600MW超臨界機組深度調峰技術探析

國能太倉發電有限公司 王文彬

1 600MW超臨界機組深度調峰概述

為滿足在春節等特定時段內，電網超低負荷運行的需要，為確保開機數量滿足調峰要求，企業需要對600MW超臨界機組實施深度調峰。本文圍繞電廠運行的真實案例，探討對深度調峰技術的應用。案例中提到的電廠使用的超臨界機組的型號是N600-24.2/566/566，具體數值見表1。機組的額定出力為600MW，性能優勢較為突出，在運營過程中產生了較好的發電效益。該產品使用的汽輪機由東方汽輪機有限公司生產，多為沖動式單軸汽輪機，一臺汽輪機可供多臺加熱器使用，采用復合變壓方式來運行，運行效益顯著。

表1 600MW超臨界機組參數

2 600MW超臨界機組調峰現存問題

目前看來，對600MW超臨界機組實施深度調峰具有較高的難度，在實際工作中，工作人員多會遇到以下幾類問題。

2.1 600MW超臨界機組存在運行風險

在一些特定時段內，機組會長期處于低負荷運行狀態，如春節。此時，各段的抽汽壓力較低，相應地相鄰蒸汽壓差也會逐漸縮小，從而影響高壓與低壓加熱器的疏水壓差，使其變小，最終導致機組缺乏疏水動力，影響機組的正常運行[1]。如果上級加熱器處于低水位運行狀態，疏水調閥的開度會受到影響，通常會縮小，如此便可滿足機組水位的要求，但這一現象同時也會影響機組的疏水動力，最終抬高加熱器的水位，使機組無法順利運行。為適應水位出現這種變化，疏水調閥往往會增大開度，但這種調節往往是緩慢的，與水位變化的速度并不匹配，最終會導致機組疏水不穩定，影響加熱器的正常運行。

2.2 機組運行影響電廠經濟效益

600MW超臨界機組的運行，會顯著影響電廠的經濟效益。這一影響力與鍋爐運行效率、汽輪機熱耗這兩個參數有關。通常情況下，當鍋爐保持75%負荷狀態運行時，機組的運行效率是最高的，但隨著鍋爐負荷的逐漸降低，機組的運行質量也會逐漸下降，這是因為鍋爐溫度的降低會造成較大的熱量損失，同時為汽輪機帶來更大的熱耗，當負荷降低到一定程度時，整個機組的循環效率都會被影響，此時對機組實施深度調峰，并不會產生較為明顯的功率變化，如此便會為電廠帶來一定的成本浪費。

2.3 環境保護問題

近年來，在生態文明建設的號召下，電廠重視環境保護。環保主管部門對電廠的尾氣排放量提出了明確的要求，為響應這一要求，電廠在內部裝設了完善的脫硫設施，并改造了鍋爐尾部的受熱面，這有助于降低電廠對二氧化硫、氮氧化物等物質的排放[2]。但目前看來，600MW機組運行負荷的變化，對電廠尾氣排放量造成的影響仍然無法規避，機組以低負荷狀態運行時，電廠尾氣排放的濃度有所上升，長此以往破壞生態環境，因此電廠有必要做好600MW超臨界機組深度調峰工作，盡可能提升電廠的環保效益。

3 600MW超臨界機組深度調峰技術優化方法

針對600MW超臨界機組在調峰過程中，容易出現的問題，本文列舉了以下幾點優化方法，以供相關人員參考。

3.1 設計原則

本次案例使用的超臨界機組有著22kV的發電機額定電壓，容量為667MVA，同時還有著17495V的額定電流，滿足超臨界機組的運行要求。該臨界機組鍋爐由東方鍋爐廠設計，屬于變壓直流型機械設備，型號為DG1900/25.4-Ⅱ型。該裝置設有脫硝裝置，運行過程中可借助平行擋板等部件，調節鍋爐運行的具體溫度，使其符合電廠運營的要求，同時令通風變得更為平衡，避免引發一系列的生產問題。

