超臨界機(jī)組20%負(fù)荷深調(diào)運(yùn)行方式優(yōu)化

孫良海，鄭滄海，王熠偉，李永利，張?zhí)煊?，柏?zhàn)國(guó)

（國(guó)能太倉(cāng)發(fā)電有限公司，江蘇 太倉(cāng) 215433）

1 20%負(fù)荷深度調(diào)峰面臨問(wèn)題和風(fēng)險(xiǎn)分析

1.1 鍋爐側(cè)設(shè)備深度調(diào)峰存在的安全風(fēng)險(xiǎn)

（1）鍋爐燃燒惡化。機(jī)組壓力下降至最低壓力（20%），進(jìn)入爐內(nèi)焚燒的煤量隨之下降,鍋爐內(nèi)熱壓力下降，爐膛出口溫度降低，煤粉著火情況和焚燒性能惡化。一旦出現(xiàn)制粉系統(tǒng)、引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)等裝置的失效，甚至爐膛出口積碳都會(huì)對(duì)爐內(nèi)的空氣產(chǎn)生很大干擾，甚至滅火系統(tǒng)停機(jī)。

（2）鍋爐水平煙道及尾部煙道積灰。低負(fù)荷（20%）的工況，爐內(nèi)風(fēng)量下降，煙速也降低，煙氣堆積于爐內(nèi)的煙道口和側(cè)通風(fēng)管內(nèi)。但是，為了保證鍋爐安全，低負(fù)荷工作時(shí)不得進(jìn)行煤倉(cāng)的吹灰。因?yàn)殄仩t長(zhǎng)時(shí)間低負(fù)荷工作，會(huì)造成煤倉(cāng)結(jié)焦問(wèn)題、水平煙道、向后煙道的灰塵積聚，嚴(yán)重干擾爐內(nèi)換熱，從而增加了排煙溫度，也大大降低了鍋爐工作效率，并極易導(dǎo)致鍋爐壁溫超溫。

（3）空預(yù)器積灰及低溫腐蝕。過(guò)量的三氫化氮和空氣中的三氧化硫反應(yīng)，得到了硫酸氫氨。硫酸氫氨在147 ～350℃處于熔融態(tài)，是一個(gè)黏度很大的氣體。當(dāng)它進(jìn)入空預(yù)器中并遇冷時(shí)，黏附在空預(yù)器的換熱部件上，黏著排煙中的飛灰粒，從而造成了空預(yù)器換熱部件管道的阻塞，空預(yù)器前后差壓力增加。低負(fù)載的鍋爐排煙溫度降低，更容易在空預(yù)器冷端產(chǎn)生高溫度腐蝕。

（4）一次風(fēng)機(jī)搶風(fēng)或喘振。低負(fù)荷（20%）狀態(tài)下，由于空預(yù)器積灰或堵塞，從而降低了每次機(jī)組的通過(guò)容量或是在低負(fù)荷工況下僅投運(yùn)了三套制粉設(shè)備，每次機(jī)組通過(guò)容量降低，由此導(dǎo)致下一個(gè)機(jī)組搶風(fēng)或出現(xiàn)喘振。

1.2 汽機(jī)側(cè)設(shè)備深度調(diào)峰存在的安全風(fēng)險(xiǎn)

（1）軸系振動(dòng)變大。由于機(jī)組負(fù)荷降低，特別是冬天，凝汽器最大真空度增加明顯。當(dāng)真空值超高時(shí)，就可以引起汽輪機(jī)動(dòng)靜摩擦，汽輪機(jī)軸系的震蕩加劇，從而危害發(fā)電機(jī)的安全。

（2）給水流量波動(dòng)。深度調(diào)峰時(shí)，若小機(jī)的車(chē)源四抽不能達(dá)到小機(jī)供汽條件時(shí)，需切換至啟動(dòng)汽源輔汽或者備用汽源冷再。因?yàn)檩o汽或冷再和四抽產(chǎn)生了很大的壓力差值和溫度差，在使用不當(dāng)時(shí)可引起中小機(jī)壓力的失常。

