陳偉，孫國(guó)翼

(華電濰坊發(fā)電有限公司，山東 濰坊 261201)

0 引言

2011年以來，為保證供電質(zhì)量，山東電網(wǎng)制定并發(fā)布了《華北區(qū)域并網(wǎng)發(fā)電廠輔助服務(wù)管理實(shí)施細(xì)則》及《華北區(qū)域發(fā)電廠并網(wǎng)運(yùn)行管理實(shí)施細(xì)則》(以下簡(jiǎn)稱“兩個(gè)細(xì)則”)?！皟蓚€(gè)細(xì)則”對(duì)自動(dòng)發(fā)電量控制(AGC)指令的規(guī)定、性能指標(biāo)的計(jì)算、補(bǔ)償考核度量辦法以及AGC服務(wù)補(bǔ)償?shù)榷甲隽藝?yán)格的考核及獎(jiǎng)勵(lì)規(guī)定。為減少電量考核，增加電量補(bǔ)償，華電濰坊發(fā)電有限公司向山東電網(wǎng)申請(qǐng)投入#4機(jī)組AGC正常模式即AGC(R)運(yùn)行。#4機(jī)組是由上海鍋爐廠有限公司生產(chǎn)的670 MW超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行直流鍋爐，型號(hào)為SG-2102/25.4-M954。燃燒設(shè)備按要求配置鋼球磨煤機(jī)、冷一次風(fēng)機(jī)、正壓直吹式制粉系統(tǒng)設(shè)計(jì)，過熱器配置2級(jí)噴水減溫裝置，左右能分別調(diào)節(jié)，再熱器采用燃燒器擺動(dòng)調(diào)溫，噴水減溫僅用于事故減溫。在#4機(jī)組投入AGC(R)模式時(shí)，主蒸汽壓力、主再熱蒸汽溫度等機(jī)組參數(shù)出現(xiàn)大幅波動(dòng)，導(dǎo)致機(jī)組運(yùn)行不穩(wěn)定，被迫退出AGC(R)模式。

1 AGC的基本原理

在電力系統(tǒng)中，由于用電負(fù)荷在其規(guī)律性中又有隨機(jī)性，經(jīng)常在電網(wǎng)的供給能力和負(fù)荷需求之間產(chǎn)生偏差，如果這種偏差存在的時(shí)間過長(zhǎng)，就會(huì)影響發(fā)電質(zhì)量和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。針對(duì)這種情況，電力系統(tǒng)調(diào)度部分機(jī)組投入AGC(R)模式參與調(diào)節(jié)以滿足實(shí)際需求，解決發(fā)電和用電的矛盾。電網(wǎng)調(diào)度中心直接通過機(jī)組分散控制系統(tǒng)(DCS)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增、減機(jī)組目標(biāo)負(fù)荷指令，維持電網(wǎng)頻率在允許誤差范圍之內(nèi)，控制互聯(lián)電網(wǎng)交換電能量在計(jì)劃限值之內(nèi)的系統(tǒng)稱為自動(dòng)發(fā)電控制系統(tǒng)。

山東電網(wǎng)規(guī)定在網(wǎng)運(yùn)行機(jī)組AGC分3種模式，即AGC正常模式——R(PROPR)模式、AGC支援模式——A(SCHEA)模式、AGC負(fù)荷跟蹤模式——O(SCHEO)模式?！癛”模式要求投入標(biāo)準(zhǔn)最高、補(bǔ)償最高、對(duì)機(jī)組負(fù)荷響應(yīng)要求最高，只有機(jī)組AGC在“R”模式時(shí)，才能免于電量考核，享受電量獎(jiǎng)勵(lì)政策。

電網(wǎng)調(diào)度對(duì)發(fā)電機(jī)組AGC的主要指標(biāo)有多個(gè)方面，包括調(diào)節(jié)速率K1、調(diào)節(jié)精度K2、機(jī)組負(fù)荷響應(yīng)時(shí)間K3、綜合性能指標(biāo)Kp。電網(wǎng)調(diào)度要求機(jī)組負(fù)荷能隨負(fù)荷指令快速變化，負(fù)荷響應(yīng)延遲小、變化率大、變化范圍大，但火電機(jī)組控制參數(shù)復(fù)雜多變，特別是超臨界直流鍋爐，其參數(shù)耦合性強(qiáng)，若負(fù)荷變化迅速，會(huì)同時(shí)影響鍋爐、汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)的各種參數(shù)。