設計過程中，工作人員選用了混合類煤，對超臨界機組實施優化設計。經計算，發現其加熱量已經達到了22600KJ/kg，并產生了237.6t/h的熱量消耗。

該超臨界機組使用的調溫方式如下，通過調節中間點溫度，配合一、二級減溫水，調節過熱氣溫，對于再熱氣溫，借助裝設在設備尾部煙道的擋板來調整。鍋爐運行主要使用帶基本負荷并參與調峰的方式完成調節。設計人員結合電廠的實際需求，對機組實施了進一步的優化設計，設置了“雙進雙出”型的鋼球磨煤機直吹式制粉系統，實踐證明該系統性能優勢，運行效益突出，滿足電廠的運行要求。

3.2 具體做法

在實際工作中，工作人員針對以下系統，完成了深度調峰工作。

一是煙風系統。在正式開始深度調峰之前，工作人員必須查看鍋爐，降負荷過程中鍋爐協調控制下確?？傦L量大于30%，正常運行時爐膛氧量在3.5%左右，低負荷時正偏置，適當提高爐膛氧量。當機組運行負荷下降至200MW時，增大兩臺動葉可調軸流送風機開度保證在合理范圍內，保證氧含量在8%以上，保證送風機開度，控制好送風機出口的風壓，可通過調整小燃盡風，對二次風門開度實施進一步的調整，確保二次風箱壓力合格。

同時，要注意一次風壓，確保運行制粉系統一次風壓一次風量正常，磨煤機出口溫度、電流、磨碗差壓正常，沒有堵煤、出力不足等現象出現，保證制粉系統出力可靠穩定。要注意爐膛負壓以及燃燒情況，設定爐膛負壓在-60左右，保證兩臺入口導葉可調軸流引風機調節正常，調整送、引風與一次風機時，工作人員還應控制好兩臺風機設備，確保其出力是均衡的，避免風機突然失速。這一環節中，應重點控制好風機振動的頻率，以及風機軸承的溫度，確保其符合要求。

實際上，如上工作過程中，在機組負荷降低到250MW時，工作人員應監控機組的運行狀況，采用相應的裝置，如空預器密封間隙調整裝置，通過相互配合的方式，調整控制柜的運行，分析其運行數據產生的變化。當發生電流擺動等問題時，還應采用有效的措施處理機組，控制其負荷數值到合理范圍內，當負荷數值趨近穩定后，可調整空預器的位置，完成整個處理流程。

二是制粉系統。在深度調峰過程中，工作人員在制粉系統的防爆裝置、防燒裝置與燃燒器等部位，觀察到故障問題。因此，在實施深度調峰過程中，工作人員應密切監視鍋爐內部是否出現著火情況，應調整好爐膛的負壓，一般來講將負壓的波動控制在正負100Pa以內較為合適。若期間火焰閃動得較為明顯，還應采取設油方式進行助燃[3]。在深度調峰期間，為避免燃燒調節波動幅度過大，工作人員應使用滑壓方式，將負荷控制在合適的范圍內，同時還應盡可能緩慢地調節燃燒幅度。

目前，受煤種等因素的影響，180MW負荷下機組的煤量位于90～100t/h，為調整風粉的濃度，控制系統燃燒的穩定性，工作人員可適當調低下層磨的出力，一般來講兩臺磨的出力是不能低于35t/h的，中層磨的出力控制在25t/h左右較為合適的，三臺磨煤機在運行過程中，將磨粉管一次風速控制在22～28m/s較為合適，否則工作人員應停運其中一臺機器，維持其他兩臺磨機正常運行，如便可將一次風壓母管壓力控制在7.5kPa以上。

日常工作中，電廠各值班人員應多觀察制粉系統風壓、風速、溫度等參數，確保正常。一旦制粉系統運行出現問題，值班人員應立即將相應的情況上報給上級部門，通知點檢。調峰過程中，工作人員應集中精力穩定地調整風機，避免風機出現大幅度的負荷波動，同時還應操控一臺磨煤機，將其保持在暖磨狀態?？梢罁品巯到y在調峰前的運行情況以及上煤情況，設置備用設備和煤，避免出現斷煤、燃燒惡化等一系列的問題，確保機組燃燒具有高度的穩定性。