1.3 電氣側(cè)設(shè)備深度調(diào)峰存在的安全風(fēng)險(xiǎn)

汽輪機(jī)進(jìn)相，靜止安全性降低，汽輪機(jī)的進(jìn)相深度大于穩(wěn)態(tài)值，靜止安全性降低，可能導(dǎo)致汽輪機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)失穩(wěn)，定子端部工作溫度增加。發(fā)電機(jī)的進(jìn)相運(yùn)行還將引起廠用直流電壓降低，各電氣設(shè)備電流增大，電氣設(shè)備過(guò)熱，并長(zhǎng)期運(yùn)行后造成電氣設(shè)備損害。電流下降很大時(shí)，就可以造成低電壓的電氣設(shè)備保護(hù)動(dòng)作，事故范圍擴(kuò)大。

1.4 深度調(diào)峰導(dǎo)致環(huán)保超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)

低負(fù)荷（20%）工況，爐內(nèi)溫度下降，脫硝催化劑反應(yīng)活性下降，脫硝效率下降。制粉系統(tǒng)配風(fēng)不良，爐膛火焰中心上移，NOX的生成相對(duì)上升。如果監(jiān)測(cè)措施不嚴(yán)格、控制工作不準(zhǔn)確，都可以引起環(huán)保系數(shù)的上升。

2 超臨界機(jī)組20%負(fù)荷深調(diào)運(yùn)行方式優(yōu)化分析

2.1 深度調(diào)峰的運(yùn)行控制策略

2.1.1 深度調(diào)峰前的工作準(zhǔn)備

（1）提前吹灰并投運(yùn)等離子系統(tǒng)。深度調(diào)峰操作時(shí)，發(fā)生的鍋爐高溫吹灰極有可能導(dǎo)致鍋爐高溫爆炸失穩(wěn)，甚至影響鍋爐設(shè)備的滅火。所以，深度調(diào)峰時(shí)鍋爐不進(jìn)行吹灰操作。為防止鍋爐結(jié)焦嚴(yán)重，保證機(jī)組正常運(yùn)行，在負(fù)荷降至20%負(fù)荷前，要根據(jù)鍋爐結(jié)焦燃燒情況進(jìn)行鍋爐吹灰。中負(fù)荷吹灰，可視燃燒穩(wěn)定情況，投入兩層等離子運(yùn)行，穩(wěn)定鍋爐燃燒。（2）入爐煤煤質(zhì)管控。運(yùn)行人員掌握上煤及煤質(zhì)情況，根據(jù)燃煤耗用及原煤倉(cāng)存煤情況，合理安排上煤，確保深度調(diào)峰期間燃用合格燃煤。要求輸煤系統(tǒng)上干煤，避免發(fā)生原煤倉(cāng)、給煤機(jī)堵煤，制粉系統(tǒng)斷煤情況。為了保證深度調(diào)峰期間燃燒穩(wěn)定，應(yīng)用揮發(fā)相對(duì)較高、易于著火的低硫燃煤。合理安排配煤摻燒工作，防止鍋爐結(jié)焦。

2.1.2 深度調(diào)峰升、降負(fù)荷的操作及注意事項(xiàng)

