淺談火電機(jī)組低負(fù)荷經(jīng)濟(jì)運(yùn)行措施

劉成成，姚漢飛，陳志剛

（國電南寧發(fā)電有限責(zé)任公司,廣西 南寧 530317）

1 運(yùn)行狀況

1.1 2015年開始受區(qū)域火電負(fù)荷下行影響，機(jī)組長周期低負(fù)荷運(yùn)行已成常態(tài)，公司機(jī)組利用小時(shí)數(shù)自2014年開始連續(xù)3年均未超過3000h，負(fù)荷率均小于60%，平均負(fù)荷350MW。

1.2 深度調(diào)峰運(yùn)行時(shí)間長，期間最低負(fù)荷160MW，平均負(fù)荷220MW，其中2015年深度調(diào)峰1688.7h、2016年3236.14h，2017、2018年深度調(diào)峰有所緩解，但仍需配合電網(wǎng)進(jìn)行深度調(diào)峰運(yùn)行。

表1 機(jī)組深度調(diào)峰統(tǒng)計(jì)

1.3 啟停機(jī)頻繁，2018年兩臺機(jī)組共啟動10 次，停機(jī)10 次，頻繁啟/停機(jī)操作導(dǎo)致機(jī)組能耗水平偏高。

2 機(jī)組深度調(diào)峰運(yùn)行對安全、經(jīng)濟(jì)性影響

2.1 低負(fù)荷深度調(diào)峰鍋爐助燃油耗量大

公司超臨界W 火焰燃煤鍋爐，設(shè)計(jì)燃用劣質(zhì)無煙煤，最低不投油穩(wěn)燃負(fù)荷45%BMCR，折算電負(fù)荷332.1MW，投產(chǎn)后通過鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整，最低穩(wěn)燃負(fù)荷達(dá)到285MW，若負(fù)荷進(jìn)一步下降則需要投運(yùn)穩(wěn)燃方可保證鍋爐燃燒穩(wěn)定，其中2015年、2016年由于深度調(diào)峰助燃耗油達(dá)2956.7t。

2.2 低負(fù)荷深度調(diào)峰鍋爐受熱面存在拉裂風(fēng)險(xiǎn)

對比同類型超臨界W 火焰鍋爐，發(fā)現(xiàn)爐內(nèi)熱負(fù)荷不均勻，受熱面溫差大是造成水冷壁拉裂的主要原因之一，尤其在低負(fù)荷深度調(diào)峰期間，隨著投入燃燒器數(shù)量減少，爐內(nèi)熱偏差現(xiàn)象較為突出。

2.3 機(jī)組低負(fù)荷能耗水平偏高

大容量高參數(shù)火電機(jī)組，設(shè)計(jì)最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行工況一般在85～95%負(fù)荷區(qū)間，低負(fù)荷運(yùn)行效率低、能耗高，隨著機(jī)組負(fù)荷率的下降，機(jī)組煤耗升高較為明顯（圖1）。

圖1 660MW 機(jī)組出力系數(shù)與機(jī)組煤耗對應(yīng)關(guān)系

2.4 汽輪機(jī)低壓缸排氣溫度高、汽輪機(jī)振動惡化

汽機(jī)長期低負(fù)荷運(yùn)行，低壓缸進(jìn)汽流量減少，鼓風(fēng)摩擦損失熱量不能完全帶走，低壓缸排汽溫度升高，造成汽輪機(jī)低壓轉(zhuǎn)子中心發(fā)生變化，引發(fā)汽輪機(jī)振動惡化。

低負(fù)荷汽輪機(jī)低壓缸進(jìn)汽量減少，真空高，在末幾級葉片上會形成渦流，加劇葉片水蝕程度，還可能引發(fā)葉片危險(xiǎn)顫振，嚴(yán)重時(shí)會導(dǎo)致葉片斷裂。

2.5 機(jī)組長周期停備腐蝕及保養(yǎng)

火電機(jī)組負(fù)荷下降后，單機(jī)停備時(shí)間明顯增加，公司#2 機(jī)組于2017年1月25日調(diào)停后，直至2017年12月8日開機(jī)，停備時(shí)間達(dá)300 天以上，主/輔機(jī)系統(tǒng)保養(yǎng)壓力較大。