2 AGC(R)模式被迫解除的主要因素

(1)在AGC(R)模式下，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷達(dá)到79.1%鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量(BMCR)以上且在電網(wǎng)頻率高或與華北聯(lián)絡(luò)線功率高時(shí)，機(jī)組負(fù)荷指令出現(xiàn)突降，機(jī)側(cè)主蒸汽壓力往往瞬間升至報(bào)警值以上且運(yùn)行人員為了機(jī)組安全運(yùn)行，不得不解除AGC(R)模式，以穩(wěn)定負(fù)荷，調(diào)整機(jī)組參數(shù)至正常范圍。

(2)為了保證鍋爐在直流工況下的安全運(yùn)行，#4機(jī)組采用了中間點(diǎn)溫度控制。如果中間點(diǎn)溫度過高，過熱器受熱面進(jìn)口蒸汽溫度也過高，這樣會(huì)導(dǎo)致超溫爆管，因此鍋爐分離器出口溫度超過457 ℃時(shí)，鍋爐運(yùn)行當(dāng)中對(duì)設(shè)備的自動(dòng)保護(hù)措施(MFT)會(huì)采取保護(hù)動(dòng)作；當(dāng)鍋爐汽水分離器水位過高時(shí)，MFT會(huì)采取保護(hù)動(dòng)作；當(dāng)負(fù)荷波動(dòng)過大時(shí)，分離器出口溫度超越限制時(shí)，不得不解除AGC(R)模式，穩(wěn)定負(fù)荷，調(diào)整機(jī)組參數(shù)至正常范圍。

(3)當(dāng)主蒸汽溫度、再熱蒸汽溫度、過熱器壁溫、再熱器壁溫越限時(shí)，不得不解除AGC(R)模式，穩(wěn)定負(fù)荷，調(diào)整機(jī)組參數(shù)至正常范圍。

(4)啟停制粉系統(tǒng)時(shí)產(chǎn)生較大的熱沖擊、給煤機(jī)斷煤等因素造成鍋爐參數(shù)波動(dòng)大，解除AGC(R)模式。

綜上所述，在AGC(R)模式下，由于機(jī)組負(fù)荷波動(dòng)幅度大，導(dǎo)致機(jī)組參數(shù)不穩(wěn)定，被迫頻繁退出AGC(R)。#4機(jī)組在AGC(R)模式下負(fù)荷實(shí)際波動(dòng)情況如圖1所示。

3 保證AGC(R)模式可靠性的運(yùn)行措施

按照滑壓曲線下的主蒸汽壓力運(yùn)行，維持中間點(diǎn)溫度的穩(wěn)定，從而保證鍋爐主再熱蒸汽溫度各參數(shù)的經(jīng)濟(jì)性。

AGC(R)模式下負(fù)荷指令突降時(shí)，機(jī)組調(diào)節(jié)門迅速關(guān)小，滿足機(jī)組負(fù)荷響應(yīng)延遲時(shí)間的要求，同時(shí)，因?yàn)殄仩t存在較大的熱慣性，必然造成主蒸汽壓力超限。同樣，AGC(R)模式下運(yùn)行負(fù)荷突增時(shí)，機(jī)組調(diào)節(jié)門迅速開啟，必然造成主蒸汽壓力超越低限。運(yùn)行實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)上述問題一方面是由于負(fù)荷變化初期，煤量加減不及時(shí)所造成的，制粉系統(tǒng)存在慣性，關(guān)小制粉系統(tǒng)容量，風(fēng)門減煤時(shí)，一次風(fēng)壓瞬間升高，開大制粉系統(tǒng)容量，風(fēng)門加煤時(shí)，一次風(fēng)壓瞬間降低，導(dǎo)致入爐煤量出現(xiàn)偏差；另一方面，由于入爐燃料從著火到燃盡以及各受熱面的換熱有一個(gè)過程，因此，燃料對(duì)主蒸汽汽壓的影響要慢一些，若燃料跟蹤不及時(shí)，會(huì)導(dǎo)致負(fù)荷變化的最后階段燃料加過量或減過量，造成主蒸汽壓力過高或過低。因此，在AGC(R)模式運(yùn)行時(shí)，要特別注意調(diào)整負(fù)荷變化初期和最后階段的煤量，將滑壓偏差調(diào)整至適當(dāng)范圍內(nèi)，保證鍋爐各參數(shù)的穩(wěn)定。

