关于火电机组低负荷磨组运行方式及控制优化的探讨

叶飞 朱逸夫 戴睿杰 侯星熠 杨坤

摘  要：在火电厂运行中，火电机组低负荷运行期间，若能加强磨煤机协调控制，可增加机组运行稳定性，故而需重视低负荷磨组运行方式优化效果。在此之上，该文简要分析了火电机组低负荷运行影响，经由调整磨煤机数量、优化磨煤机参数策略，改进火电机组低负荷磨组运行方式，并通过调节控制系统性能、注重辅机跳闸控制、积极开展跳闸试验等路径，为火电机组良性运作给予保障。

关键词：火电机组   低负荷   磨煤机   制粉系統

中图分类号：TM621                        文献标识码：A文章编号：1672-3791（2021）07（c）-0039-03

Abstract： During the operation of the thermal power plant， during the low-load operation of the thermal power unit， if the coordinated control of the coal mill can be strengthened， the operation stability can be increased， so more attention should be paid to the optimized operation mode of the low-load grinding unit.Above this， this paper briefly analyzes the impact of low load operation of thermal power units， improves the operation mode of coal mills， optimizes the parameters of coal mills， improves the operation mode of the control system， pays attention to the trip control of auxiliary machines， and actively guarantees the benign operation of thermal power units.

Key Words： Thermal power unit; Low-load; Coal mill; Powder making system

火电机组在其低负荷运行方式下，易影响火力发电系统安全性及其灵活性。在国家号召下，需针对火电机组低负荷磨组运行方式实施改造，由此确保低负荷运行中能够维护火电机组稳定状态，为后续磨煤机正常运行奠定基础。对此，应围绕火电机组低负荷运行中磨煤机需求，编制机组控制方案，消除跳闸影响。

1  火电机组低负荷运行影响

1.1 热耗高

火电机组运行中，在其负荷量达到500 MW时，基本上能够维持正常的热耗状态。然而，在低负荷运行中，热耗率将有所提高，且呈现正相关关系，尤其在日益降低的情况下，火电机组产生的发电量显然无法符合实际开发要求，而且其间也会导致给水泵、引风机等辅机出现难以调节的运行负担。因此，低负荷运行易产生高热耗后果。

1.2 耗电多

火电机组在其运行中，若处于低负荷运行状态，此时锅炉以及配套设施所消耗的电能也会随之升高。特别是感应式电动机，将在低负荷运行方式下加大电路损耗量。此时只能通过节能设计予以调节。

1.3 不稳定

火电机组若能保持正常的运行负荷，其稳定性良好，而在其进入低负荷运行方式中，此时的锅炉与磨煤机等发电设施都会受到低负荷的影响，无法保持稳定运行的状态，其消耗的成本也会有所增加。一般在火电机组中，进入低负荷运行状态后，对应的设施、辅机运行效率也会减小1.31%，磨煤机消耗能量会上升10.5 g/kW h。所以，需针对火电机组低负荷磨组运行方式做出相应优化，使之保持稳定运行状态，由此提高火力发电率。

2  火电机组低负荷磨组运行方式改进策略

2.1 调整磨煤机数量

针对火电机组低负荷运行中出现的种种问题，需从磨煤机数量上予以应对。磨煤机是火力发电中的重要设施，经过磨煤机运行后，能够提供充足燃料。对于制粉系统跳闸事件，它会在其跳闸后破坏原定机组参数，实验结果如表1所示，导致磨煤机燃料需求量有所增加。此时，若能保证磨煤机数量充足，尽管部分磨煤机中的制粉系统出现跳闸现象，其余磨煤机也能保持正常的燃煤供应量，由此确保低负荷运行下的火电机组，能够维持原有运行状态。因此，需加强制粉系统的稳定设计，新增磨煤机，以便火电机组拥有稳定的燃煤供应条件。

由表1所示，在一台磨煤机条件下，火电机组若处于500 MW低负荷运行状态下，在制粉系统跳闸后，负荷量将增加，主汽温与主汽压的下降，而且还将提升给煤量，造成炉膛压力出现变化。所以，需采用3台磨煤机，维护火电机组低负荷运行稳定性与灵活性。随着火电机组负荷量的下降，其主汽温将从601 ℃增加到603 ℃，主汽压有所降低。

2.2 优化磨煤机参数

在火电机组低负荷运行中，还可通过布置3台磨煤机，加强整体运行稳定性。首先，在磨煤机给煤量上参数的调节，可适当进行上调，以9 500 t/24 h为主;其次，功率需将其设定为2 304 kW左右，与以往功率比较，对应的功率也将有所增加;最后，磨煤机中的送风机以及引风机电流需要予以上调。至于一次风机电流需在原有基础上有所下降，保证调整后的磨煤机拥有优良性能，能够为火电机组低负荷磨组运行方式的过渡带来安全保障。只有磨煤机能够保持良好状态，才能实现火电机组的平稳运行[1]。