3 解決策略研究

3.1 優(yōu)化配煤摻燒方式，進(jìn)行鍋爐燃燒調(diào)整，提高爐膛火焰中心溫度，同時(shí)引入油槍自動投入邏輯，根據(jù)燃燒器火檢、爐膛負(fù)壓波動情況自動投入不同數(shù)量的油槍，保證了220MW 斷油運(yùn)行期間鍋爐燃燒的穩(wěn)定性。

3.2 開展制粉系統(tǒng)熱態(tài)調(diào)平，摸索不同磨煤機(jī)運(yùn)行時(shí)的最佳組合方式，利用切除運(yùn)行制粉系統(tǒng)燃燒器火嘴的方式，嚴(yán)格控制水冷壁溫差＜50℃，避免鍋爐水冷壁拉裂現(xiàn)象發(fā)生。

3.3 優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行方式，降低機(jī)組能耗水平

3.3.1 制粉系統(tǒng)

（1）進(jìn)行磨煤機(jī)小球改造，磨煤機(jī)初加球時(shí)配比一定數(shù)量的小球，提高磨煤機(jī)運(yùn)行期間鋼球使用率，保證磨煤機(jī)出力、煤粉細(xì)度指標(biāo)不變的情況下，初裝球數(shù)量可減少25%，磨煤機(jī)運(yùn)行電流下降20%。

（2）通過優(yōu)化調(diào)整，低負(fù)荷磨煤機(jī)運(yùn)行臺數(shù)由四臺減少至三臺，磨煤機(jī)運(yùn)行耗電率下降明顯。

（3）運(yùn)行期間，維持磨入口密封風(fēng)調(diào)節(jié)門全開，容量風(fēng)門開度大于65%，制粉系統(tǒng)停運(yùn)后及時(shí)停止油站，關(guān)閉冷卻水運(yùn)行。

3.3.2 在鍋爐煤質(zhì)發(fā)生變化后及時(shí)開展燃燒調(diào)整試驗(yàn)，確定鍋爐最佳運(yùn)行氧量、煤粉細(xì)度、配風(fēng)方式，通過對劣質(zhì)無煙煤燃燒優(yōu)化調(diào)整，鍋爐飛灰含炭量連續(xù)三年均控制在2%以內(nèi)。

3.3.3 根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)際，系統(tǒng)采用分時(shí)段運(yùn)行

（1）機(jī)組負(fù)荷小于350MW 時(shí)，鍋爐底渣（鋼帶機(jī)、清掃鏈、碎渣機(jī)）系統(tǒng)、脫硫氧化風(fēng)機(jī)按照停運(yùn)6h 后啟動運(yùn)行1h 控制。

（2）循環(huán)水溫度大于20℃時(shí)，投運(yùn)真空泵冷水機(jī)組，循環(huán)水溫度小于20℃時(shí)，切換冷卻水至開式水運(yùn)行。

（3）冬季循環(huán)水溫度小于19℃且真空大于95.5KPa時(shí)，開啟真空泵聯(lián)絡(luò)門，采用一臺真空泵運(yùn)行。

（4）負(fù)荷小于350MW，入爐煤含量小于1.5%時(shí)，脫硫漿液循環(huán)泵由原設(shè)計(jì)的最低不小于兩臺循環(huán)漿液泵運(yùn)行調(diào)整為單循環(huán)泵運(yùn)行。

3.3.4 低負(fù)荷期間輸煤上煤方式由高負(fù)荷期間的6 次/天調(diào)整優(yōu)化為3 次/天，有效減少了設(shè)備啟停次數(shù)及空轉(zhuǎn)時(shí)間。

3.3.5 公司循環(huán)水系統(tǒng)為開式循環(huán)，每臺機(jī)組設(shè)置兩臺循環(huán)水泵，循環(huán)水泵分為高/低速運(yùn)行方式，根據(jù)機(jī)組負(fù)荷及取水溫度的變化，優(yōu)化循環(huán)水泵運(yùn)行方式如下（表2），循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)約電耗達(dá)0.798%。

