電力現(xiàn)貨市場(chǎng)下660 MW超超臨界機(jī)組輔機(jī)運(yùn)行能力探析

韓鐘鐘 鄭書明 潘友國 沈霄華 盛偉斌

（華能（浙江）能源開發(fā)有限公司長興分公司，浙江 湖州 313100）

0 引言

原統(tǒng)調(diào)模式下，機(jī)組負(fù)荷跟隨主要考慮負(fù)荷計(jì)劃兌現(xiàn)率，變化范圍相對(duì)較小，機(jī)組運(yùn)行相對(duì)穩(wěn)定。現(xiàn)貨市場(chǎng)下，機(jī)組運(yùn)行負(fù)荷范圍增大，當(dāng)出現(xiàn)高電價(jià)時(shí)，要及時(shí)調(diào)整跟隨，爭(zhēng)取高價(jià)收益，低電價(jià)時(shí)恰好相反。寬負(fù)荷范圍調(diào)節(jié)，導(dǎo)致機(jī)組參數(shù)自動(dòng)優(yōu)化調(diào)整難度加大，需要及時(shí)手動(dòng)干預(yù)，防止機(jī)組參數(shù)失調(diào)。

電力市場(chǎng)化進(jìn)程中，為應(yīng)對(duì)電力現(xiàn)貨市場(chǎng)的挑戰(zhàn)，進(jìn)一步增強(qiáng)企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，提升服務(wù)價(jià)值，能夠快速響應(yīng)AGC負(fù)荷曲線至關(guān)重要，在市場(chǎng)高價(jià)時(shí)能及時(shí)發(fā)出電量，取得高收益，爭(zhēng)取利益最大化，才能使企業(yè)立于不敗之地，贏得生存空間。

1 華能長興電廠概述

華能長興電廠鍋爐HG-1968/29.3-YM5采用П型布置、單爐膛、水平濃淡低NOx分級(jí)送風(fēng)燃燒系統(tǒng)、墻式切圓燃燒方式，爐膛采用內(nèi)螺紋管垂直上升膜式水冷壁、帶再循環(huán)泵的啟動(dòng)系統(tǒng)、一次中間再熱。每臺(tái)鍋爐配有兩臺(tái)汽動(dòng)引風(fēng)機(jī)和一臺(tái)電動(dòng)啟動(dòng)引風(fēng)機(jī)。兩臺(tái)汽動(dòng)引風(fēng)機(jī)為靜葉可調(diào)軸流式風(fēng)機(jī)，并聯(lián)運(yùn)行、汽輪機(jī)變速調(diào)節(jié)；水平對(duì)稱布置、垂直進(jìn)風(fēng)、水平出風(fēng)。

給水系統(tǒng)采用單元制，每臺(tái)機(jī)組設(shè)置一臺(tái)100%容量汽動(dòng)給水泵，兩臺(tái)機(jī)組共用一臺(tái)30%容量啟動(dòng)定速給水泵。制粉系統(tǒng)采用中速磨一次風(fēng)正壓直吹式制粉系統(tǒng)，配置6臺(tái)MP磨煤機(jī)，燃用設(shè)計(jì)煤種時(shí)，運(yùn)行方式為五運(yùn)一備；每臺(tái)磨煤機(jī)引出4根煤粉管至鍋爐燃燒器，對(duì)應(yīng)同一層燃燒器；煤粉細(xì)度R90=18%；系統(tǒng)配有2臺(tái)動(dòng)葉可調(diào)軸流式一次風(fēng)機(jī)；2臺(tái)離心式密封風(fēng)機(jī)，一運(yùn)一備[1]。

2 電廠輔助能力現(xiàn)狀

電廠目前負(fù)荷偏低，二次調(diào)頻幅度加劇，調(diào)整難度加大。

現(xiàn)貨交易階段，機(jī)組負(fù)荷經(jīng)常在264 MW左右運(yùn)行。原統(tǒng)調(diào)模式下，機(jī)組負(fù)荷跟隨主要考慮負(fù)荷計(jì)劃兌現(xiàn)率，運(yùn)行負(fù)荷相對(duì)較高，變化范圍也相對(duì)較小，機(jī)組的節(jié)能調(diào)整和參數(shù)調(diào)整工作量相對(duì)較小?，F(xiàn)貨模式下，整體負(fù)荷調(diào)整、價(jià)格調(diào)整逼迫機(jī)組運(yùn)行負(fù)荷范圍增大，當(dāng)出現(xiàn)高電價(jià)時(shí)，要及時(shí)調(diào)整跟隨，爭(zhēng)取高價(jià)收益，低電價(jià)時(shí)恰好相反。寬負(fù)荷范圍調(diào)節(jié)，導(dǎo)致機(jī)組參數(shù)自動(dòng)優(yōu)化調(diào)整難度加大，需要及時(shí)手動(dòng)干預(yù)，以防機(jī)組參數(shù)失調(diào)。

