1000 MW 火電機(jī)組深度調(diào)峰工況下的分析與應(yīng)對(duì)

郭于暉

（廣東粵電靖海發(fā)電有限公司，廣東揭陽(yáng) 515223）

0 引言

國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局印發(fā)的《關(guān)于提升電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力的指導(dǎo)意見(jiàn)》中要求在第十三個(gè)五年規(guī)劃期內(nèi)，擬完成火電機(jī)組機(jī)動(dòng)性改造（含燃料機(jī)動(dòng)性性改造）2.2 億千瓦，提升電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力4600 萬(wàn)千瓦。改造后的機(jī)組最小出力達(dá)到額定容量的30%～40%，要求一些電廠可以達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，機(jī)組不投入穩(wěn)燃時(shí)，機(jī)組最小出力應(yīng)能達(dá)到20%～30%?；鹆Πl(fā)電機(jī)組在深度調(diào)峰運(yùn)行時(shí)，對(duì)于機(jī)組的汽機(jī)、發(fā)電機(jī)和鍋爐的穩(wěn)定性、安全性都提出了更高的要求。

1 設(shè)備概況

某公司3#、4#汽輪機(jī)為超超臨界，一次中間再熱N1000-25.0/600/600 型汽輪機(jī)。發(fā)電機(jī)為QFSN-1000-2-27，發(fā)電機(jī)的額定電流為23 949 A，額定電壓為27 kV，額定勵(lì)磁電壓為445 kV，額定勵(lì)磁電流為5173 A。

2 深度調(diào)峰運(yùn)行工況中存在的風(fēng)險(xiǎn)

2.1 低負(fù)荷運(yùn)行，鍋爐燃燒惡化

機(jī)組在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，因外界所需能量減少，鍋爐主控會(huì)開始降低給煤量，從而使得燃燒穩(wěn)定性變差，燃燒器火檢會(huì)變得不穩(wěn)定，煤層失去火檢跳閘后，鍋爐的燃燒工況變化十分劇烈，若處理不妥當(dāng)極易造成鍋爐MFT（Main Fuel Trip，鍋爐主燃料跳閘）。

2.2 空預(yù)器堵塞和低溫腐蝕及脫硝效率下降

本廠規(guī)定SCR 脫硝反應(yīng)器的入口溫度應(yīng)＞290 ℃，且＜410 ℃，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷降至400 MW 時(shí)，進(jìn)入SCR 脫硝裝置的煙氣溫度會(huì)隨著燃燒惡化的影響而降低，催化劑的反應(yīng)活性持續(xù)降低，尾部煙道的排煙中的SO2與所噴出的NH3產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)生成硫酸氫銨，而冷凝后的硫酸氫銨呈現(xiàn)出高黏性，從而使得空氣預(yù)熱器的換熱波紋板發(fā)生臟堵，造成換熱效果下降。若尾部排出煙氣溫度過(guò)低，空氣預(yù)熱器換熱波紋板的金屬溫度也隨之下降，與有硫酸蒸汽的尾部排汽相遇，因?yàn)閾Q熱波紋板溫度不高于硫酸蒸汽的露點(diǎn)，使得換熱波紋板表層結(jié)上硫酸露并腐蝕換熱波紋板。

若某一側(cè)SCR 脫硝反應(yīng)器進(jìn)口溫度降低到290 ℃以下時(shí)，此時(shí)該側(cè)的脫硝會(huì)跳閘，引發(fā)NOx時(shí)均高于超低排放值50 mg。

由于本機(jī)組采取的是干式排渣的方式，爐底會(huì)有大量的排渣入口門和檢修窗口。在燃燒含灰分量大的煤種情形下，輸送鋼帶上通常會(huì)有較大塊的煤渣，檢修人員會(huì)經(jīng)常性打開排渣門進(jìn)行捅渣，爐膛底部可能漏進(jìn)不必要的冷風(fēng)參與燃燒。這極大提高了尾部煙道的排汽溫度，并使得引風(fēng)機(jī)的運(yùn)行電流大大提升。

2.3 快速減負(fù)荷過(guò)程中所引起的省煤器汽化

因本廠為雙列高加布置，在進(jìn)行大幅度快速減負(fù)荷的過(guò)程中，給水流量大幅度減少，出口溫度仍然維持在較高溫度，這使得給水溫度也同樣維持在一個(gè)較高溫度。此時(shí)，若給水溫度達(dá)到省煤器進(jìn)水壓力下的飽和溫度，且汽壓快速下降，可能造成進(jìn)入省煤器內(nèi)的工質(zhì)汽化，造成減負(fù)荷閉鎖。

