華電龍口發(fā)電有限公司運行調度部 張永清

1 引言

隨著大規(guī)模風力、光伏等綠色能源并網發(fā)電，新能源機組出力受季節(jié)和天氣影響，負荷不穩(wěn)定持續(xù)的特點也越發(fā)明顯。煤電作為最經濟可靠和最具開發(fā)潛力的靈活性電源，顯得不可或缺——煤電作為電網容量的壓艙石，在未來幾年持續(xù)低負荷運行或者深度調峰將成為常態(tài)，本地煤電企業(yè)被推上了承擔調峰角色的歷史舞臺?！皟蓚€細則”的實施在一定程度上調動了煤電企業(yè)的積極性，燃煤電廠紛紛通過調峰等輔助服務市場獲得收益，以進一步提升企業(yè)競爭力。

機組深度調峰運行期間，機組運行狀態(tài)和參數(shù)較正常工況發(fā)生了較大的變化，也相應帶來了問題，這需要運行技術人員根據不同機組的性能，充分挖掘機組本身的調峰潛力，在運行調整方面深入研究，以保證深度調峰的安全性和一定的經濟性[1]。解列調峰是深度調峰的一種特殊工況，解列調峰時，汽輪機全速空負荷運行，運行時間較長（多在3～4h）。本文針對220MW 機組的解列調峰現(xiàn)場操作過程中出現(xiàn)的問題，進行總結交流，探討解列調峰時汽輪機及輔助設備的運行調整手段，預期深度調峰目標見表1。

表1 未來預期深度調峰目標表

2 機組概況信息

該公司現(xiàn)有四臺220MW機組，汽輪機皆為北京重型電機廠生產，分別為#3、#4、#5、#6機組。汽輪機技術規(guī)范包括：汽輪機型號為N220-12.75/535/535；汽輪機型式為超高壓、中間再熱、三缸三排汽、凝汽式；額定功率為220MW。

3 解列調峰采用的調節(jié)方式問題

影響機組深度調峰的主要問題是汽輪機汽缸及轉子金屬應力變化對機組壽命和安全的影響。經電科院測算以現(xiàn)行運行規(guī)程規(guī)定的滑停曲線降溫、降壓、降負荷進行解列調峰是較安全的，采用定滑定復合調節(jié)方式對金屬部件的影響較小[2]。汽輪機滑參數(shù)停機曲線如圖1所示。

圖1 汽輪機滑參數(shù)停機曲線

接到解列調峰命令首先聯(lián)系鍋爐按滑參數(shù)停機曲線降溫、降壓、減負荷，同時逐漸開啟調速汽門，調速汽門控制由“多閥”切換為“單閥”。當主蒸汽參數(shù)降到9.0MPa、520 ℃，負荷減至150MW，穩(wěn)定運行15min。

4 解列調峰時的參數(shù)控制問題

減負荷前，按“開、停機金屬溫度記錄簿“記錄各項數(shù)值一次，自減負荷開始每隔 30min 記錄一次，認真分析調整，控制各指標在正常范圍內?；瑓?shù)時要注意聯(lián)系鍋爐穩(wěn)定汽溫、汽壓，保持好過熱度，尤其注意鍋爐停磨時汽溫可能波動[3]。具體蒸汽參數(shù)控制要求如下。

一是主蒸汽壓力下降速度為 0.02～0.03MPa/min（220～150MW負荷范圍內的壓降除外）。二是主、再熱蒸汽溫度下降速度為1～2℃/min。調節(jié)級后蒸汽與高壓內缸上半內壁之溫差小于30℃。三是蒸汽過熱度要求：主蒸汽參數(shù)在 7.0MPa，420℃以上時，過熱度不得小于 120℃，主蒸汽參數(shù)在 4.0MPa，320℃以上時，過熱度不得小于 70℃；主蒸汽壓力在 4.0MPa 以下時，過熱度不得小于 60℃。四是注意再熱汽溫與主汽溫同步下降，10min 內，主再熱蒸汽溫度上升或下降 50℃時應立即打閘停機。

