主、再熱汽溫至550 ℃以上再繼續降負荷，在汽溫降低時嚴密監視汽輪機振動、膨脹、差脹和軸向位移等各項參數。降負荷過程中要監視好一次風壓，必要時增開備用磨一次風通道，防止一次風機發生搶風和失速。低負荷工況中，機組單側二次風量200 t/h～300 t/h，因測點設備特性，處于低流量時檢測不到流量，有可能由300 t/h跳變為0，導致風量低觸發MFT。應提高機組風量，避開測量死區，將增加的風量由燃盡風處排入爐膛。降負荷過程中應控制分離器壓力維持在13.5 MPa（±0.2MPa）。

凝結水泵最低轉速不低于850 rpm，凝結水泵出口壓力不低于1.0 MPa，當凝泵出口流量接近400 t/h時，開啟凝結水泵再循環調門保證流量>400 t/h。凝結水泵轉速或出口壓力接近下限時，及時將凝泵變頻調節除氧器水位切手動，利用除氧器上水調門調節除氧器水位。在此期間確保凝汽器、除氧器水位正常。鍋爐一、二級低溫省煤器投入時保證低溫省煤器凝結水壓力不低于0.7 MPa，利用低溫省煤器旁路調門進行調節，二級低溫省煤器出口煙溫降至103 ℃以下時，停運低溫省煤器增壓泵。提高低溫省煤器系統凝結水側壓力>0.7 MPa，關閉低溫省煤器至6號低加進、出口電動門，啟動一、二級低溫省煤器再循環泵，減小深調期間煙溫過低帶來的低溫腐蝕且防止一、二級低溫省煤器內部汽化，見表1[1]。

不同的總燃料量，對應不同的總風量，總風量過低會導致火檢波動、燃燒不穩等一系列問題，主控與總風量要匹配調節見表2。

給水調節，主要依據因素有機組負荷、過熱度、主再熱蒸汽溫度，防止煤多水少導致受熱面超溫，防止煤少水多使汽水分離器出口溫度降到471 ℃觸發鍋爐MFT，給水控制見表3。

鍋爐主控最終體現的是總煤量，總煤量不能快加、快減，總煤量過調會引起過熱度正向和變化率加快，不及時控制會導致受熱面超溫，總煤量調節滯后會引起主再熱蒸汽溫度長時間過低，影響機組運行的經濟性。負荷指令對應鍋爐主控指令函數見表4。

自動控制最小值。為防止過調，機組給水流量、一次風壓、總風量、單臺磨煤機出力、總煤量、一次風機、送風機、引風機需要設置最小值。總風量下限設定為600 t/h。給水流量下限修改為500 t/h，MFT值由552.7 t/h改為450 t/h，單臺磨煤機最小出力為15 t/h。一次風壓下限值為6 kPa。總煤量下限為85 t/h。送風機動葉最小20%，一次風機動葉20%，引風機動葉5%。

參考文獻

[1]劉江濤.高海拔地區660MW超超臨界煤電機組直流П型鍋爐運行調整淺析[J].環球市場，2019（9）：366.

[2]劉新東，陳煥遠，姚程.計及大容量燃煤機組深度調峰和可中斷負荷的風電場優化調度模型[J].電力自動化設備，2012（2）：95.

[3]楊學良.300MW機組深度調峰存在的危險及防范[J].電力安全技術，2009（9）：10.