2.4 機(jī)組長(zhǎng)期在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，屏式過(guò)熱器出現(xiàn)超溫現(xiàn)象

當(dāng)機(jī)組長(zhǎng)期低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，通常為3 臺(tái)磨煤機(jī)工作。在這3 臺(tái)磨煤機(jī)的運(yùn)行過(guò)程中，進(jìn)入爐膛內(nèi)參與燃燒的風(fēng)量始終是有限的，無(wú)法順利帶走爐膛內(nèi)的煙氣，導(dǎo)致屏式過(guò)熱器易出現(xiàn)溫度過(guò)高的現(xiàn)象。

2.5 給水泵再循環(huán)投運(yùn)的控制

在機(jī)組低于40%的負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，對(duì)應(yīng)的給水流量將會(huì)大大降低。此時(shí)，若給水泵的最小流量再循環(huán)閥未能及時(shí)打開，將使給水泵出口流量小而造成汽蝕。但如果最小流量再循環(huán)閥開得過(guò)快或再循環(huán)法嚴(yán)密性不足，會(huì)造成給水流量的波動(dòng)，甚至造成給水流量大幅減少至MFT 動(dòng)作保護(hù)值，發(fā)生機(jī)組跳閘。

2.6 給水泵供汽汽源切換注意事項(xiàng)

汽動(dòng)給水泵采用四段抽汽方式供汽，其備用汽源為冷再蒸汽和輔汽。機(jī)組處于深度的調(diào)峰運(yùn)行中，四段抽汽的壓力大幅度下降，不再滿足給水泵正常工作的需求，此時(shí)給水泵切換閥自動(dòng)將四抽汽源轉(zhuǎn)至冷再蒸汽供。若切換閥異常導(dǎo)致切換不當(dāng)，會(huì)使給水泵出力發(fā)生波動(dòng)，給水流量也隨之波動(dòng)。

2.7 給水泵出力超出低負(fù)荷下給水流量需求

在深度調(diào)峰工況下，若同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)2 臺(tái)汽動(dòng)給水泵，汽動(dòng)給水泵的轉(zhuǎn)速與機(jī)組效率成正比，當(dāng)轉(zhuǎn)速隨著負(fù)荷降低而降低時(shí)，機(jī)組效率也隨之降低。但若采用單臺(tái)汽動(dòng)給水泵來(lái)對(duì)系統(tǒng)供水時(shí)，其轉(zhuǎn)速也必然隨之上升，這樣既能夠提高汽動(dòng)給水泵的運(yùn)行效率，又使得機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性得到提升。

2.8 發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行能力

低負(fù)荷工況下的發(fā)電機(jī)組可能變?yōu)檫M(jìn)相運(yùn)行，發(fā)電機(jī)的端部位置漏磁上升，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)定子端部溫度升高。由于勵(lì)磁系統(tǒng)中電流的減少和其對(duì)系統(tǒng)無(wú)功的吸收會(huì)使得端電壓下降而導(dǎo)致廠用電電壓的下滑，電流上升，導(dǎo)致用電設(shè)備發(fā)熱，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行時(shí)會(huì)對(duì)設(shè)備絕緣造成損壞，甚至造成發(fā)電機(jī)失步運(yùn)行或發(fā)生系統(tǒng)振蕩。

3 深度調(diào)峰中的運(yùn)行調(diào)整

3.1 加強(qiáng)鍋爐在低負(fù)荷工況下的燃燒能力

（1）當(dāng)機(jī)組降至400 MW 以下時(shí)，盡快對(duì)等離子拉弧，確保燃燒的穩(wěn)定性。

（2）調(diào)整制粉系統(tǒng)的搭配運(yùn)行方式在改善鍋爐燃燒環(huán)境起著至關(guān)重要的作用，分散的制粉分配相較于集中燃燒對(duì)鍋爐燃燒穩(wěn)定性是反作用的。因此在深度調(diào)峰工況下，在保證底層磨穩(wěn)定燃燒的情況下，應(yīng)提高中層磨的給煤量，同時(shí)盡量避免制粉系統(tǒng)隔層燃燒。

（3）煤粉的粗細(xì)決定了煤粉進(jìn)入鍋爐后何時(shí)著火，在煤粉濃度一致的情況下，調(diào)整旋轉(zhuǎn)分離器的轉(zhuǎn)速以提高煤粉的細(xì)度，使得煤粉更容易點(diǎn)燃燃燒。