現(xiàn)貨交易階段，機(jī)組負(fù)荷長時(shí)間低于330 MW，鍋爐本體吹灰條件不滿足，如果負(fù)荷長期偏低，鍋爐運(yùn)行安全將受到威脅。

在華能長興電廠#2機(jī)組運(yùn)行期間，通過對(duì)受熱面管壁溫度進(jìn)行查看，發(fā)現(xiàn)#2機(jī)組尾部煙道受熱面容易超溫，主要集中在分隔屏2-8管，屏過34-11管、8-12管，一級(jí)再熱器68-2管。管壁長時(shí)間超溫運(yùn)行，會(huì)加速爐管內(nèi)壁高溫腐蝕氧化，縮短管壁的使用壽命，甚至存在爆管的可能性，故應(yīng)控制后屏過熱器壁溫不大于632 ℃。機(jī)組負(fù)荷偏低，水冷壁區(qū)域、過熱器區(qū)域積灰，導(dǎo)致低負(fù)荷時(shí)再熱器壁溫偏高，再熱汽溫提不上去。此種工況下，只能開啟再熱器事故噴水降溫，機(jī)組經(jīng)濟(jì)性又得不到保證。

二次調(diào)頻幅度變大，當(dāng)前情況下機(jī)組響應(yīng)能力有限。當(dāng)前AGC計(jì)劃負(fù)荷曲線間隔為5 min，為了響應(yīng)AGC速率，在330～660 MW范圍，機(jī)組負(fù)荷變化率正常設(shè)定為12 MW/min；在264～330 MW范圍，機(jī)組負(fù)荷變化率正常設(shè)定為8 MW/min。負(fù)荷變化寬度大，對(duì)運(yùn)行調(diào)整要求較高，圖1所示為某次機(jī)組負(fù)荷曲線圖，根據(jù)曲線可以看出，08：00—08：30，要求機(jī)組負(fù)荷從300 MW升到600 MW，按照AGC計(jì)劃曲線跟隨調(diào)整，升負(fù)荷階段負(fù)荷變化率在11 MW/min才能滿足負(fù)荷響應(yīng)，機(jī)組實(shí)際負(fù)荷變化速率330 MW以下是8 MW/min，330 MW以上是12 MW/min。

圖1 某次機(jī)組負(fù)荷曲線圖

現(xiàn)貨市場(chǎng)的放開，對(duì)機(jī)組的負(fù)荷響應(yīng)能力（啟停機(jī)響應(yīng)、變負(fù)荷響應(yīng)）提出了更高的要求，既要保證電壓、頻率穩(wěn)定，又要保證機(jī)組安全；大幅度的負(fù)荷變動(dòng)，也對(duì)運(yùn)行人員提出了更高的要求，尤其是在自動(dòng)協(xié)調(diào)控制無法實(shí)時(shí)跟蹤調(diào)節(jié)時(shí)（諸如磨煤機(jī)堵煤、主汽壓力高、汽動(dòng)給水泵轉(zhuǎn)速高、汽引轉(zhuǎn)速高、環(huán)保調(diào)整等情況）。機(jī)組負(fù)荷變化率提高，低負(fù)荷時(shí)，鍋爐管道、閥門本體等特別是汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的熱應(yīng)力就會(huì)增大，長此以往，機(jī)組必然故障頻出，服役期縮短。所以，要及時(shí)調(diào)研探討當(dāng)前形勢(shì)下機(jī)組輔助能力的改善，方能增收止損。

