國能太倉發(fā)電有限公司 王文彬

1 600MW超臨界機(jī)組深度調(diào)峰概述

為滿足在春節(jié)等特定時(shí)段內(nèi)，電網(wǎng)超低負(fù)荷運(yùn)行的需要，為確保開機(jī)數(shù)量滿足調(diào)峰要求，企業(yè)需要對(duì)600MW超臨界機(jī)組實(shí)施深度調(diào)峰。本文圍繞電廠運(yùn)行的真實(shí)案例，探討對(duì)深度調(diào)峰技術(shù)的應(yīng)用。案例中提到的電廠使用的超臨界機(jī)組的型號(hào)是N600-24.2/566/566，具體數(shù)值見表1。機(jī)組的額定出力為600MW，性能優(yōu)勢(shì)較為突出，在運(yùn)營過程中產(chǎn)生了較好的發(fā)電效益。該產(chǎn)品使用的汽輪機(jī)由東方汽輪機(jī)有限公司生產(chǎn)，多為沖動(dòng)式單軸汽輪機(jī)，一臺(tái)汽輪機(jī)可供多臺(tái)加熱器使用，采用復(fù)合變壓方式來運(yùn)行，運(yùn)行效益顯著。

表1 600MW超臨界機(jī)組參數(shù)

2 600MW超臨界機(jī)組調(diào)峰現(xiàn)存問題

目前看來，對(duì)600MW超臨界機(jī)組實(shí)施深度調(diào)峰具有較高的難度，在實(shí)際工作中，工作人員多會(huì)遇到以下幾類問題。

2.1 600MW超臨界機(jī)組存在運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)

在一些特定時(shí)段內(nèi)，機(jī)組會(huì)長期處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，如春節(jié)。此時(shí)，各段的抽汽壓力較低，相應(yīng)地相鄰蒸汽壓差也會(huì)逐漸縮小，從而影響高壓與低壓加熱器的疏水壓差，使其變小，最終導(dǎo)致機(jī)組缺乏疏水動(dòng)力，影響機(jī)組的正常運(yùn)行[1]。如果上級(jí)加熱器處于低水位運(yùn)行狀態(tài)，疏水調(diào)閥的開度會(huì)受到影響，通常會(huì)縮小，如此便可滿足機(jī)組水位的要求，但這一現(xiàn)象同時(shí)也會(huì)影響機(jī)組的疏水動(dòng)力，最終抬高加熱器的水位，使機(jī)組無法順利運(yùn)行。為適應(yīng)水位出現(xiàn)這種變化，疏水調(diào)閥往往會(huì)增大開度，但這種調(diào)節(jié)往往是緩慢的，與水位變化的速度并不匹配，最終會(huì)導(dǎo)致機(jī)組疏水不穩(wěn)定，影響加熱器的正常運(yùn)行。

2.2 機(jī)組運(yùn)行影響電廠經(jīng)濟(jì)效益

600MW超臨界機(jī)組的運(yùn)行，會(huì)顯著影響電廠的經(jīng)濟(jì)效益。這一影響力與鍋爐運(yùn)行效率、汽輪機(jī)熱耗這兩個(gè)參數(shù)有關(guān)。通常情況下，當(dāng)鍋爐保持75%負(fù)荷狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，機(jī)組的運(yùn)行效率是最高的，但隨著鍋爐負(fù)荷的逐漸降低，機(jī)組的運(yùn)行質(zhì)量也會(huì)逐漸下降，這是因?yàn)殄仩t溫度的降低會(huì)造成較大的熱量損失，同時(shí)為汽輪機(jī)帶來更大的熱耗，當(dāng)負(fù)荷降低到一定程度時(shí)，整個(gè)機(jī)組的循環(huán)效率都會(huì)被影響，此時(shí)對(duì)機(jī)組實(shí)施深度調(diào)峰，并不會(huì)產(chǎn)生較為明顯的功率變化，如此便會(huì)為電廠帶來一定的成本浪費(fèi)。