發(fā)電機(jī)組負(fù)載降至50%時(shí),可采用空預(yù)器的持續(xù)吹灰,以減少空預(yù)器積灰。若發(fā)電機(jī)組負(fù)載低于40%工況，則發(fā)電機(jī)組AGC 正常工作投入使用，而發(fā)電機(jī)組負(fù)載率則根據(jù)正常運(yùn)行下降的負(fù)荷量計(jì)算。此時(shí)，發(fā)電機(jī)組仍處于四套制造粉絲系統(tǒng)工作狀態(tài)，爐內(nèi)火焰充滿(mǎn)率相對(duì)而言較好，鍋爐燃燒比較平穩(wěn),較大的變負(fù)荷率也不會(huì)危及發(fā)電機(jī)組安全。當(dāng)溫度降到20%，僅有三套制造粉絲系統(tǒng)工作，則按照爐內(nèi)的實(shí)際情況相應(yīng)減小機(jī)組變負(fù)荷率，減少了設(shè)備變動(dòng)塊，造成燃燒比較不平穩(wěn)，危及了發(fā)電機(jī)組的安全。低負(fù)荷（20%）工況下制粉系統(tǒng)啟停的控制要點(diǎn)在于煤量、水量、風(fēng)量變化的穩(wěn)定，逐步平穩(wěn)增、減給煤量、水量、風(fēng)量，避免出現(xiàn)的突增突減情況，造成水冷器，過(guò)、再熱器壁溫超限或者爐內(nèi)燃燒工況突然惡化情況。在機(jī)組升降負(fù)荷、啟停制粉系統(tǒng)時(shí)應(yīng)密切關(guān)注鍋爐掉焦情況，做好防止鍋爐掉焦造成水冷壁壁溫超限及分配集箱進(jìn)口溫度高的調(diào)整措施。

2.1.3 深度調(diào)峰安全穩(wěn)定運(yùn)行及管理的控制策略

（1）提前完成機(jī)組定期工作。深度調(diào)峰期內(nèi)，不得進(jìn)行對(duì)鍋爐燃燒造成干擾的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)操作，同時(shí)避免一切不合理作業(yè)，所有操作應(yīng)當(dāng)進(jìn)行規(guī)范，需要的日常作業(yè)應(yīng)當(dāng)及時(shí)進(jìn)行。（2）提高鍋爐深度調(diào)峰穩(wěn)燃能力。深度調(diào)峰期間，根據(jù)給煤量控制磨煤機(jī)風(fēng)量，嚴(yán)格控制磨煤機(jī)風(fēng)煤比，防止一次風(fēng)量過(guò)大造成燃燒器脫火以及防止一次風(fēng)壓過(guò)低造成一次風(fēng)管積粉。調(diào)整磨煤機(jī)煤粉細(xì)度、提高磨煤機(jī)出口溫度，強(qiáng)化爐內(nèi)燃燒。開(kāi)展氧量調(diào)整，合理配風(fēng)，確保煤粉燃盡；加強(qiáng)燃燒監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)燃燒不穩(wěn)、火檢強(qiáng)度低、爐膛負(fù)壓波動(dòng)大等情況，及時(shí)增投等離子穩(wěn)燃。（3）控制環(huán)保參數(shù)不超標(biāo)。SO2、煙氣排放數(shù)量和水平是隨著機(jī)組壓力、進(jìn)爐煤量不同而改變的。通過(guò)對(duì)燃燒的熱值高、低硫煤等指標(biāo)精細(xì)化處理來(lái)減少二氧化硫等、煙塵的形成，就能夠?qū)崿F(xiàn)二氧化硫等、煙塵達(dá)標(biāo)排放。脫硝控制系統(tǒng)中共計(jì)3 個(gè)NOX測(cè)點(diǎn)，并且在脫硝反應(yīng)器的左右各布設(shè)了一處測(cè)點(diǎn)，而第三個(gè)測(cè)點(diǎn)布設(shè)在煙筒前端。三個(gè)測(cè)點(diǎn)依煙氣流程，依次通過(guò)脫硝反應(yīng)器后殘留的NOX，以和對(duì)外排出的NOX。第一個(gè)NOX值表示了鍋爐中燃煤生成NOX的總數(shù)量，其管理重點(diǎn)就是通過(guò)采取優(yōu)化制粉系統(tǒng)配風(fēng)、降低火焰中心等措施抑制NOX的產(chǎn)生，減少尿素用量。第二個(gè)NOX數(shù)值反映了脫硝反應(yīng)器的效率，其控制要點(diǎn)在于控制好尿素?zé)峤鉅t內(nèi)的溫度和脫硝反應(yīng)器處的煙溫。由于機(jī)組負(fù)荷低，尿素?zé)峤鉅t入、出口溫度隨負(fù)荷降低而降低，及時(shí)關(guān)小氣換熱器旁路調(diào)節(jié)門(mén)并啟動(dòng)熱解爐入口電加熱，控制熱解爐入口溫度大于450℃，出口溫度350 ～400℃，確保脫硝系統(tǒng)正常運(yùn)行。同時(shí)，通過(guò)投運(yùn)0 號(hào)高加等措施提高排煙溫度，控制脫硝反應(yīng)器內(nèi)煙氣溫度在300 ～430℃，避免生成硫酸氫銨堵塞脫硝催化劑、空預(yù)器等。第三個(gè)NOX數(shù)值反映了對(duì)外排放量，是環(huán)保外排的依據(jù)。但因?yàn)槠渑c第二測(cè)點(diǎn)距離較遠(yuǎn)，且第三測(cè)點(diǎn)的實(shí)際顯示NOX數(shù)據(jù)落后于第二測(cè)點(diǎn)大約3 分鐘左右，所以對(duì)于啟停制作粉絲系統(tǒng)后快速生成大量NOX的地方需要超前管理,以防止NOX總量的瞬時(shí)超標(biāo)。（4）預(yù)防發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行。發(fā)電機(jī)與低負(fù)荷發(fā)電機(jī)在進(jìn)相運(yùn)轉(zhuǎn)之前，均應(yīng)做好對(duì)發(fā)電機(jī)的極端壓力、定子流量、發(fā)電機(jī)輸入線(xiàn)圈溫度、無(wú)功等參數(shù)監(jiān)測(cè)，如果有關(guān)參數(shù)超過(guò)規(guī)定，則可進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整無(wú)功功率，并提高勵(lì)磁，以避免發(fā)電機(jī)超出其規(guī)定的進(jìn)相運(yùn)轉(zhuǎn)范圍。發(fā)電機(jī)在低負(fù)載工作時(shí)，為保證10kV 段母接線(xiàn)壓力、380V 段低壓母線(xiàn)電流正常工作，適時(shí)提高勵(lì)磁，以防止因同時(shí)起動(dòng)10kV 等大容量裝置，導(dǎo)致母接線(xiàn)壓力瞬時(shí)降低，10kV、380V 等電子裝置重合閘，事故進(jìn)一步擴(kuò)大。