（4）一次風(fēng)風(fēng)量的大小對(duì)煤粉的著火穩(wěn)定性起著關(guān)鍵作用，若一次風(fēng)的風(fēng)量過(guò)大，有可能導(dǎo)致爐膛滅火；若一次風(fēng)風(fēng)量過(guò)小，煤粉將會(huì)堆積在粉管內(nèi)部，使得粉管堵塞著火發(fā)生。因此，一次風(fēng)的風(fēng)量應(yīng)維持在100～110 t/h。

3.2 提高爐膛煙氣溫度，減少低溫腐蝕及提高脫硝效率

（1）調(diào)整再熱器煙氣擋板的開度。深度調(diào)峰時(shí)可將再熱器煙氣擋板開度提高，并減少省煤器煙氣擋板開度，讓更多煙氣從再熱器流過(guò)，提高尾部煙氣的溫度，從而使得與SCR 脫硝反應(yīng)器反應(yīng)的煙氣溫度升高。

（2）燃盡風(fēng)開度若是過(guò)大，會(huì)使得爐膛火焰中心整體降低，從而使尾部煙道的煙溫偏低。在深度調(diào)峰運(yùn)行時(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)管壁沿程溫度的變化和尾部煙道煙溫的變化及燃燒情況收低燃盡風(fēng)風(fēng)門的開度，將燃燒中心抬高。

（3）爐底干排渣漏入的冷風(fēng)，使得鍋爐中的過(guò)量空氣系數(shù)過(guò)高，低溫腐蝕的程度將大大提升。在保證鍋爐安全燃燒的前提下，應(yīng)適當(dāng)降低鍋爐中的過(guò)量空氣系數(shù)，降低氧量，減少硫化物的生成，從而降低低溫腐蝕。

3.3 省煤器汽化的處理

在減負(fù)荷過(guò)程中，應(yīng)實(shí)時(shí)關(guān)注煤水比，防止在減負(fù)荷過(guò)程中因先控投入的緣故煤水比出現(xiàn)大幅度波動(dòng)，導(dǎo)致汽溫和汽壓大幅波動(dòng)，而出現(xiàn)省煤器汽化現(xiàn)象造成減負(fù)荷閉鎖。在先控模式控制不好的情況下，應(yīng)及時(shí)退出先控模式，必要時(shí)將機(jī)組切至TF 模式來(lái)控制煤水比。

3.4 屏過(guò)超溫現(xiàn)象處理

在深度調(diào)峰運(yùn)行中，3 臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行出現(xiàn)屏過(guò)超溫的現(xiàn)象時(shí)：①在確保磨煤機(jī)安全運(yùn)行的前提下，可酌情降低中層磨煤機(jī)的出力，加大底層磨煤機(jī)的出力，使得火焰中心保持在一個(gè)適當(dāng)?shù)母叨?；②加快磨煤機(jī)動(dòng)態(tài)分離器轉(zhuǎn)速，讓煤粉濃度更細(xì)，從而使煤粉能夠提前燃燒以保證火焰中心高度；③根據(jù)爐膛燃燒情況具體分析，可適當(dāng)開大燃盡風(fēng)門開度，將火焰中心高度壓下來(lái)，以降低屏過(guò)溫度；④在保障燃燒安全的前提下，適當(dāng)手動(dòng)加大送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉。

3.5 給水泵再循環(huán)投運(yùn)條件

投送條件有5 個(gè)：①負(fù)荷≥500 MW，給水泵最小流量再循環(huán)調(diào)節(jié)閥原則上是不允許打開的；②當(dāng)給水泵流量低至650 t/h時(shí)，此時(shí)應(yīng)該手動(dòng)開啟給水泵最小流量再循環(huán)調(diào)節(jié)閥，將給水泵流量控制在650～700 t/h，小機(jī)轉(zhuǎn)速不得低于3400 r/min；③假設(shè)第一臺(tái)汽泵再循環(huán)調(diào)節(jié)閥開度＞80%時(shí)，再循環(huán)流量仍然不能滿足需求時(shí)，才允許開啟第二臺(tái)給水泵再循環(huán)調(diào)節(jié)閥；④給水泵流量在450 t/h 時(shí)，最小流量再循環(huán)調(diào)節(jié)閥對(duì)開至50%左右，流量為400 t/h 時(shí)，最小流量再循環(huán)調(diào)節(jié)閥開至100%；⑤當(dāng)給水泵流量＜350 t/h 時(shí)，且最小流量再循環(huán)調(diào)節(jié)閥開度低于80%時(shí)，將觸發(fā)給水泵跳閘保護(hù)。

