1000MW超超臨界機組深度調峰斷煤處理及預防

摘要：隨著新能源電力的不斷發展，大容量燃煤發電機組調峰輔助服務需求劇增。當前，華東電網1 000 MW超超臨界機組40%額定出力調峰已常態化，但大容量機組低負荷運行期間鍋爐燃燒不穩定，在異常天氣情況下易發生給煤機斷煤異常，極易造成機組非計劃停運。現就某1 000 MW超超臨界機組深度調峰期間，受極寒天氣影響，一臺給煤機入口凍煤堵塞導致兩次斷煤事故的成功處理經驗進行總結，為燃煤發電機組處理和防范深度調峰期間給煤機斷煤提供經驗參考。

關鍵詞：深度調峰;斷煤;安全運行

0 引言

2020年9月，中國在聯合國大會上向世界宣布了2030年前實現碳達峰、2060年前實現碳中和的目標。截至2020年底，全國可再生能源發電累計裝機容量9.34億kW，同比增長約17.5%，占全部電力裝機的42.5%，其中水電裝機3.7億kW（其中抽水蓄能3 149萬kW），風電裝機2.81億kW，光伏發電裝機2.53億kW，生物質發電裝機2 952萬kW[1]。可再生能源裝機容量的不斷增大，對傳統燃煤發電機組的輔助調峰服務提出了新的要求。同時，隨著電力市場煤電供需的變化，燃煤機組大量摻燒經濟煤種，低負荷時制粉系統運行方式薄弱，加之摻燒經濟煤種，鍋爐燃燒穩定性變差，此時給煤機斷煤將對機組運行安全造成不利影響，嚴重威脅電網供電安全穩定性。因此，正確處理和防范機組深度調峰期間給煤機斷煤異常，是保障機組安全運行和電網供電電源可靠的重要舉措。

1 設備概況

某電廠2臺1 000 MW機組，鍋爐為哈爾濱鍋爐廠有限責任公司設計制造的超超臨界變壓運行直流爐，型號為HG-3077/28.25-YM4，鍋爐采用П型布置、單爐膛、一次中間再熱、低NOx主燃燒器和高位燃盡風分級燃燒技術，反向雙切圓燃燒方式，爐膛為內螺紋管垂直上升膜式水冷壁，帶循環泵啟動系統。制粉系統采用中速磨正壓直吹式系統，每爐配6臺磨煤機。鍋爐共布置3層油槍，全爐共24支機械霧化式油槍，油槍的總輸入熱量為20%B-MCR工況下輸入熱量，用于鍋爐點火和低負荷穩燃，每支油槍均配有高能點火裝置。汽輪機為上海電氣集團股份有限公司生產的超超臨界、一次中間再熱、反動式、單軸、四缸四排汽、單背壓、凝汽式汽輪機，型號為N1050-27/600/610。發電機為上海電氣集團上海電機廠有限公司制造的THDF-125/67型三相交流隱極式同步發電機。

2 事故經過及處理過程

2.1 ? ?磨煤機原煤倉加倉方式

此次深度調峰期間采用C、D、E三套制粉系統運行方式（C、D、E倉平5與印尼褐煤摻燒，比例為1：1.2），煤種煤質如表1所示。

2.2 ? ?事故過程及操作

（1）某日15：10，2號機組深度調峰，機組負荷395 MW，C、D、E制粉系統運行，總燃料量162 t/h，給水流量1 007 t/h，總風量1 618 t/h，C磨煤機煤量59 t/h，C給煤機電流3.3 A。（2）15：12，C給煤機電流快速上升，最大至6.3 A，給煤機煤量由58 t/h逐漸下降至20 t/h，立即手動投運CD層1、3、5、7號角油槍穩燃。20 s后下煤恢復正常，C給煤機電流恢復至3.3 A。立即安排人員就地檢查，并通知檢修專業配合檢查。（3）15：24，就地檢查未發現明顯異常，鍋爐燃燒穩定，逐步退出CD層各角油槍。（4）15：28，C給煤機電流再次快速上升至6.3 A，給煤機煤量由58 t/h逐漸下降至0，給煤機電流維持在5 A左右，立即恢復投入CD層1、3、5、7號角油槍穩燃，安排人員就地檢查。（5）15：30，將機組控制方式切至TF，D、E給煤機煤量瞬時達87 t/h，降低給煤量至80 t/h。監盤人員發現E磨煤機入口一次風量由125 t/h逐漸降低，立即降低E給煤機煤量至65 t/h，熱風調門開至90%，分離器頻率降至16.5 Hz，增加一次風壓吹通后，E磨煤機入口一次風量逐漸恢復正常。（6）15：33，聯系調度結束機組深度調峰。啟動B磨煤機正常，逐漸增加機組負荷。隔離C給煤機，通知鍋爐檢修專業處理給煤機入口堵煤。（7）16：04，機組負荷升至480 MW，啟動A磨煤機運行正常，逐步退出CD層油槍。（8）16：37，鍋爐檢修告C給煤機入口被凍煤堵塞，已清理完畢，啟動C磨煤機。（9）16：47，檢查C磨煤機運行正常，機組各參數穩定，投入2號機組AGC。