2.3 環(huán)境保護(hù)問題

近年來，在生態(tài)文明建設(shè)的號(hào)召下，電廠重視環(huán)境保護(hù)。環(huán)保主管部門對(duì)電廠的尾氣排放量提出了明確的要求，為響應(yīng)這一要求，電廠在內(nèi)部裝設(shè)了完善的脫硫設(shè)施，并改造了鍋爐尾部的受熱面，這有助于降低電廠對(duì)二氧化硫、氮氧化物等物質(zhì)的排放[2]。但目前看來，600MW機(jī)組運(yùn)行負(fù)荷的變化，對(duì)電廠尾氣排放量造成的影響仍然無法規(guī)避，機(jī)組以低負(fù)荷狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，電廠尾氣排放的濃度有所上升，長此以往破壞生態(tài)環(huán)境，因此電廠有必要做好600MW超臨界機(jī)組深度調(diào)峰工作，盡可能提升電廠的環(huán)保效益。

3 600MW超臨界機(jī)組深度調(diào)峰技術(shù)優(yōu)化方法

針對(duì)600MW超臨界機(jī)組在調(diào)峰過程中，容易出現(xiàn)的問題，本文列舉了以下幾點(diǎn)優(yōu)化方法，以供相關(guān)人員參考。

3.1 設(shè)計(jì)原則

本次案例使用的超臨界機(jī)組有著22kV的發(fā)電機(jī)額定電壓，容量為667MVA，同時(shí)還有著17495V的額定電流，滿足超臨界機(jī)組的運(yùn)行要求。該臨界機(jī)組鍋爐由東方鍋爐廠設(shè)計(jì)，屬于變壓直流型機(jī)械設(shè)備，型號(hào)為DG1900/25.4-Ⅱ型。該裝置設(shè)有脫硝裝置，運(yùn)行過程中可借助平行擋板等部件，調(diào)節(jié)鍋爐運(yùn)行的具體溫度，使其符合電廠運(yùn)營的要求，同時(shí)令通風(fēng)變得更為平衡，避免引發(fā)一系列的生產(chǎn)問題。

設(shè)計(jì)過程中，工作人員選用了混合類煤，對(duì)超臨界機(jī)組實(shí)施優(yōu)化設(shè)計(jì)。經(jīng)計(jì)算，發(fā)現(xiàn)其加熱量已經(jīng)達(dá)到了22600KJ/kg，并產(chǎn)生了237.6t/h的熱量消耗。

該超臨界機(jī)組使用的調(diào)溫方式如下，通過調(diào)節(jié)中間點(diǎn)溫度，配合一、二級(jí)減溫水，調(diào)節(jié)過熱氣溫，對(duì)于再熱氣溫，借助裝設(shè)在設(shè)備尾部煙道的擋板來調(diào)整。鍋爐運(yùn)行主要使用帶基本負(fù)荷并參與調(diào)峰的方式完成調(diào)節(jié)。設(shè)計(jì)人員結(jié)合電廠的實(shí)際需求，對(duì)機(jī)組實(shí)施了進(jìn)一步的優(yōu)化設(shè)計(jì)，設(shè)置了“雙進(jìn)雙出”型的鋼球磨煤機(jī)直吹式制粉系統(tǒng)，實(shí)踐證明該系統(tǒng)性能優(yōu)勢(shì)，運(yùn)行效益突出，滿足電廠的運(yùn)行要求。