3.6 給水泵供汽汽源的切換

當(dāng)負(fù)荷下降到約40%定壓的額定負(fù)荷或15%滑壓的額定負(fù)荷之下，調(diào)節(jié)閥開度＞95%，汽動(dòng)給水泵的功率需求仍然比四段抽汽流量要大的情形下，此時(shí)切換閥將會(huì)自動(dòng)開啟，將再熱冷段蒸汽接入，通過(guò)切換閥后，進(jìn)入汽動(dòng)給水泵進(jìn)行做功。再熱冷段的壓力隨著負(fù)荷的降低而降低，若再熱冷段蒸汽的壓力無(wú)法滿足汽動(dòng)給水泵的功率，應(yīng)適當(dāng)?shù)膶毫ζ迷O(shè)低，并打開輔助蒸汽供汽動(dòng)給水泵用汽電動(dòng)門，將汽動(dòng)給水泵用汽切至輔汽供給。

3.7 滿足給水流量的前提下，單臺(tái)給水泵運(yùn)行

深度調(diào)峰時(shí)，給水泵在自動(dòng)控制模式下，轉(zhuǎn)速下降至2800 r/min后給水泵出力無(wú)法繼續(xù)下降。此時(shí)，應(yīng)及時(shí)將一臺(tái)給水泵的出口電動(dòng)門切至手動(dòng)模式緩慢關(guān)閉，并時(shí)刻留意另一臺(tái)給水泵的轉(zhuǎn)速上升且給水流量趨于穩(wěn)定，無(wú)大幅度波動(dòng)。為避免重復(fù)沖轉(zhuǎn)給水泵，在給水泵出口電動(dòng)門完全關(guān)閉后，維持解列給水泵的轉(zhuǎn)速在2800 r/min。在此期間要嚴(yán)密監(jiān)視此給水泵的排汽溫度，當(dāng)排汽溫度≥100 ℃時(shí)，排汽管噴水減溫系統(tǒng)應(yīng)自動(dòng)投入運(yùn)行，否則應(yīng)手動(dòng)開啟投入；當(dāng)溫度≤65 ℃時(shí)，排汽管相應(yīng)噴水調(diào)門和電動(dòng)門應(yīng)自動(dòng)關(guān)閉。

3.8 發(fā)電機(jī)進(jìn)相能力

（1）進(jìn)相運(yùn)行時(shí)發(fā)電機(jī)需滿足：勵(lì)磁系統(tǒng)處于正常自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，勵(lì)磁系統(tǒng)故障保護(hù)壓板投入，失磁保護(hù)投入，勵(lì)磁系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)器運(yùn)行正常無(wú)報(bào)警信號(hào)發(fā)出，機(jī)組PSS 及機(jī)組失步解列功能正常投入。

（2）進(jìn)相工況下應(yīng)當(dāng)密切監(jiān)視：嚴(yán)密監(jiān)視發(fā)電機(jī)電壓、電流、功率、勵(lì)磁系統(tǒng)電流和電壓、廠用電電壓、轉(zhuǎn)速、繞組溫度、鐵芯溫度、氫壓、風(fēng)溫、定冷水壓水溫、軸系振動(dòng)等重要參數(shù)。

（3）3#、4#機(jī)組進(jìn)相運(yùn)行限制條件：①500 kV 母線電壓維持在520～540 kV；②6 kV 母線電壓維持在5.7～6.5 kV；③380 V 母線電壓維持在361～410 V；④發(fā)電機(jī)端電壓應(yīng)在24.3～28.3 kV；⑤定子電流不應(yīng)超過(guò)額定標(biāo)稱值23 949 A；⑥轉(zhuǎn)子電流不應(yīng)超過(guò)額定標(biāo)稱值5173 A；⑦發(fā)電機(jī)冷卻需正常，溫升正常；⑧發(fā)電機(jī)組軸系振動(dòng)在正常范圍內(nèi)，不超過(guò)報(bào)警值。

4 結(jié)論

深度調(diào)峰運(yùn)行的首要條件和必需條件都是在機(jī)組能夠安全運(yùn)行的大前提下開展的。機(jī)組工作在深度調(diào)峰工況下，機(jī)組設(shè)備和系統(tǒng)基本上都處于最低工作出力狀態(tài)，此種方式要求運(yùn)行人員通過(guò)風(fēng)、煤、水及調(diào)峰過(guò)程中關(guān)鍵參數(shù)的精細(xì)調(diào)整，同時(shí)對(duì)關(guān)鍵參數(shù)做好各方面的預(yù)調(diào)整，并根據(jù)經(jīng)驗(yàn)做出總結(jié)，最終保障機(jī)組和電網(wǎng)的安全和穩(wěn)定運(yùn)行。