3 機(jī)組運(yùn)行過程中存在的問題及建議措施

3.1 制粉系統(tǒng)運(yùn)行

制粉系統(tǒng)出力要求的提高帶來的不利影響：（1）磨煤機(jī)電流大；（2）容易堵煤。

建議措施：（1）對(duì)啟停磨的時(shí)間要有新的認(rèn)識(shí)，根據(jù)負(fù)荷曲線及時(shí)啟動(dòng)或停運(yùn)磨煤機(jī)；（2）燃燒印尼煤期間，要做好防爆措施，且每班應(yīng)將磨煤機(jī)煤量手動(dòng)調(diào)至35 t/h運(yùn)行；（3）嚴(yán)格監(jiān)視制粉系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，關(guān)注機(jī)組水煤比、過熱度等參數(shù)變化，發(fā)生失調(diào)及時(shí)干預(yù)。

3.2 給水泵轉(zhuǎn)速高，高調(diào)開度大

華能長興電廠#2機(jī)組在正常運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)給水泵不作備用，只通過一臺(tái)汽動(dòng)給水泵為機(jī)組提供給水。如圖2所示，汽動(dòng)給水泵有三路汽源：輔助蒸汽、四抽、冷段再熱蒸汽。機(jī)組啟動(dòng)中，需通過輔助蒸汽沖轉(zhuǎn)汽動(dòng)給水泵；但機(jī)組并網(wǎng)后四抽壓力至0.4 MPa，汽動(dòng)給水泵汽源切換為四級(jí)抽汽，機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，四抽壓力能夠滿足汽動(dòng)給水泵運(yùn)行；當(dāng)機(jī)組超出額定出力運(yùn)行、四抽壓力不足時(shí)（汽動(dòng)給水泵低壓調(diào)門開至75%），開啟冷再至高壓調(diào)門，冷再汽源參與給水調(diào)節(jié)。在機(jī)組迅速加負(fù)荷至630 MW時(shí)，隨著給水流量快速增大，汽動(dòng)給水泵轉(zhuǎn)速明顯提高，當(dāng)給水泵低壓調(diào)門開至75%后高壓調(diào)門開啟[2-3]，此時(shí)汽動(dòng)給水泵轉(zhuǎn)速一般在4 700 r/min以上，若繼續(xù)加至滿負(fù)荷660 MW，汽動(dòng)給水泵高壓調(diào)門開啟至60%以上，會(huì)瞬間導(dǎo)致汽動(dòng)給水泵超出力運(yùn)行[4]，此時(shí)汽動(dòng)給水泵出口流量會(huì)超出額定滿負(fù)荷給水流量1 810 t/h，對(duì)給水泵的安全運(yùn)行帶來不利影響。

圖2 汽動(dòng)給水泵汽源簡圖

下面就如何控制高壓調(diào)門開度，提出幾點(diǎn)建議：

3.2.1 提前開啟疏水

機(jī)組從高負(fù)荷繼續(xù)往上爬升的時(shí)候，提前開啟冷再至給水泵汽源管路疏水，防止進(jìn)汽溫度低焓值下降，造成汽輪機(jī)調(diào)門開大，調(diào)節(jié)裕度變小。

建議：增加邏輯，高壓進(jìn)汽溫度低于315 ℃且負(fù)荷＞580 MW，給水泵高壓進(jìn)汽溫度異常報(bào)警。

3.2.2 監(jiān)視轉(zhuǎn)速偏差

嚴(yán)密監(jiān)視給水泵轉(zhuǎn)速，在高負(fù)荷時(shí)，給水泵受負(fù)荷響應(yīng)速率快的影響，其調(diào)節(jié)速度往往滯后于轉(zhuǎn)速設(shè)定值，造成給水泵轉(zhuǎn)速偏差大。轉(zhuǎn)速偏差大的情況下，注意減溫水的使用量不可過大，且需及時(shí)停止吹灰。轉(zhuǎn)速偏差在170 r/min左右給水泵可能會(huì)退出自動(dòng)模式，跳至手動(dòng)，因此當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速偏差＞150 r/min且轉(zhuǎn)速偏差繼續(xù)增大時(shí)，應(yīng)申請(qǐng)撤出機(jī)組AGC。

