600MW超临界机组深度调峰技术探析

2022-02-08国能太仓发电有限公司王文彬

电力设备管理 2022年24期

国能太仓发电有限公司王文彬

1 600MW超临界机组深度调峰概述

为满足在春节等特定时段内，电网超低负荷运行的需要，为确保开机数量满足调峰要求，企业需要对600MW超临界机组实施深度调峰。本文围绕电厂运行的真实案例，探讨对深度调峰技术的应用。案例中提到的电厂使用的超临界机组的型号是N600-24.2/566/566，具体数值见表1。机组的额定出力为600MW，性能优势较为突出，在运营过程中产生了较好的发电效益。该产品使用的汽轮机由东方汽轮机有限公司生产，多为冲动式单轴汽轮机，一台汽轮机可供多台加热器使用，采用复合变压方式来运行，运行效益显著。

表1 600MW超临界机组参数

2 600MW超临界机组调峰现存问题

目前看来，对600MW超临界机组实施深度调峰具有较高的难度，在实际工作中，工作人员多会遇到以下几类问题。

2.1 600MW超临界机组存在运行风险

在一些特定时段内，机组会长期处于低负荷运行状态，如春节。此时，各段的抽汽压力较低，相应地相邻蒸汽压差也会逐渐缩小，从而影响高压与低压加热器的疏水压差，使其变小，最终导致机组缺乏疏水动力，影响机组的正常运行[1]。如果上级加热器处于低水位运行状态，疏水调阀的开度会受到影响，通常会缩小，如此便可满足机组水位的要求，但这一现象同时也会影响机组的疏水动力，最终抬高加热器的水位，使机组无法顺利运行。为适应水位出现这种变化，疏水调阀往往会增大开度，但这种调节往往是缓慢的，与水位变化的速度并不匹配，最终会导致机组疏水不稳定，影响加热器的正常运行。

2.2 机组运行影响电厂经济效益

600MW超临界机组的运行，会显著影响电厂的经济效益。这一影响力与锅炉运行效率、汽轮机热耗这两个参数有关。通常情况下，当锅炉保持75%负荷状态运行时，机组的运行效率是最高的，但随着锅炉负荷的逐渐降低，机组的运行质量也会逐渐下降，这是因为锅炉温度的降低会造成较大的热量损失，同时为汽轮机带来更大的热耗，当负荷降低到一定程度时，整个机组的循环效率都会被影响，此时对机组实施深度调峰，并不会产生较为明显的功率变化，如此便会为电厂带来一定的成本浪费。

2.3 环境保护问题

近年来，在生态文明建设的号召下，电厂重视环境保护。环保主管部门对电厂的尾气排放量提出了明确的要求，为响应这一要求，电厂在内部装设了完善的脱硫设施，并改造了锅炉尾部的受热面，这有助于降低电厂对二氧化硫、氮氧化物等物质的排放[2]。但目前看来，600MW机组运行负荷的变化，对电厂尾气排放量造成的影响仍然无法规避，机组以低负荷状态运行时，电厂尾气排放的浓度有所上升，长此以往破坏生态环境，因此电厂有必要做好600MW超临界机组深度调峰工作，尽可能提升电厂的环保效益。

3 600MW超临界机组深度调峰技术优化方法

针对600MW超临界机组在调峰过程中，容易出现的问题，本文列举了以下几点优化方法，以供相关人员参考。

3.1 设计原则

本次案例使用的超临界机组有着22kV的发电机额定电压，容量为667MVA，同时还有着17495V的额定电流，满足超临界机组的运行要求。该临界机组锅炉由东方锅炉厂设计，属于变压直流型机械设备，型号为DG1900/25.4-Ⅱ型。该装置设有脱硝装置，运行过程中可借助平行挡板等部件，调节锅炉运行的具体温度，使其符合电厂运营的要求，同时令通风变得更为平衡，避免引发一系列的生产问题。