三是給水系統。調峰過程中，工作人員應多觀察給水系統的運行狀態，同時還應觀察汽溫調節系統的運行狀態，避免出現缺水、超溫、汽溫驟降等一系列問題。待機組負荷降低到300MW左右時，工作人員應依據負荷變化幅度，降低機組的主、再熱汽溫，待負荷降低到180MW時，還應將汽溫調整在550oC左右。若降低機組運行負荷較為困難，工作人員也可選擇降低機組的真空，此舉的主要目的是降低機組運行中產生的耗汽量。

在機組負荷降低到180MW左右時，361閥門（或稱為3A閥）的開啟會受到分離器出口壓力邏輯以及主汽壓力的閉鎖限制，加之機組處于低負荷運行狀態，若工作人員選擇在此時調節給水系統，鍋爐儲水罐壓力常會在短時間內高于給水壓力，進而導致機組斷水。為解決上述問題，工作人員有必要調整主給水旁路門，同時還應調整給水電動門，將開度控制在10%～20%，此外還應操控好給水量，應控制在600t/h較為合適，同時要保持5oC的過熱度，即可將系統維持在干態運行狀態。

工作人員應觀察兩臺小機轉數的升降情況，當數值降到3000pm以下時，汽泵再循環門處于全開狀態，此時主給水旁路門會關閉到40%以下，若仍無法保證過熱度，工作人員可通過開啟高低壓旁路，控制主蒸汽壓力到合適狀態下，一般來講控制在7.5～8.0MPa即可，可滿足閥門的開啟條件。在此基礎上，工作人員還應控制好系統的給水量，將單側電磁閥的開啟程度控制在5%～10%，如此便可令儲水罐的水位達到平衡，確保鍋爐能夠在潮濕的狀態下維持良好運行。

3.3 注意事項

需要注意的是，在應用如上方法優化600MW超臨界機組的過程中，工作人員應關注機組運行的設計情況，把控好各項技術要點，將機組調整至最佳工作狀態，確保深度調峰的順利完成。

一是汽機調整。軸封、氫冷器與定冷水系統在600MW超臨界機組的運行過程中，發揮著重要的作用。工作人員應加強對氫冷器冷卻水量的控制，應為其賦予一定的限制參數。可適當開大設備的旁路，將氫溫控制在良好的狀態下，同時還應關注定冷水溫的數值是否正常，一般來講不宜低于42oC。需要注意的是，在這一環節中工作人員應加強對汽輪機、小機TSI的監控，分析各項參數是否正常，應重點控制好賬差、軸向位移、振動三個參數，確保其是在規定好的范圍內。若調峰期間機組出現了斷煤、燃燒惡化等一系列問題，輔汽壓力往往會有大幅度的下降，若惰化蒸汽無法保障，工作人員應立即啟動電泵、并泵等裝置。

二是發電機控制。工作人員有必要監視發電機的參數，確保其電壓時刻處于規定的范圍內。一般來講，應重點加強對6kV母線電壓的控制，觀察其是否高于5.8kV，如果高于5.8kV應采取一定的技術手段來調整。在對系統實施減負時，有必要調整好閉式水系統，確保介質溫度的升高速度，滿足相應技術規程的要求，同時還應確保發電機使用的母線電壓不低于技術規程的要求[4]。

三是除灰脫硫。對于電廠而言，在日常運營中做好除灰脫硫工作至關重要，與電廠的環保效益、社會效益息息相關。在深度調峰過程中，工作人員應觀察機組的運行狀態，若機組已經出現了熄火現象，應立刻操控相對應的除塵高壓控制系統退出，確保低壓控制系統與氣化風系統運行狀態良好，之后操控各灰斗保持穩定運行狀態。若機組燃燒現象繼續惡化，工作人員需使用油槍進行穩燃，在獲得班組長許可的前提下，工作人員可操控高壓控制系統退出運行，保持其他系統繼續運行，最后完成整個除灰脫硫工作。

4 結語

綜上所述，在社會經濟蓬勃發展的時代背景下，電網的峰谷差日益擴大，對超臨界機組實施深度調峰關乎電網的用電質量，關系著發電廠的經營效益，也關系著大眾的用電體驗。因此在今后工作中，相關工作者應就深度調峰技術要進一步探索，將其作用最大化發揮，提升機組運行質量，促進電廠進一步發展。