3.2 具體做法

在實(shí)際工作中，工作人員針對(duì)以下系統(tǒng)，完成了深度調(diào)峰工作。

一是煙風(fēng)系統(tǒng)。在正式開始深度調(diào)峰之前，工作人員必須查看鍋爐，降負(fù)荷過程中鍋爐協(xié)調(diào)控制下確保總風(fēng)量大于30%，正常運(yùn)行時(shí)爐膛氧量在3.5%左右，低負(fù)荷時(shí)正偏置，適當(dāng)提高爐膛氧量。當(dāng)機(jī)組運(yùn)行負(fù)荷下降至200MW時(shí)，增大兩臺(tái)動(dòng)葉可調(diào)軸流送風(fēng)機(jī)開度保證在合理范圍內(nèi)，保證氧含量在8%以上，保證送風(fēng)機(jī)開度，控制好送風(fēng)機(jī)出口的風(fēng)壓，可通過調(diào)整小燃盡風(fēng)，對(duì)二次風(fēng)門開度實(shí)施進(jìn)一步的調(diào)整，確保二次風(fēng)箱壓力合格。

同時(shí)，要注意一次風(fēng)壓，確保運(yùn)行制粉系統(tǒng)一次風(fēng)壓一次風(fēng)量正常，磨煤機(jī)出口溫度、電流、磨碗差壓正常，沒有堵煤、出力不足等現(xiàn)象出現(xiàn)，保證制粉系統(tǒng)出力可靠穩(wěn)定。要注意爐膛負(fù)壓以及燃燒情況，設(shè)定爐膛負(fù)壓在-60左右，保證兩臺(tái)入口導(dǎo)葉可調(diào)軸流引風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)正常，調(diào)整送、引風(fēng)與一次風(fēng)機(jī)時(shí)，工作人員還應(yīng)控制好兩臺(tái)風(fēng)機(jī)設(shè)備，確保其出力是均衡的，避免風(fēng)機(jī)突然失速。這一環(huán)節(jié)中，應(yīng)重點(diǎn)控制好風(fēng)機(jī)振動(dòng)的頻率，以及風(fēng)機(jī)軸承的溫度，確保其符合要求。

實(shí)際上，如上工作過程中，在機(jī)組負(fù)荷降低到250MW時(shí)，工作人員應(yīng)監(jiān)控機(jī)組的運(yùn)行狀況，采用相應(yīng)的裝置，如空預(yù)器密封間隙調(diào)整裝置，通過相互配合的方式，調(diào)整控制柜的運(yùn)行，分析其運(yùn)行數(shù)據(jù)產(chǎn)生的變化。當(dāng)發(fā)生電流擺動(dòng)等問題時(shí)，還應(yīng)采用有效的措施處理機(jī)組，控制其負(fù)荷數(shù)值到合理范圍內(nèi)，當(dāng)負(fù)荷數(shù)值趨近穩(wěn)定后，可調(diào)整空預(yù)器的位置，完成整個(gè)處理流程。

二是制粉系統(tǒng)。在深度調(diào)峰過程中，工作人員在制粉系統(tǒng)的防爆裝置、防燒裝置與燃燒器等部位，觀察到故障問題。因此，在實(shí)施深度調(diào)峰過程中，工作人員應(yīng)密切監(jiān)視鍋爐內(nèi)部是否出現(xiàn)著火情況，應(yīng)調(diào)整好爐膛的負(fù)壓，一般來講將負(fù)壓的波動(dòng)控制在正負(fù)100Pa以內(nèi)較為合適。若期間火焰閃動(dòng)得較為明顯，還應(yīng)采取設(shè)油方式進(jìn)行助燃[3]。在深度調(diào)峰期間，為避免燃燒調(diào)節(jié)波動(dòng)幅度過大，工作人員應(yīng)使用滑壓方式，將負(fù)荷控制在合適的范圍內(nèi)，同時(shí)還應(yīng)盡可能緩慢地調(diào)節(jié)燃燒幅度。

目前，受煤種等因素的影響，180MW負(fù)荷下機(jī)組的煤量位于90～100t/h，為調(diào)整風(fēng)粉的濃度，控制系統(tǒng)燃燒的穩(wěn)定性，工作人員可適當(dāng)調(diào)低下層磨的出力，一般來講兩臺(tái)磨的出力是不能低于35t/h的，中層磨的出力控制在25t/h左右較為合適的，三臺(tái)磨煤機(jī)在運(yùn)行過程中，將磨粉管一次風(fēng)速控制在22～28m/s較為合適，否則工作人員應(yīng)停運(yùn)其中一臺(tái)機(jī)器，維持其他兩臺(tái)磨機(jī)正常運(yùn)行，如便可將一次風(fēng)壓母管壓力控制在7.5kPa以上。