3.2.3 監(jiān)視給水泵調(diào)門開度及轉(zhuǎn)速，盡量防止高調(diào)開啟

保持機(jī)組真空良好，必要時(shí)投運(yùn)高速循泵。汽動(dòng)給水泵在快速加負(fù)荷過程中轉(zhuǎn)速上升，如高壓調(diào)門開啟，須嚴(yán)密監(jiān)視高壓調(diào)門開度。最理想的狀態(tài)是保持高壓調(diào)門關(guān)閉狀態(tài)或微開。一般高壓調(diào)門的開啟說明低壓汽源熱值不足，應(yīng)想辦法適當(dāng)降低給水泵轉(zhuǎn)速，適當(dāng)調(diào)整燃燒，調(diào)整過熱度，減少減溫水的使用量，調(diào)整壓力偏置，停止吹灰，對(duì)給水泵的運(yùn)行提供適量的裕度。檢查兩臺(tái)機(jī)組輔汽壓力，提高鄰機(jī)輔汽壓力設(shè)定值至大于本機(jī)壓力設(shè)定值。

3.2.4 調(diào)節(jié)要緩慢，防止給水泵參數(shù)超限

負(fù)荷變化快，給水泵的響應(yīng)速率快，給水泵運(yùn)行本身就在一個(gè)臨界狀態(tài)，所以調(diào)節(jié)過程中，要盡量減少其相關(guān)因子的大幅度調(diào)節(jié)，比如汽溫，如果調(diào)節(jié)過度造成汽溫快速上升，減溫水使用量不得已急劇上升，對(duì)給水泵運(yùn)行帶來的干擾必然進(jìn)一步加大。所以，快速加負(fù)荷過程中，可將汽溫提前往下調(diào)整，減少減溫水的使用量，運(yùn)行負(fù)荷到位后緩慢調(diào)整汽溫至正常。過熱度調(diào)節(jié)對(duì)給水流量的波動(dòng)也有一定的影響。

3.3 汽引轉(zhuǎn)速高

在升負(fù)荷過程中，盡量保持汽動(dòng)引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速小于5 650 r/min，具體方法如下：

3.3.1 加強(qiáng)吹灰

在600 MW以下負(fù)荷，加強(qiáng)對(duì)空預(yù)器、SCR的吹灰，保持煙道通暢，減少阻力。低省的吹灰在負(fù)荷變化快時(shí)最好改為手動(dòng)，防止輔汽壓力波動(dòng)大。兩臺(tái)機(jī)組不要同時(shí)進(jìn)行低省吹灰。

目前已經(jīng)對(duì)鍋爐吹灰工作進(jìn)行了靈活調(diào)整，具體如下：機(jī)組負(fù)荷＞330 MW時(shí)，白班吹水冷壁C、D層，夜班吹水冷壁A、B層，中班吹水冷壁A、B、C、D層；長吹：白班吹R/L1、3、5、9，夜班吹R/L2、6、8、12，中班吹R/L3、4、7、10。這只是針對(duì)當(dāng)前情況的一種暫時(shí)調(diào)整。

3.3.2 停止吹灰

在600 MW以上負(fù)荷，停止空預(yù)器、低省、SCR、爐膛吹灰，因?yàn)榇祷疫^程中爐膛正壓，對(duì)引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速影響較大。

3.3.3 減少磨煤機(jī)冷一次風(fēng)門開度

磨煤機(jī)冷一次風(fēng)風(fēng)壓較高，對(duì)爐膛壓力影響較大。磨煤機(jī)運(yùn)行過程中，可適當(dāng)提高磨煤機(jī)出口溫度，減小冷一次風(fēng)門開度。

3.3.4 調(diào)整爐膛負(fù)壓

如果汽引出力接近臨界值，應(yīng)先適當(dāng)調(diào)整爐膛負(fù)壓，減少汽引出力。

3.3.5 提前放開二次風(fēng)門

在加負(fù)荷過程中，提前放開二次風(fēng)門，保持二次風(fēng)箱微正壓（0.1 kPa左右）。氧量不宜調(diào)整過高，以引風(fēng)機(jī)出力不超限為準(zhǔn)。

3.3.6 監(jiān)視汽引參數(shù)

維持引風(fēng)機(jī)真空良好，監(jiān)視引風(fēng)機(jī)振動(dòng)，若環(huán)境溫度較高，建議保持汽動(dòng)引風(fēng)機(jī)循環(huán)水泵運(yùn)行，必要時(shí)投運(yùn)高速循泵，密切關(guān)注引風(fēng)機(jī)及主機(jī)真空、排汽溫度、汽引轉(zhuǎn)速。