異常處理主要參數如圖1所示。

3 事故處理操作總結及經驗反饋

3.1 ? ?深度調峰斷煤操作總結

（1）發現給煤機斷煤，立即投入對應層油槍，確保燃燒穩定。（2）將機組控制方式切至TF，視磨煤機運行情況調整給煤機煤量，防止運行磨煤機堵煤。（3）全開斷煤磨煤機冷風調門，全關熱風調門和熱風插板門，控制磨煤機出口溫度在跳閘值以下。（4）結束機組深度調峰，啟動備用磨煤機，增加機組負荷，增強爐內燃燒穩定性。（5）油槍投運后及時通知除灰專業調整電除塵運行方式。（6）通知檢修人員協助給煤機斷煤處理。（7）恢復四套制粉系統運行穩定后逐步退出各角油槍。

3.2 ? ?深度調峰斷煤經驗反饋

（1）機組深度調峰時，燃燒穩定性差，一旦出現制粉系統斷煤或跳閘，應以穩定燃燒為首要任務，果斷投入油槍穩燃，兩爐膛至少對角投入4支油槍，視磨煤機火檢情況，必要時增投油槍，油槍投入后及時開大油燃料風，增強油燃燒強度。（2）深度調峰過程出現燃燒不穩定時，應主動將安全關口前移，及時結束深度調峰，增加機組負荷，提高爐內燃燒穩定性。（3）給煤機高出力斷煤時，應及時將機組切至TF控制方式，避免協調方式下運行磨煤機短時煤量增加較多造成運行磨煤機堵煤。磨煤機有堵煤跡象時，應快速減少給煤量，降低分離器轉速，增大一次風量進行吹掃，避免事故情況下按常規方式緩慢操作。（4）機組控制方式AGC、CCS、TF等投切時，操作前后應觀察各系統參數無異常，穩定一段時間后再繼續操作，出現異常時，待原因查清后再繼續操作。（5）運行中出現制粉系統斷煤或跳閘需要緊急啟動備用制粉系統時，優先考慮啟動相鄰層有磨煤機運行且煤量大于50 t/h的制粉系統，若為隔層制粉系統啟動，應做好點火能量強制，防止啟動后點火能量不滿足跳閘。（6）鍋爐油槍投入后及時進行空預器吹灰，防止低負荷煤油混燃不充分，引起二次燃燒，并通知除灰專業調整電除塵系統運行方式。（7）正常運行給煤機電流在4 A以內，此次給煤機入口凍煤卡堵電流上升至5 A以上，運行中應加強給煤機電流監視，發現給煤機電流不正常變大，立即派人帶上工具就地檢查給煤機運行情況，并做好給煤機斷煤處理準備。同時建議給煤機電流大于4.5 A時進行語音報警，以提醒監盤人員加強關注。（8）目前，機組深度調峰調用不易預測，深度調峰調用時入爐配煤方式無法及時調整，建議在深度調峰時進行相應油槍試投，保證各角油槍可靠備用。（9）深度調峰斷煤時應采用油槍程控層投功能，減少油槍投運間隔時間和監盤人員事故情況下操作量。（10）加強各崗位人員培訓，提高應對低負荷事故處理能力，做到事故處理時指揮得當，分工明確，操作到位，各崗位間協調配合。

3.3 ? ?深度調峰斷煤預防措施

（1）加強上煤系統各設備運行維護，防止碎煤不徹底或有異物進入原煤倉內，影響原煤倉下煤。（2）保證原煤倉旋轉清堵裝置可靠備用，在長期摻燒高水分煤種時，原煤倉易出現棚煤引起給煤機斷煤，可考慮在原煤倉加裝振動器，這是當前解決原煤倉棚煤最有效的方式。一般情況下，將振動器安裝于原煤倉高度2/3的位置效果較佳。（3）做好入爐煤摻配時的水分控制，面對異常天氣情況，各專業應加強對上煤情況的了解，提前提醒巡檢人員、監盤人員可能出現的異常情況，做好相關的事故預想，同時控制好集控室內人員，保證異常情況下人員充足。（4）加強煤場取煤配煤管理，控制好入爐煤水分。冬季露天煤場底層煤含水量較大，容易發生凍結，應提醒燃運部門，避免取凍煤進行摻配。凍煤進入原煤倉易造成給煤機入口管堵塞，影響機組運行安全，同時清理凍煤的難度也較大。

4 結語

通過不斷總結深度調峰期間的斷煤處理經驗，提高運行人員的處理水平，同時，加強上煤管理和優化配煤摻燒方式，極大地減少了機組深度調峰期間斷煤異常，有效保障了機組運行安全。

[參考文獻]

[1] 國家能源局關于2020年度全國可再生能源電力發展監測評價結果的通知：國能發新能〔2021〕31號[A].

收稿日期：2021-07-19

作者簡介：楊學平（1985—），男，云南昆明人，助理工程師，從事電廠集控運行工作。