淺談1000MW超超臨界機組30%額定負荷深度調峰

紀翾

（國家能源集團諫壁發電廠，江蘇 鎮江 212006）

在“碳達峰、碳中和”背景下，新能源將逐漸成為我國能源發展的主流。在江蘇，新能源裝機占全省總裝機容量的比重日益增加，電力系統調峰平衡的形勢將越來越嚴峻。與新能源相比，煤電具有較好的調節性能。在未來的時間里，燃煤機組的深度調峰將成為一個新常態。對于這一情況，如何在深度調峰中保證機組安全穩定運行顯得尤為重要。在此對某廠1000MW機組30%深調實踐過程進行分析。

1 機組簡介

某廠1000MW超超臨界燃煤發電機組，鍋爐采用上海鍋爐廠生產的1000MW超超臨界直流鍋爐，型號為SG-3040/27.56-M538。單爐膛塔式布置形式、一次中間再熱、四角切圓燃燒的鍋爐。汽輪機采用上海汽輪機有限公司和德國西門子公司聯合制造的超超臨界、一次中間再熱，單軸、四缸四排氣、雙背壓、八級回熱抽汽、反動凝氣式汽輪機，型號N1023-26.25/600/600（TC4F）。2臺汽動給水泵，有三路汽源供汽，正常運行時由四抽供汽，汽源不足時由冷再供汽，輔汽一般作為啟停機時期的汽源。引風機共有3臺，其中，2臺汽動引風機，汽源來自再熱汽，1臺電動引風機（作為備用）。

2 30%深調中的注意點及措施

2.1 低負荷穩燃

對于火電機組而言，深度調峰的首要目標是保證機組安全運行在目標負荷。在深度調峰的過程中，隨著機組負荷的不斷地降低，鍋爐的燃料量逐漸減少，燃燒工況變得愈發的惡劣，直吹式制粉系統發生給煤機斷煤、給煤機或磨煤機跳閘等制粉系統故障，將對機組的安全運行造成很大的影響，極易造成燃燒不穩，嚴重時甚至會導致爐膛滅火。因此，在深度調峰中要做好相應的穩燃措施：

對于制粉系統來說：

（1）密切關注在運磨煤機的火檢情況。

（2）在規程規定范圍內，盡可能地提高磨煤機出口溫度。

（3）適當提高磨旋轉分離器轉速。

（4）控制合適的磨煤機出口一次風速以及一次風量。

（5）深度調峰期間盡量避免磨煤機隔層燃燒。

（6）若制粉系統發生故障或燃燒不穩時，立即投入油槍加強穩燃。

風煙系統方面：

（1）控制好合適的氧量，合理進行一二次風的配比。

（2）盡可能減少爐本體漏風，如：預熱器漏風控制裝置的可靠投運，爐底排渣區的小風門均關閉。

（3）加強爐膛負壓的監視，當出現煤質較差或煤質潮濕等原因造成燃燒不穩，爐膛負壓波動較大時，應及時投入油槍加強穩燃。

此外，為了減少冷風漏入量，在本次30%深度調峰的實踐中，還進行了以下操作：

（1）全關備用磨煤機的冷風調整器（正常備用的磨煤機冷風調整器是保持5%的開度）。

（2）同步關小備用磨煤機和給煤機的密封風門。另外，近期發現由于送風機動葉在同等開度下，風量較以前有所偏大，為控制好爐膛風量，啟動引風機的運行以及脫硝NOx的調整，在30%負荷深度調峰時，我們還將送風機動葉自動控制下限由11%改為7%。

2.2 脫硝系統的運行

由于深度調峰過程中隨著燃料量的逐漸減少，鍋爐內的溫度逐漸降低，脫硝SCR入口煙溫也隨之下降。若煙溫過低運行，選擇性催化還原脫硝系統將會出現一些化學副反應，產生銨鹽，這種物質的黏性比較大，很容易粘結在鍋爐的受熱面以及催化劑上，使得催化劑活性降低，耗氨量隨之增加，并使預熱器堵塞加劇。因此，選擇性催化還原脫硝系統在運行中是有最低溫度要求的，就是要將系統運行的煙氣溫度高于銨鹽的沉積溫度，避免硫酸氫氨的生成。為滿足深度調峰期間，脫硝系統對煙氣溫度的要求，在機組檢修期間，進行了寬負荷脫硝的改造項目，增加了“省煤器給水旁路”子系統。通過綜合調節進入省煤器蛇形管的工質流量和溫度，大幅減少省煤器煙道的煙氣放熱量，顯著提高省煤器出口（SCR脫硝系統入口）的煙氣溫度。