5 汽輪機上下缸溫差大及差脹的控制問題

汽輪機上下缸溫差及差脹都是汽輪機本體很重要的運行參數(shù)。上下缸溫差及差脹大，會使動靜間隙消失，動靜部分碰磨誘發(fā)機組振動變大、轉子彎曲等一系列故障，影響機組的安全穩(wěn)定性，進而影響后續(xù)的解列空負荷運行[4]。因此減負荷過程中根據差脹和各部金屬溫差變化提早投入法蘭螺栓加熱系統(tǒng)，當高、中壓差脹開始縮小、主蒸汽溫度接近高壓內缸下半內壁溫度、負荷約120MW 時投法蘭螺栓加熱裝置。機組一般投夾層倒流和高壓法蘭螺栓加熱，以利于汽缸的縮缸能跟上轉子的收縮；為了更好地控制差脹和缸溫差，缸溫按定滑曲線滑到350℃以下再解列，發(fā)電機解列前盡量控制中壓負差脹應留有余地，不超過“0mm”，注意聯(lián)系鍋爐穩(wěn)定汽溫、汽壓，保持足夠的過熱度。為控制上下缸溫差，主汽溫度下降到350℃應全開本體各部疏水，防止水沖擊事故。

在低負荷及空負荷時，由于汽輪機進汽量較少，會產生很大的鼓風摩擦熱，應特別注意高壓缸排汽溫度不得超過360℃，低壓缸排汽溫度不超過80℃。因此注意監(jiān)視低壓缸排汽溫度，投入低負荷噴水后除了要監(jiān)視 DCS 里低壓缸排汽溫度，還要注意檢查就地溫度表指示。減負荷過程中根據鍋爐要求投入高低壓旁路系統(tǒng)，旁路投入前要進行充分暖管疏水，防止旁路系統(tǒng)發(fā)生汽水沖擊，振壞管道。投旁路時要注意低旁減溫水調節(jié)門 10%閉鎖低旁減壓調節(jié)閥。旁路系統(tǒng)運行中，注意監(jiān)視調整高旁減壓閥，保持調節(jié)級壓力與高旁后蒸汽壓力之比大于等于2.0。高低旁聯(lián)合運行控制復雜，需要不斷摸索試驗，且長時間運行易對閥芯造成沖刷，使得正常運行中旁路不嚴內漏。

6 調峰操作中各加熱器、汽包水位的控制問題

低負荷時高、低加水位較低，容易造成管道振動、疏水不暢、管束沖刷泄漏。容易造成低加疏水泵汽蝕等問題。解列調峰中高加不解列，隨機運行，以利于汽缸本體的疏水和給水溫度的提升，對上下缸溫差和鍋爐側氮氧化物的控制都有好處。機組低負荷運行時若高加水位無法維持，立即解列#3高加汽側運行，機組解列后保持#1、2高加運行，必要時開啟危急泄水保持高加水位正常，避免高加水位保護動作關閉高加聯(lián)成閥，高加聯(lián)成閥運行中一旦關閉再次打開就有些困難，需要開啟反頂水門，頂開聯(lián)成閥[5]。

發(fā)電機解列前，可保持除氧器高水位，防止鍋爐向空排汽動作后，汽包水位下降幅度過大。隨著機組負荷的降低，給水壓力和流量也相應降低，當給水流量減少到一定程度時，需要注意給水泵最小流量閥的動作情況，防止最小流量閥在保護開啟值附近來回開關造成給水流量的波動，使得鍋爐側汽包水位維持不住引起MFT。

7 軸封汽源的切換及軸封漏汽量的調整問題

隨著負荷的降低，除氧器壓力也要下降，容易引起軸封壓力不足，真空下降。需要及時切換汽封減溫器供軸封，但此時缸溫是熱態(tài)，注意軸封溫度的控制，要對汽封減溫器充分疏水后，才能投入。

國產220MW機組軸封漏汽量大是普遍存在的問題。漏汽量大不光污染車間環(huán)境，還帶來潤滑油中進水、氫氣濕度大等問題。調峰過程中要盡量降低軸封漏汽對油中進水、氫氣濕度的影響。向下滑參數(shù)時就要聯(lián)系檢修給主油箱接濾油機濾油；調峰中按要求定時進行主油箱、氫氣干燥器放水，注意放水量的變化；滑參數(shù)過程中，在保證真空不降低的前提下，調整汽輪機高、低壓軸封壓力盡量低，減少軸封冒汽；當#1、2軸加汽側壓力反正時，應保持兩臺軸加風機運行，保證軸加汽側壓力為微負壓狀態(tài)，注意軸加風機出力情況；調峰過程中保持軸封一、二檔漏汽運行，無特殊情況不得停用軸封一、二漏；調峰結束機組并列后，開啟二漏至#8低加進汽門，并根據負荷和漏汽量及時調整門的開度，保持#1、2軸加汽側微負壓運行；整個過程中保持密封油箱油位穩(wěn)定，嚴密監(jiān)視密封油箱補排油電磁閥動作情況，每班動作超過3次立即檢查調整。