设计过程中，工作人员选用了混合类煤，对超临界机组实施优化设计。经计算，发现其加热量已经达到了22600KJ/kg，并产生了237.6t/h的热量消耗。

该超临界机组使用的调温方式如下，通过调节中间点温度，配合一、二级减温水，调节过热气温，对于再热气温，借助装设在设备尾部烟道的挡板来调整。锅炉运行主要使用带基本负荷并参与调峰的方式完成调节。设计人员结合电厂的实际需求，对机组实施了进一步的优化设计，设置了“双进双出”型的钢球磨煤机直吹式制粉系统，实践证明该系统性能优势，运行效益突出，满足电厂的运行要求。

3.2 具体做法

在实际工作中，工作人员针对以下系统，完成了深度调峰工作。

一是烟风系统。在正式开始深度调峰之前，工作人员必须查看锅炉，降负荷过程中锅炉协调控制下确保总风量大于30%，正常运行时炉膛氧量在3.5%左右，低负荷时正偏置，适当提高炉膛氧量。当机组运行负荷下降至200MW时，增大两台动叶可调轴流送风机开度保证在合理范围内，保证氧含量在8%以上，保证送风机开度，控制好送风机出口的风压，可通过调整小燃尽风，对二次风门开度实施进一步的调整，确保二次风箱压力合格。

同时，要注意一次风压，确保运行制粉系统一次风压一次风量正常，磨煤机出口温度、电流、磨碗差压正常，没有堵煤、出力不足等现象出现，保证制粉系统出力可靠稳定。要注意炉膛负压以及燃烧情况，设定炉膛负压在-60左右，保证两台入口导叶可调轴流引风机调节正常，调整送、引风与一次风机时，工作人员还应控制好两台风机设备，确保其出力是均衡的，避免风机突然失速。这一环节中，应重点控制好风机振动的频率，以及风机轴承的温度，确保其符合要求。

实际上，如上工作过程中，在机组负荷降低到250MW时，工作人员应监控机组的运行状况，采用相应的装置，如空预器密封间隙调整装置，通过相互配合的方式，调整控制柜的运行，分析其运行数据产生的变化。当发生电流摆动等问题时，还应采用有效的措施处理机组，控制其负荷数值到合理范围内，当负荷数值趋近稳定后，可调整空预器的位置，完成整个处理流程。

二是制粉系统。在深度调峰过程中，工作人员在制粉系统的防爆装置、防烧装置与燃烧器等部位，观察到故障问题。因此，在实施深度调峰过程中，工作人员应密切监视锅炉内部是否出现着火情况，应调整好炉膛的负压，一般来讲将负压的波动控制在正负100Pa以内较为合适。若期间火焰闪动得较为明显，还应采取设油方式进行助燃[3]。在深度调峰期间，为避免燃烧调节波动幅度过大，工作人员应使用滑压方式，将负荷控制在合适的范围内，同时还应尽可能缓慢地调节燃烧幅度。

目前，受煤种等因素的影响，180MW负荷下机组的煤量位于90～100t/h，为调整风粉的浓度，控制系统燃烧的稳定性，工作人员可适当调低下层磨的出力，一般来讲两台磨的出力是不能低于35t/h的，中层磨的出力控制在25t/h左右较为合适的，三台磨煤机在运行过程中，将磨粉管一次风速控制在22～28m/s较为合适，否则工作人员应停运其中一台机器，维持其他两台磨机正常运行，如便可将一次风压母管压力控制在7.5kPa以上。

日常工作中，电厂各值班人员应多观察制粉系统风压、风速、温度等参数，确保正常。一旦制粉系统运行出现问题，值班人员应立即将相应的情况上报给上级部门，通知点检。调峰过程中，工作人员应集中精力稳定地调整风机，避免风机出现大幅度的负荷波动，同时还应操控一台磨煤机，将其保持在暖磨状态。可依据制粉系统在调峰前的运行情况以及上煤情况，设置备用设备和煤，避免出现断煤、燃烧恶化等一系列的问题，确保机组燃烧具有高度的稳定性。