2.2.1 通過省煤器給水旁路電動門調整脫硝進口煙溫

30%深度調峰時，逐步開啟省煤器給水旁路電動門，SCR進口煙溫基本穩定在310℃。不同負荷對應該旁路門開度如下表：

負荷 500MW 450MW 400MW 300MW省煤器給水旁路二次門開度 微開 10% 15% 25%

在本次實踐過程中，進口煙溫能夠穩定控制在300℃以上，288MW負荷時，進口煙溫能達到308℃。在今后30%負荷深度調峰時，根據以上流量開度，可以控制脫硝進口煙溫滿足系統要求。

需要注意的是，在操作的過程中，開啟省煤器給水旁路二次門時，應當緩慢操作，密切關注省煤器新增過冷度的變化情況，防止省煤器汽化。同時要注意到，水旁路投運后水冷壁進口水溫是呈下降趨勢的，注意過熱度的變化。

2.2.2 脫硝參數控制

（1）深調過程中，由于火焰的爐膛充滿度較高負荷時偏低，再加上水動力循環也不如高負荷運行時，水冷壁的吸熱會發生偏差。為了調整這一偏差，運行人員會對各二次風擋板進行相應的調整，調整二次風擋板的過程中，也會對脫硝入口NOx產生影響，因此需要注意脫硝出口NOx的控制，如發現上升較多，應及時干預調整，防止出口NOx超標。

（2）在停運磨煤機吹掃過程中，由于吹掃風量的變化，會影響到脫硝入口NOx，為控制脫硝出口NOx在合理范圍內，需要及時提前干預調整噴氨量。磨煤機吹掃結束之后，及時恢復原先干預的操作。

2.3 汽引風機的運行

本廠引風機共有3臺，A、B引風機為汽動引風機，引風機小機采用的是單缸、單流、反動式、背壓式汽輪機，C引風機為電動引風機。汽動引風機排汽通路有以下4路：

（1）通過PCV閥排大氣。

（2）至除氧器。

（3）至輔汽聯箱。

（4）排至對外供熱母管。正常運行時，2臺汽動引風機運行，電動引風機作為備用。

深度調峰過程中由于汽動引風機的進汽壓力逐步降低，與排汽壓力差值逐步減小，其做功能力下降。為控制汽動引風機在低負荷時有調節余量，調門開度控制在合理范圍，在40%負荷深度調峰操作時，就通過在500MW負荷時，切除汽動引風機對外供熱，提前將除氧器壓力降低，輔汽聯箱壓力降低，來控制汽動引風機進汽和排汽的壓差。

邏輯上，當汽引轉速低于3800r/min時，將會退出遙控，在本次30%負荷深調過程中，為保證2臺汽動引風機正常運行，進行如下操作：

（1）機組負荷降至500MW之后，適當修改爐壓設定值，由-150Pa逐步改至-50Pa。

（2）繼續降低汽引的排汽壓力，將汽引排汽回收至除氧器和輔汽聯箱。

最終2臺汽引轉速穩定在3905r/min左右。

2.4 給水泵的運行

深度調峰過程中，隨著負荷的逐步降低，給水流量隨之減少，汽動給水泵的轉速也隨之降低。當轉速小于2800r/min，會導致汽動給水泵遙控切除，嚴重時將會造成給水量波動，而給水量過低，鍋爐MFT會動作。此外轉速低，還會導致其排汽溫度升高。

因此，為保證在做30%負荷深度調峰時，2臺汽動給水泵正常運行，進行了如下操作：

（1）為保證汽動給水泵的安全運行，提前將B汽動給水泵汽源切至輔汽提供。

（2）逐步開啟A給泵出口再循環門直至全開，手動調整A給泵轉速至2900r/min，保證B給泵轉速在2950r/min以上。

（3）鍋爐給水切至旁路運行。需要注意的是，在切換的過程中，要密切關注給水流量的變化情況。另外，鍋爐給水旁路閥在開度較小前后壓差較大時，會發生給水流量晃動，故給水旁路閥建議最小開度不小于35%。