2.2 調(diào)峰的深度及運(yùn)行方式選擇

2.2.1 制粉系統(tǒng)的運(yùn)行方式

三套制作粉絲系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，可以保證發(fā)電機(jī)組負(fù)載在50%工況下穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，但制作粉絲系統(tǒng)的出力裕度卻已不夠。如果此時(shí)出現(xiàn)制作粉絲系統(tǒng)的斷煤、堵煤等事故，將會(huì)影響發(fā)電機(jī)組的出力，甚至發(fā)電機(jī)組的安全。所以，當(dāng)機(jī)組負(fù)載在40%時(shí)應(yīng)維持四套制作粉絲系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)機(jī)組負(fù)載降到20%以下時(shí)，則應(yīng)維持三組制作粉絲系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)且制作粉絲系統(tǒng)之間不允許隔層運(yùn)轉(zhuǎn)，否則，爐內(nèi)的熱負(fù)荷散失，引起燃燒狀況惡化。為防止因低負(fù)荷或一次平均風(fēng)機(jī)使用少，而造成的一次平均風(fēng)壓過(guò)高，并引起機(jī)組搶風(fēng)或喘振的不平衡情況，應(yīng)打開(kāi)一部自備磨煤機(jī)入、出風(fēng)門(mén)通氣，以減少一次平均風(fēng)壓。

2.2.2 循環(huán)水系統(tǒng)的運(yùn)行方式

隨著發(fā)電機(jī)負(fù)載的減小，發(fā)電機(jī)真空逐漸增加。充分考慮機(jī)組經(jīng)濟(jì)效益與安全，可以通過(guò)雙背壓切或單背加壓、停用一套循環(huán)水泵和調(diào)節(jié)冷卻塔的配水等方法，適度減小真空，以防止真空原因而引起的機(jī)組內(nèi)震蕩加劇。