日常工作中，電廠各值班人員應(yīng)多觀察制粉系統(tǒng)風(fēng)壓、風(fēng)速、溫度等參數(shù)，確保正常。一旦制粉系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)問題，值班人員應(yīng)立即將相應(yīng)的情況上報(bào)給上級(jí)部門，通知點(diǎn)檢。調(diào)峰過程中，工作人員應(yīng)集中精力穩(wěn)定地調(diào)整風(fēng)機(jī)，避免風(fēng)機(jī)出現(xiàn)大幅度的負(fù)荷波動(dòng)，同時(shí)還應(yīng)操控一臺(tái)磨煤機(jī)，將其保持在暖磨狀態(tài)?？梢罁?jù)制粉系統(tǒng)在調(diào)峰前的運(yùn)行情況以及上煤情況，設(shè)置備用設(shè)備和煤，避免出現(xiàn)斷煤、燃燒惡化等一系列的問題，確保機(jī)組燃燒具有高度的穩(wěn)定性。

三是給水系統(tǒng)。調(diào)峰過程中，工作人員應(yīng)多觀察給水系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)還應(yīng)觀察汽溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，避免出現(xiàn)缺水、超溫、汽溫驟降等一系列問題。待機(jī)組負(fù)荷降低到300MW左右時(shí)，工作人員應(yīng)依據(jù)負(fù)荷變化幅度，降低機(jī)組的主、再熱汽溫，待負(fù)荷降低到180MW時(shí)，還應(yīng)將汽溫調(diào)整在550oC左右。若降低機(jī)組運(yùn)行負(fù)荷較為困難，工作人員也可選擇降低機(jī)組的真空，此舉的主要目的是降低機(jī)組運(yùn)行中產(chǎn)生的耗汽量。

在機(jī)組負(fù)荷降低到180MW左右時(shí)，361閥門（或稱為3A閥）的開啟會(huì)受到分離器出口壓力邏輯以及主汽壓力的閉鎖限制，加之機(jī)組處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，若工作人員選擇在此時(shí)調(diào)節(jié)給水系統(tǒng)，鍋爐儲(chǔ)水罐壓力常會(huì)在短時(shí)間內(nèi)高于給水壓力，進(jìn)而導(dǎo)致機(jī)組斷水。為解決上述問題，工作人員有必要調(diào)整主給水旁路門，同時(shí)還應(yīng)調(diào)整給水電動(dòng)門，將開度控制在10%～20%，此外還應(yīng)操控好給水量，應(yīng)控制在600t/h較為合適，同時(shí)要保持5oC的過熱度，即可將系統(tǒng)維持在干態(tài)運(yùn)行狀態(tài)。

工作人員應(yīng)觀察兩臺(tái)小機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)的升降情況，當(dāng)數(shù)值降到3000pm以下時(shí)，汽泵再循環(huán)門處于全開狀態(tài)，此時(shí)主給水旁路門會(huì)關(guān)閉到40%以下，若仍無法保證過熱度，工作人員可通過開啟高低壓旁路，控制主蒸汽壓力到合適狀態(tài)下，一般來講控制在7.5～8.0MPa即可，可滿足閥門的開啟條件。在此基礎(chǔ)上，工作人員還應(yīng)控制好系統(tǒng)的給水量，將單側(cè)電磁閥的開啟程度控制在5%～10%，如此便可令儲(chǔ)水罐的水位達(dá)到平衡，確保鍋爐能夠在潮濕的狀態(tài)下維持良好運(yùn)行。

3.3 注意事項(xiàng)