正常運(yùn)行時(shí)的中間點(diǎn)溫度一般維持30～50 ℃的過熱度，中間點(diǎn)溫度過低，則受熱面進(jìn)口蒸汽溫度降低，鍋爐參數(shù)達(dá)不到額定值，中間點(diǎn)溫度過高，則受熱面進(jìn)口蒸汽溫度也過高，使其對(duì)受熱面管壁的冷卻能力下降，容易使受熱面超溫，同時(shí)，運(yùn)行的安全裕度低。在AGC(R)工況下，負(fù)荷變化太快，將會(huì)導(dǎo)致中間點(diǎn)溫度過高，分離器出口溫度越限。當(dāng)中間點(diǎn)溫度超越限制時(shí)，一般采用調(diào)節(jié)基本傳輸單元(BTU)對(duì)燃料量的發(fā)熱系數(shù)進(jìn)行修正的方法來調(diào)整，當(dāng)機(jī)組處于協(xié)調(diào)控制狀態(tài)下，增大BTU，即增大了燃料的發(fā)熱系數(shù)，實(shí)際入爐煤量減少；減小BTU，即減小了燃料的發(fā)熱系數(shù)，實(shí)際入爐煤量增加，從而調(diào)節(jié)了中間點(diǎn)溫度。另外，可以設(shè)置一次風(fēng)壓偏置來提高燃料量的響應(yīng)速度。運(yùn)行中要控制合適的中間點(diǎn)溫度，使其既能滿足鍋爐經(jīng)濟(jì)性的要求，又有較大的安全裕度，以保證機(jī)組在AGC(R)模式下的安全運(yùn)行。

#4機(jī)組在AGC(R)模式下運(yùn)行時(shí)，負(fù)荷變化大，鍋爐內(nèi)的介質(zhì)流動(dòng)吸熱特性變化也大，煙氣側(cè)的溫度場(chǎng)分布也不斷發(fā)生變化，對(duì)鍋爐各受熱面的壁溫和主再熱蒸汽溫度都有較大的影響。當(dāng)機(jī)組負(fù)荷大幅變化時(shí)，首先要控制好中間點(diǎn)溫度，保證各受熱面的進(jìn)口蒸汽溫度合適，其次要通過分級(jí)配風(fēng)的方法調(diào)整好爐膛上部的溫度場(chǎng)，使各受熱面均勻吸熱。分級(jí)配風(fēng)法，即在爐膛垂直方向上采取分級(jí)配風(fēng)分段燃燒，既控制好總空氣流量與緊湊燃盡風(fēng)(CCOFA)和分離燃盡風(fēng)(SOFA)的比例關(guān)系，同時(shí)又用各層輔助風(fēng)門控制好總空氣流量與大風(fēng)箱差壓之間的函數(shù)關(guān)系。

機(jī)組在AGC(R)工況下，大幅度降負(fù)荷至低限時(shí)，由于燃料跟蹤滯后，機(jī)組產(chǎn)生較大的滑壓偏差，導(dǎo)致負(fù)荷降至低限后，燃料、風(fēng)量過調(diào)，使鍋爐動(dòng)力場(chǎng)不穩(wěn)定。因此，要特別注意調(diào)整負(fù)荷變化初期的煤量，將滑壓偏差控制在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，防止低負(fù)荷時(shí)的燃料、風(fēng)量過調(diào)。

圖1 #4機(jī)組在AGC(R)模式下負(fù)荷實(shí)際波動(dòng)情況

#4機(jī)組采用了BBD3854型直吹式制粉系統(tǒng)，由于制粉系統(tǒng)內(nèi)存有余粉，鍋爐制粉系統(tǒng)的啟、停會(huì)帶來較大的煤量沖擊，啟、停磨煤機(jī)時(shí)須要調(diào)節(jié)一次風(fēng)壓、相鄰制粉系統(tǒng)出力并修改燃料的發(fā)熱系數(shù)，以平衡煤量沖擊，保證鍋爐各參數(shù)的穩(wěn)定，避免出現(xiàn)各參數(shù)超限。

4 結(jié)束語

通過采取上述運(yùn)行措施，華電濰坊發(fā)電有限公司#4機(jī)組在AGC(R)模式下達(dá)到連續(xù)運(yùn)行的目的，并取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益。以2013年2月為例，#4機(jī)組在AGC(R)工況下連續(xù)運(yùn)行25 d，在AGC(R)模式，每天補(bǔ)償6萬元左右，2月份共補(bǔ)償161.5萬元。

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