2.2.3 機(jī)組干濕態(tài)的轉(zhuǎn)換

當(dāng)發(fā)電機(jī)負(fù)載值下降至30%以下時(shí),發(fā)電機(jī)組位于“干態(tài)”“濕態(tài)”邊界,若要求較長(zhǎng)時(shí)間保持此負(fù)載范圍運(yùn)轉(zhuǎn),宜保持發(fā)電機(jī)組在“濕態(tài)”運(yùn)轉(zhuǎn),盡量避免在“干態(tài)”“濕態(tài)之間的頻頻切換,出現(xiàn)不平衡工況。

3 超臨界機(jī)組20%負(fù)荷深調(diào)運(yùn)行管理方式優(yōu)化

3.1 對(duì)外加強(qiáng)與電網(wǎng)調(diào)度積極溝通，控制減少深調(diào)時(shí)間

現(xiàn)場(chǎng)操作技術(shù)人員要實(shí)時(shí)了解電網(wǎng)態(tài)勢(shì)，并主動(dòng)和調(diào)度人員協(xié)調(diào)溝通，以掌握機(jī)組的實(shí)際調(diào)峰狀況，并盡量減少深度調(diào)峰的深度和持續(xù)時(shí)間。遇有深度調(diào)峰運(yùn)行，要按照國(guó)家供電調(diào)度指令，并及時(shí)告知集團(tuán)內(nèi)各有關(guān)部門(mén)進(jìn)行發(fā)電機(jī)組的深度調(diào)峰運(yùn)營(yíng)準(zhǔn)備工作。對(duì)發(fā)電機(jī)組深度調(diào)峰運(yùn)營(yíng)要以保證安全、報(bào)供電、保設(shè)備為前提，并按照發(fā)電機(jī)組設(shè)備情況合理調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)組的工作方案。

3.2 對(duì)內(nèi)加強(qiáng)技術(shù)力量，做好風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)預(yù)控措施。

機(jī)組深度調(diào)峰工作期間，監(jiān)盤(pán)工作人員要集中精神，提高監(jiān)盤(pán)能力，做好對(duì)各種儀器的數(shù)據(jù)分析，對(duì)發(fā)生的※異常情況也要進(jìn)行準(zhǔn)確診斷并正確處理；另外，因?yàn)楦邏哄仩t壓力較小，要做好高壓鍋爐突然熄火的事故預(yù)測(cè)，以防止高壓鍋爐突然熄火的事件進(jìn)一步擴(kuò)大。做好對(duì)鍋爐受熱面的監(jiān)測(cè)與調(diào)節(jié)，要尤其重視由于汽壓突然下降，冷卻性能減弱而造成的管壁超溫問(wèn)題，以避免因受熱面管道的超溫超壓，而導(dǎo)致受熱面泄漏事故的發(fā)生。在機(jī)組深度調(diào)峰工作期間，要保證在各崗位巡回檢查的能力，以實(shí)現(xiàn)主要設(shè)備問(wèn)題早發(fā)現(xiàn)、早報(bào)告、快解決，并防止因小故障、輔助裝置等問(wèn)題而危及機(jī)組深度調(diào)峰的工作安全。

4 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)超臨界機(jī)組20%負(fù)荷深調(diào)運(yùn)行方式優(yōu)化進(jìn)行研究分析，提出了深度調(diào)峰的運(yùn)行控制策略、調(diào)峰的深度及運(yùn)行方式選擇、運(yùn)行管理方式優(yōu)化等三方面優(yōu)化建議及優(yōu)化方法，希望對(duì)今后超臨界機(jī)組20%負(fù)荷深調(diào)優(yōu)化提供幫助，保證電氣系統(tǒng)的安全正常運(yùn)行，為保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)提供更高的安全保障。