8 解列調峰中防止汽輪機超速等安全問題

發(fā)電機解列前通知鍋爐、電氣運行值班人員做好發(fā)電機解列、汽輪機維持 3000r/min 運行的準備。發(fā)電機解列前聯(lián)系熱工按保護投停規(guī)定解除“發(fā)電機主保護”、“發(fā)電機跳閘+失磁保護”。解列調峰不同于正常的停機先打閘后解列，為防止解列操作不當引起汽輪機超速事故，應嚴格執(zhí)行《防止電力生產事故的二十五項重點要求》規(guī)定，負荷減至“0”后，聯(lián)系電氣先將發(fā)電機有功、無功功率減至零，檢查確認有功功率到零，電能表停轉或逆轉以后，再將發(fā)電機與系統(tǒng)解列，解列后DEH 系統(tǒng)不能維持空轉或DEH 不能控制轉速在3240r/min 以下，應立即打閘停機。

發(fā)電機解列后應注意維持汽輪機全速運行，若轉速下降應及時啟動高壓啟動油泵，防止汽輪機大軸化瓦或發(fā)電機密封油壓下降，引起漏氫。因空負荷運行時間較長，要注意監(jiān)視凝汽器真空、低壓缸排汽溫度、軸封供汽壓力、調節(jié)級后汽溫等各項參數(shù)正常。解列后真空不用過高維持在-80～-70kPa 即可。

9 解列調峰中凝結水壓力偏低的問題

該發(fā)電廠凝結水泵采用變頻泵，機組負荷100MW以下時凝結水壓力一般達到低水壓報警值0.6MPa，會聯(lián)動備用工頻凝結水泵，低負荷時需要注意將變頻泵調節(jié)為全速運行，用凝結水再循環(huán)調節(jié)門調節(jié)凝汽器、除氧器水位正常穩(wěn)定，保證凝結水流量能跟上除氧器的需求。

凝結水壓力偏低會使得凝結水泵自密封水壓不足，引起凝結水、除氧水溶氧不合格和凝泵汽蝕等問題。此時需要及時將凝結水泵密封水切換為穩(wěn)壓水箱供水，同時也要注意穩(wěn)壓水箱水位、凝汽器水位的變化。凝結水壓不足或不穩(wěn)定對汽封減溫器的溫度調節(jié)也帶來一定的困難，運行中需要盯緊軸封溫度等參數(shù)防止大幅波動，引起軸封水擊和差脹變化。

10 結語

充分利用公司的人才優(yōu)勢，依托技術創(chuàng)新，突破關鍵制約瓶頸，成功實現(xiàn)深度調峰。幾次深度調峰下機組還存在的非根本瓶頸問題如下。

一是低負荷下，不能滿足一次調頻、AGC 響應需求，AGC響應慢。二是協(xié)調系統(tǒng)在低負荷下的運行控制達不到要求，現(xiàn)邏輯負荷低于90MW，協(xié)調自動解除。三是主要泵類設備的安全性問題，低負荷時給水流量過低造成給水泵汽蝕問題。四是采暖工況下，汽機負荷和最大采暖抽汽量不匹配，不能同時滿足供熱和調峰需求。五是深度調峰情況下，部分調節(jié)系統(tǒng)參數(shù)不滿足低負荷工況，無法投入自動，需要根據低負荷運行情況，對參數(shù)進行優(yōu)化。

根據各機組的運行特性，在不進行設備改造和增加外部系統(tǒng)的情況下進行深度調峰，不存在根本的制約因素，多數(shù)情況下可以實現(xiàn)機組低負荷的穩(wěn)定運行，但深度調峰時機組運行工況是非正常工況，需要密切監(jiān)視機組各狀態(tài)參數(shù)，盡一切可能控制各參數(shù)不觸發(fā)下限邊界條件，以將調峰造成的風險降到最低。通過一系列摸索，調峰技術日趨成熟，為消納綠色能源發(fā)電承擔了應有的社會責任。