表2 機(jī)組循環(huán)水泵最佳運(yùn)行方式

3.4 現(xiàn)場設(shè)備治理及節(jié)能改造

3.4.1 做好新技術(shù)、新工藝的掌握，有效轉(zhuǎn)化為公司節(jié)能降耗措施，其中開式水泵改造為永磁調(diào)節(jié)，真空水泵加裝冷凍機(jī)組，磨煤機(jī)密封風(fēng)機(jī)加裝旁路、正常運(yùn)行時(shí)停運(yùn)密封風(fēng)機(jī)運(yùn)行等項(xiàng)目，節(jié)能降耗效果顯著。

3.4.2 加強(qiáng)現(xiàn)場“八漏”的治理，通過定期開展隱患排查、能耗診斷的手段，查找存在問題，制定有效控制、治理措施，逐項(xiàng)進(jìn)行治理，有效降低機(jī)組能耗損失。

3.4.3 對于開式循環(huán)冷卻方式機(jī)組，江水雜物及微生物較多，凝汽器易堵塞，影響凝汽器換熱效果，通過在循環(huán)水系統(tǒng)增加二次濾網(wǎng)，同負(fù)荷機(jī)組真空平均升高0.31kpa，折算煤耗下降0.93g/kw·h。

3.5 做好汽機(jī)低壓缸排汽溫度監(jiān)視，排汽溫度高于52℃時(shí)投入低壓缸噴水減溫，否則應(yīng)增加機(jī)組負(fù)荷，停機(jī)后做好汽輪機(jī)低壓缸葉片的檢查，重點(diǎn)是末級葉片汽蝕和葉根疲勞損傷等。

3.6 積極研究國家政策，推進(jìn)供熱改造，培育區(qū)域用熱大用戶，并與政府協(xié)商通過供熱核查，實(shí)現(xiàn)“以熱定電”，對于發(fā)電企業(yè)降本增效成效顯著，供熱后機(jī)組能耗水平下降（表3）顯著。

表3 供熱流量對機(jī)組煤耗影響

3.7 機(jī)組長周期停備保養(yǎng)控制

針對公司單臺機(jī)組長周期停備，探索提出了先干法后濕法保養(yǎng)方案，后期通過提高爐水PH 值＞10.8，氨保護(hù)液濃度＞100PPM 進(jìn)行濕法保養(yǎng)。

后期又采購了一套氣相停爐保護(hù)儀，停爐時(shí)采用氨水堿化烘干法進(jìn)行保養(yǎng)，設(shè)備檢修結(jié)束后，再采用氣相停爐保護(hù)法，該方法采用熱空氣對碳酸銨進(jìn)行分解，可以使碳鋼的表面pH 值達(dá)到10 以上而處于鈍化狀態(tài)。

4 存在不足

雖然通過近些年的努力，總結(jié)了機(jī)組低負(fù)荷安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行控制經(jīng)驗(yàn)，但機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行期間機(jī)組能耗水平還仍然偏高，較國內(nèi)先進(jìn)水平仍有一定的差距。

低負(fù)荷運(yùn)行期間設(shè)備安全問題始終存在，如低負(fù)荷水冷壁拉裂、低壓缸末級葉片葉水蝕等安全風(fēng)險(xiǎn)依然存在，有待下一步繼續(xù)研究處理。

5 結(jié)語

通過鍋爐燃燒優(yōu)化控制，機(jī)組最低穩(wěn)燃負(fù)荷由45%負(fù)荷率下降至30%負(fù)荷，在提高機(jī)組深度調(diào)峰能力的同時(shí)，節(jié)約助燃用油效果顯著。

通過低負(fù)荷通過鍋爐水冷壁溫差（小于50℃）的控制，避免了水冷壁拉裂事件發(fā)生。

采用提高PH 值、氨濃度的方法和氨水堿化烘干法對長周期停備超臨界機(jī)組保養(yǎng)均有效。

大力發(fā)展供熱市場，對于降低機(jī)組能耗水平，提高電網(wǎng)供電量，降低成本效益顯著。