三是给水系统。调峰过程中，工作人员应多观察给水系统的运行状态，同时还应观察汽温调节系统的运行状态，避免出现缺水、超温、汽温骤降等一系列问题。待机组负荷降低到300MW左右时，工作人员应依据负荷变化幅度，降低机组的主、再热汽温，待负荷降低到180MW时，还应将汽温调整在550oC左右。若降低机组运行负荷较为困难，工作人员也可选择降低机组的真空，此举的主要目的是降低机组运行中产生的耗汽量。

在机组负荷降低到180MW左右时，361阀门（或称为3A阀）的开启会受到分离器出口压力逻辑以及主汽压力的闭锁限制，加之机组处于低负荷运行状态，若工作人员选择在此时调节给水系统，锅炉储水罐压力常会在短时间内高于给水压力，进而导致机组断水。为解决上述问题，工作人员有必要调整主给水旁路门，同时还应调整给水电动门，将开度控制在10%～20%，此外还应操控好给水量，应控制在600t/h较为合适，同时要保持5oC的过热度，即可将系统维持在干态运行状态。

工作人员应观察两台小机转数的升降情况，当数值降到3000pm以下时，汽泵再循环门处于全开状态，此时主给水旁路门会关闭到40%以下，若仍无法保证过热度，工作人员可通过开启高低压旁路，控制主蒸汽压力到合适状态下，一般来讲控制在7.5～8.0MPa即可，可满足阀门的开启条件。在此基础上，工作人员还应控制好系统的给水量，将单侧电磁阀的开启程度控制在5%～10%，如此便可令储水罐的水位达到平衡，确保锅炉能够在潮湿的状态下维持良好运行。

3.3 注意事项

需要注意的是，在应用如上方法优化600MW超临界机组的过程中，工作人员应关注机组运行的设计情况，把控好各项技术要点，将机组调整至最佳工作状态，确保深度调峰的顺利完成。

一是汽机调整。轴封、氢冷器与定冷水系统在600MW超临界机组的运行过程中，发挥着重要的作用。工作人员应加强对氢冷器冷却水量的控制，应为其赋予一定的限制参数。可适当开大设备的旁路，将氢温控制在良好的状态下，同时还应关注定冷水温的数值是否正常，一般来讲不宜低于42oC。需要注意的是，在这一环节中工作人员应加强对汽轮机、小机TSI的监控，分析各项参数是否正常，应重点控制好账差、轴向位移、振动三个参数，确保其是在规定好的范围内。若调峰期间机组出现了断煤、燃烧恶化等一系列问题，辅汽压力往往会有大幅度的下降，若惰化蒸汽无法保障，工作人员应立即启动电泵、并泵等装置。

二是发电机控制。工作人员有必要监视发电机的参数，确保其电压时刻处于规定的范围内。一般来讲，应重点加强对6kV母线电压的控制，观察其是否高于5.8kV，如果高于5.8kV应采取一定的技术手段来调整。在对系统实施减负时，有必要调整好闭式水系统，确保介质温度的升高速度，满足相应技术规程的要求，同时还应确保发电机使用的母线电压不低于技术规程的要求[4]。

三是除灰脱硫。对于电厂而言，在日常运营中做好除灰脱硫工作至关重要，与电厂的环保效益、社会效益息息相关。在深度调峰过程中，工作人员应观察机组的运行状态，若机组已经出现了熄火现象，应立刻操控相对应的除尘高压控制系统退出，确保低压控制系统与气化风系统运行状态良好，之后操控各灰斗保持稳定运行状态。若机组燃烧现象继续恶化，工作人员需使用油枪进行稳燃，在获得班组长许可的前提下，工作人员可操控高压控制系统退出运行，保持其他系统继续运行，最后完成整个除灰脱硫工作。