省煤器出口給水流量288MW 2903r/min 2954r/min 54% 1038t/h負荷 A泵轉速 B泵轉速 鍋爐給水旁路調整器開度

2.5 高、低加水位的控制

2.5.1 3A#、3B#高加水位控制

高加正常疏水采用逐級自流的方式。由于低負荷時高加疏水壓力較低，且除氧器壓力升高（汽引排汽導致），影響了3A#、3B#高加正常疏水至除氧器的流暢性。

因此，在500MW左右時，將3A#、3B#高加疏水切至危疏控制（設定水位-30mm），正常疏水保留5%開度。

2.5.2 低加水位控制

同樣，低加水位由于負荷低時疏水不暢，若低加水位不能維持，及時退出低加疏水泵，開啟危疏至凝汽器，注意開啟凝汽器立管減溫水。

2.6 對外供熱的控制

在切除汽引對外供熱后，機組的對外供熱由冷再提供。

通過增加對外供熱，可以增加鍋爐的熱負荷，鍋爐熱負荷增加了，對于改善爐內燃燒的工況，水冷壁壁溫的偏斜等都是大有裨益的。但是，供熱量的增加也不是沒有限制的，汽動引風機的汽源來自再熱汽管路，冷再供汽量的增加將影響到汽動引風機的進汽壓力，使其出力下降。在此次實踐操作過程中，極限負荷約為288MW，冷再供熱調整器開度在62%，供汽流量約91t/h，此時的汽動引風機各部分參數正常，運行良好。運行參數如表3所示。

表3 汽動引風機極限負荷時的運行參數

因此，以后的操作可以以此為參考，控制冷再供汽流量不超限，保證汽動引風機正常運行。

2.7 輔汽系統在深調中的影響

在本次30%負荷深調實踐期間，13#機組的輔汽由14#機組供應。為進一步降低輔汽聯箱壓力，保證汽引正常運行，我們將13#機組冷再供輔汽調整器全關，通過14#機組控制輔汽聯箱壓力。

2.7.1 臨機負荷變化對輔汽聯箱壓力的影響

由于14#機組是正常運行的機組，在13#機組深調時，14#機組負荷隨AGC逐步增加到滿負荷，由于為控制輔汽聯箱壓力在0.5MPa左右，14#機組冷再至輔汽供汽調整器開度已至最小（自動下限5%），輔汽壓力有所上升，通過及時收小13#機組汽引排汽至輔汽電動旁路門，控制輔汽聯箱壓力穩定。因此，在今后的深度調峰過程中，還應注意臨機負荷的變化對輔汽壓力的影響。

2.7.2 輔汽溫度對軸封進汽調整器開度的影響

在深度調峰期間，B汽泵小機汽源是由輔汽提供的，隨著輔汽聯箱內的輔汽流通量增加，輔汽的溫度逐步上升。為防止由于主機軸封進汽溫度高導致主機軸封進汽調整器突關（保護連鎖），運行人員手動開大了主機軸封進汽調整器旁路門，維持主機軸封進汽調整器較小開度，并且手動關小了主機軸封減壓氣動調節閥，這樣對于軸封進汽的調整就有了一定的調節余量。

2.8 深度調峰過程中其他重要參數的監視

（1）預熱器進行連續吹灰，防止發生尾部煙道二次燃燒。

（2）加強對排煙溫度的監視和控制，防止預熱器低溫腐蝕。控制好低溫省煤器出口煙溫，防止煙溫過低導致煙氣含水量增大，降低電除塵效率。

（3）在深度調峰時，機組負荷較低，風機的流量，系統的阻力和風機特性匹配較差，易造成風機失速。要控制好兩側風機出力的偏差以及風量，防止風機失速。

（4）加強對汽輪機各軸瓦溫度、振動、軸位移、裕度等參數的監視。

（5）加強對分疏箱水位、大氣擴容器水箱水位、高/低加水位、凝汽器水位、除氧器水位、清潔水箱水位的監視。

（6）若發電機進相運行，應注意進相深度在規定范圍之內，必要時可手動干預，調整無功，防止發電機超過其允許進相運行的范圍。同時密切關注6kV，400V母線電壓，確保各段母線上的設備正常運行，若電壓偏低時，啟動6kV負載前應手動適當增加無功。

（7）密切關注閉冷水系統運行情況，調整好閉冷水泵永磁轉速，控制閉冷水母管壓力在正常范圍之內，各用戶閉冷水調整器開度合適，溫度正常。

（8）深度調峰的時候，負荷500MW以下時，負荷速率也應放低。

（9）30%深度調峰時，需解除BTU自動，但在恢復加負荷投入BTU自動前，需檢查設定值與反饋值偏差是否正常，若偏差較大則應適當修改煤質發熱量后，再投入自動。

3 結語

由于本次實踐準備時間較短，未來得及對中調參與調節進行試驗和讓廠家安全校核。若能通過中調調節來提高再熱汽壓力，那么為提高汽動引風機出力而進行的切除對外供熱以及降低除氧器、輔汽聯箱壓力等操作將可以免去。在機組深度調峰過程中，各項參數基本處于最小出力運行。為了機組在深度調峰過程中能夠安全可靠穩定地運行，運行人員在今后的深度調峰過程中需要不斷地實踐探索，并結合機組的相應改造，歸納總結出更為完善的運行措施。