3.4 主汽壓力高，防止PCV動(dòng)作

目前PCV安全閥動(dòng)作壓力整定值高于30.4 MPa自動(dòng)開，低于29.49 MPa自動(dòng)關(guān)。為防止主汽壓力上升過快，造成PCV安全閥動(dòng)作，需要做到以下幾點(diǎn)：

3.4.1 降低過熱度，調(diào)整燃燒，減少過熱器減溫水的使用

過熱度過高，裕度變小，對(duì)調(diào)節(jié)汽溫不利；過熱度過高，可能導(dǎo)致過熱器減溫水開度變大，造成主汽壓力偏高。可根據(jù)負(fù)荷曲線提前啟動(dòng)磨煤機(jī)，調(diào)整過程中注意提前降低過熱度。但在主汽壓力上升較快的情況下，應(yīng)及時(shí)關(guān)小或關(guān)閉過熱器減溫水。

3.4.2 降低壓力偏置

負(fù)荷至580 MW，及時(shí)將壓力偏置調(diào)整到0；如果主汽壓力超過29 MPa，將壓力偏置往負(fù)值調(diào)整；若壓力偏高快超限時(shí)（29.5 MPa）負(fù)荷還未升到位，匯報(bào)值長，撤出AGC，繼續(xù)調(diào)整主汽壓力偏置；壓力達(dá)到29.7 MPa時(shí)快速手動(dòng)調(diào)整BTU，適當(dāng)調(diào)整過熱度設(shè)定值稍高于實(shí)際值，主汽減溫水收小。上述調(diào)整均按實(shí)際情況提前進(jìn)行。

3.4.3 監(jiān)視磨煤機(jī)風(fēng)速，防止堵煤

監(jiān)視磨煤機(jī)出口運(yùn)行風(fēng)速，如果風(fēng)速發(fā)生下降，及時(shí)按照堵煤方案處理。如果堵煤嚴(yán)重且機(jī)組又是高負(fù)荷，應(yīng)做好切換磨煤機(jī)的準(zhǔn)備，嚴(yán)禁在高負(fù)荷下吹掃停運(yùn)的堵煤磨煤機(jī)，必要時(shí)撤出機(jī)組AGC，降低機(jī)組負(fù)荷。

3.4.4 嚴(yán)禁對(duì)負(fù)荷設(shè)限來降低機(jī)組負(fù)荷

主汽壓力快速上升且無有效調(diào)整手段時(shí)，嚴(yán)禁將負(fù)荷高限設(shè)定得低于實(shí)際負(fù)荷，這個(gè)操作將會(huì)導(dǎo)致機(jī)組降負(fù)荷，機(jī)側(cè)關(guān)調(diào)門，主汽壓力進(jìn)一步上升。

3.4.5 一般的處理要點(diǎn)

（1）收減溫水開度；

（2）壓力偏值往下調(diào)整；

（3）調(diào)整過熱度設(shè)定值，要略大于實(shí)際值；

（4）BTU往上調(diào)整，減煤；

（5）機(jī)組切至TF方式，注意機(jī)組負(fù)荷、發(fā)電機(jī)運(yùn)行參數(shù)，防止超限。

4 結(jié)論及建議

（1）電力市場(chǎng)試運(yùn)行期間，對(duì)于目前的機(jī)組來說，負(fù)荷往上升，影響最大的還是磨煤機(jī)出力、給水泵出力、汽引出力、主汽壓力。

（2）提早了解機(jī)組出清曲線以及相關(guān)設(shè)備隱患，做到心中有數(shù)。如果監(jiān)盤發(fā)現(xiàn)問題，要及時(shí)匯報(bào)，加強(qiáng)溝通，不能隨意調(diào)整AGC速率和設(shè)置負(fù)荷高低限，可撤出AGC進(jìn)行穩(wěn)定操作并記錄好時(shí)間，寫明理由。

（3）在負(fù)荷穩(wěn)定時(shí)還需監(jiān)視其他參數(shù)，比如排煙溫度、空預(yù)器電流、供熱壓力等。

（4）監(jiān)視制粉系統(tǒng)參數(shù)，了解機(jī)組燃燒的煤種，確保磨煤機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定。