需要注意的是，在應(yīng)用如上方法優(yōu)化600MW超臨界機(jī)組的過程中，工作人員應(yīng)關(guān)注機(jī)組運(yùn)行的設(shè)計(jì)情況，把控好各項(xiàng)技術(shù)要點(diǎn)，將機(jī)組調(diào)整至最佳工作狀態(tài)，確保深度調(diào)峰的順利完成。

一是汽機(jī)調(diào)整。軸封、氫冷器與定冷水系統(tǒng)在600MW超臨界機(jī)組的運(yùn)行過程中，發(fā)揮著重要的作用。工作人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)氫冷器冷卻水量的控制，應(yīng)為其賦予一定的限制參數(shù)?？蛇m當(dāng)開大設(shè)備的旁路，將氫溫控制在良好的狀態(tài)下，同時(shí)還應(yīng)關(guān)注定冷水溫的數(shù)值是否正常，一般來講不宜低于42oC。需要注意的是，在這一環(huán)節(jié)中工作人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)汽輪機(jī)、小機(jī)TSI的監(jiān)控，分析各項(xiàng)參數(shù)是否正常，應(yīng)重點(diǎn)控制好賬差、軸向位移、振動(dòng)三個(gè)參數(shù)，確保其是在規(guī)定好的范圍內(nèi)。若調(diào)峰期間機(jī)組出現(xiàn)了斷煤、燃燒惡化等一系列問題，輔汽壓力往往會(huì)有大幅度的下降，若惰化蒸汽無法保障，工作人員應(yīng)立即啟動(dòng)電泵、并泵等裝置。

二是發(fā)電機(jī)控制。工作人員有必要監(jiān)視發(fā)電機(jī)的參數(shù)，確保其電壓時(shí)刻處于規(guī)定的范圍內(nèi)。一般來講，應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)對(duì)6kV母線電壓的控制，觀察其是否高于5.8kV，如果高于5.8kV應(yīng)采取一定的技術(shù)手段來調(diào)整。在對(duì)系統(tǒng)實(shí)施減負(fù)時(shí)，有必要調(diào)整好閉式水系統(tǒng)，確保介質(zhì)溫度的升高速度，滿足相應(yīng)技術(shù)規(guī)程的要求，同時(shí)還應(yīng)確保發(fā)電機(jī)使用的母線電壓不低于技術(shù)規(guī)程的要求[4]。

三是除灰脫硫。對(duì)于電廠而言，在日常運(yùn)營中做好除灰脫硫工作至關(guān)重要，與電廠的環(huán)保效益、社會(huì)效益息息相關(guān)。在深度調(diào)峰過程中，工作人員應(yīng)觀察機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)，若機(jī)組已經(jīng)出現(xiàn)了熄火現(xiàn)象，應(yīng)立刻操控相對(duì)應(yīng)的除塵高壓控制系統(tǒng)退出，確保低壓控制系統(tǒng)與氣化風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)良好，之后操控各灰斗保持穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。若機(jī)組燃燒現(xiàn)象繼續(xù)惡化，工作人員需使用油槍進(jìn)行穩(wěn)燃，在獲得班組長許可的前提下，工作人員可操控高壓控制系統(tǒng)退出運(yùn)行，保持其他系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行，最后完成整個(gè)除灰脫硫工作。

4 結(jié)語

綜上所述，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展的時(shí)代背景下，電網(wǎng)的峰谷差日益擴(kuò)大，對(duì)超臨界機(jī)組實(shí)施深度調(diào)峰關(guān)乎電網(wǎng)的用電質(zhì)量，關(guān)系著發(fā)電廠的經(jīng)營效益，也關(guān)系著大眾的用電體驗(yàn)。因此在今后工作中，相關(guān)工作者應(yīng)就深度調(diào)峰技術(shù)要進(jìn)一步探索，將其作用最大化發(fā)揮，提升機(jī)組運(yùn)行質(zhì)量，促進(jìn)電廠進(jìn)一步發(fā)展。