3  火电机组低负荷磨组运动方式的控制优化路径

3.1 调节控制系统性能

火电机组低负荷运行还需要加强控制系统的优化，一是能切实预防磨煤机制粉系统故障问题;二是能强化火电机组运行安全性，促使火电锅炉能够始终实现燃煤的持久燃烧。其中针对投料功能的有效控制，由于在火电机组运行中选用3台磨煤机后，应当根据磨煤机给煤量的设定，对其燃料的投放功能予以控制。相关人员需先行判断运行中的两台磨煤机的给煤量极限值，而后与故障前系统的实际投放能力进行比较，分为两种情况对其进行差异化控制设计，第一，在磨煤机制粉系统尚未出现跳闸等故障前它的出力值偏大，此时优选手动控制模式，并按照具体的最大给煤量设定磨煤机参数;第二，无故障前系统出力值较小，此时也需将控制模式由主控调整为手动模式，至于磨煤机的给煤量需要进行上调，对于制粉系统出力值可不予更改[2]。

3.2 注重辅机跳闸控制

在采用控制技术时，需按照分类控制的方式，对火电机组低负荷运行下的磨煤机等辅机予以控制，这是源于在同一种控制方法下，很容易在解决跳闸问题的前提下，造成磨煤机参数出现波动，此时反而会破坏原有系统的稳定运行状态。所以，在火电机组中，需从风机、制粉系统、给水泵辅机中提出对应的控制优化策略。其中在风机控制上，对于跳闸控制事项的调整，需进一步规范控制流程。在控制系统运行中，在低负荷运行下，风机出现跳闸，此时需判断侧风机的出力是否有所增加，在增加条件下，可对其进行超驰控制，之后针对磨煤机参数进行调节。直到侧风机的风力保持稳定，此时将进入到汽机跟随模式，始终保证锅炉风机出力值的恒定，最终也能保持汽轮机压力的平稳[3-4]。

3.3 积极开展跳闸试验

为了进一步验证火电机组在低负荷运行中，磨煤机控制系统的优化效果，还应当积极开展跳闸试验，从试验结果中分析当前控制系统在实际应用中，是否能够为磨煤机的稳定运行带来保障。首先，相关人员需先行关闭火电机组中的某一台磨煤机，在其关闭后能够产生与跳闸现象相同的效果。其次，在跳闸情况下，火电锅炉将启动手动控制模式，此时假设磨煤机的给煤量为396 t/h。与其余正在运行中的磨煤机出力最大值进行比对，即未达到预定给煤量，故而将保持磨煤机最大出力，并且需对其给煤量进行上调[5-6]。至于制粉系统的出力可保持原有参数，维持给水泵等辅机设施功能的正常运行。最后，需对整个跳闸过程中低负荷运行工况中磨煤机参数进行测定记录。由此可发现：其中机组负荷量基本上可以保持500 MW低负荷运行，甚至从某次低负荷试验中发现，在其负荷量达到30%时依旧能够正常运行。主汽压力则为15.67 MPa，主汽温在601 ℃稳定值变化中。对于其他参数验证后都证实能够保持平稳变化。

4  结语

综上所述，火电机组在其低负荷磨组运行方式控制中，需采用3台磨煤机运行方式，确保火电机组锅炉能够保持持久燃料供应状态，并调整磨煤机具体参数，从控制系统性能、辅机跳闸控制、跳闸试验等方面着手，保证火电机组低负荷运行方式，切实得到有效保护与合理控制，提升低负荷运行可靠性。

参考文献

[1] 陆陆，韩峰，钟文晶，等.大型火电机组低负荷运行辅机跳闸控制策略研究[J].自动化仪表，2020，41（11）：70-75.

[2] 陈欢乐，归一数，费章胜，等.火电机组低负荷磨组运行方式及控制优化[J].锅炉技术，2020，51（6）：63-67.

[3] 虞国平，张新胜，屠海彪，等.火电机组深度调峰工况辅机安全控制技术研究[J].浙江电力，2021，40（2）：85-90.

[4] 刘晓慧.火电机组超低负荷运行稳定性分析及控制系统优化[D].保定：華北电力大学，2018.

[5] 高明非.燃煤深度调峰机组运行经济性分析[D].唐山：华北理工大学，2018.

[6] 栗晓燕.火电调峰机组运行经济性研究[D].石家庄：河北科技大学，2017.