文_沈志勇 國(guó)家能源集團(tuán)泰州發(fā)電有限公司

隨著近幾年我國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度逐年放緩，社會(huì)用電負(fù)荷增加速度與發(fā)電機(jī)組裝機(jī)容量增長(zhǎng)速度之間的不匹配性矛盾日益凸顯，同時(shí)，特高壓輸電、新能源發(fā)電發(fā)展迅猛，傳統(tǒng)的煤電行業(yè)正受到前所未有的沖擊，利用小時(shí)數(shù)逐年下降。在此形勢(shì)下，一方面國(guó)家積極推進(jìn)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，堅(jiān)決關(guān)停了一部分能耗高、污染大的老舊機(jī)組；另一方面，國(guó)內(nèi)超超臨界1000MW機(jī)組也大面積開展了靈活性改造，進(jìn)行深度調(diào)峰試驗(yàn)，以便讓機(jī)組能夠在更大的負(fù)荷區(qū)間穩(wěn)定運(yùn)行，滿足電網(wǎng)快速調(diào)峰的需求。

1 設(shè)備概況

某電廠1000MW超超臨界燃煤機(jī)組，鍋爐采用П型布置、單爐膛、反向雙切圓燃燒方式，MPM燃燒器+SOFA燃燒器+偏置周界風(fēng)燃燒器，內(nèi)螺紋管垂直上升膜式水冷壁、循環(huán)泵啟動(dòng)系統(tǒng)、一次中間再熱。汽輪機(jī)為凝汽式、超超臨界、一次中間再熱、單軸、四缸四排汽、雙背壓、凝汽式、八級(jí)回?zé)岢槠健?/p>

2 深度調(diào)峰風(fēng)險(xiǎn)分析

機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，其控制方式為CCS，一次調(diào)頻投入，負(fù)荷通過AGC來調(diào)節(jié)，負(fù)荷區(qū)間為550MW至1000MW。而機(jī)組深度調(diào)峰時(shí)，要求機(jī)組負(fù)荷降至400MW運(yùn)行。在這種低負(fù)荷工況下，鍋爐的燃燒是否穩(wěn)定、水冷壁局部壁溫是否超溫、環(huán)保參數(shù)是否超標(biāo)、空預(yù)器的堵塞和腐蝕、鍋爐給水量的波動(dòng)等，都是在實(shí)際運(yùn)行中值得思考和解決的問題。

2.1 鍋爐低負(fù)荷燃燒不穩(wěn)

隨著機(jī)組負(fù)荷降低，爐膛熱負(fù)荷隨之下降，煤粉燃燒條件變差，燃燒穩(wěn)定性和抗干擾能力下降，若發(fā)生煤質(zhì)變差、磨煤機(jī)跳閘等異常情況時(shí)，極易引發(fā)燃燒不穩(wěn)，甚至鍋爐滅火。

2.2 鍋爐水冷壁超溫

鍋爐采用了雙切圓的燃燒方式，容易在水冷壁前墻區(qū)域中間區(qū)域形成“熱墻”，造成該區(qū)域水冷壁壁溫偏高。在深度調(diào)峰時(shí)，由于鍋爐熱負(fù)荷相對(duì)更集中，更容易發(fā)生水冷壁超溫現(xiàn)象。

2.3 鍋爐煙氣NOx排放超標(biāo)

鍋爐煙氣脫硝采用的是選擇性催化還原法，即SCR法。SCR 法工藝流程是將稀釋后的氨氣均勻噴入鍋爐燃煤產(chǎn)生的煙氣中，將含有氨氣的煙氣，通過一個(gè)反應(yīng)器，反應(yīng)器中放置特效催化劑（如 V2O5-TiO2），煙氣中的氮氧化物和氨氣在催化劑的催化作用下，將煙氣當(dāng)中的氮氧化物轉(zhuǎn)化分解成氮?dú)夂退?，達(dá)到減少氮氧化物排放的效果，其主要反應(yīng)如下：

脫硝系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，其反應(yīng)器進(jìn)口煙氣溫度必須在310℃以上。在深度調(diào)峰時(shí)，若煙氣溫度過低，則催化劑性能下降，煙氣中的NOx含量會(huì)上升，易造成排放超標(biāo)，同時(shí)，也會(huì)造成催化劑堵塞和永久性損壞。

2.4 空預(yù)器堵塞和腐蝕

機(jī)組深度調(diào)峰時(shí)，由于煙氣溫度下降，會(huì)造成脫硝效率下降。脫硝系統(tǒng)中未反應(yīng)的NH3會(huì)與逸出氨（NH3）及煙氣中的SO3和水蒸汽生成硫酸氫銨凝結(jié)物（ NH3＋SO3＋H2O→NH4HSO4）。而在一定的溫度下,硫酸氫銨呈現(xiàn)高黏性液態(tài),冷凝以后易附著在空預(yù)器換熱元件表面,粘住煙氣中的飛灰顆粒,堵塞空預(yù)器換熱元件通道,使空預(yù)器內(nèi)通流面積減小,導(dǎo)致空預(yù)器阻力增大,從而造成空預(yù)器堵塞。低負(fù)荷工況下,鍋爐排煙溫度的降低也使空預(yù)器低溫腐蝕的可能性大大提高。

2.5 鍋爐給水量波動(dòng)

鍋爐給水由兩臺(tái)汽動(dòng)給水泵提供，正常運(yùn)行時(shí)，兩臺(tái)給水泵的流量均大于泵最小流量，其再循環(huán)調(diào)閥自動(dòng)保持關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)機(jī)組負(fù)荷逐步減小至深度調(diào)峰負(fù)荷時(shí)，鍋爐給水量會(huì)減少到低于兩臺(tái)給水泵最小流量之和，若此時(shí)給水泵再循環(huán)調(diào)節(jié)閥自動(dòng)開啟，則會(huì)造成給水量大幅下降。另外，高加在減負(fù)荷過程中，可能會(huì)因主汽壓變化出現(xiàn)虛假水位，造成高加水位高而解列，也會(huì)對(duì)給水量產(chǎn)生擾動(dòng)。

3 深度調(diào)峰控制措施

機(jī)組深度調(diào)峰時(shí)，其400MW的工況低于機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)的最低負(fù)荷，所以，需要提前做好相關(guān)控制措施來避免或減少可能發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。

3.1 提高鍋爐低負(fù)荷穩(wěn)燃能力

3.1.1 合理安排磨組運(yùn)行方式

鍋爐的磨組從下至上，分別為A、B、C、D、E、F磨組。在低負(fù)荷工況下，我們安排A、B、D下層磨組運(yùn)行，保證鍋爐燃燒集中和穩(wěn)定，同時(shí)，C磨組處于隨時(shí)可以啟動(dòng)的狀態(tài)，以便當(dāng)發(fā)生運(yùn)行磨組跳閘時(shí)，可以迅速投入。

3.1.2 合理安排加倉(cāng)方式

為了保證低負(fù)荷工況下，鍋爐燃燒穩(wěn)定，A、B磨組安排加倉(cāng)高熱值煤種（神混2），但是，會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行磨組振動(dòng)大，因此，D磨組加倉(cāng)低熱值的經(jīng)濟(jì)煤種（2∶1印尼與神混5000），增大總煤量。煤種的具體指標(biāo)見表1。

表1 深度調(diào)峰時(shí)煤種指標(biāo)

3.1.3 合理配置磨組分離器轉(zhuǎn)速

煤粉氣流的著火溫度隨著煤粉細(xì)度的降低而降低, 同樣的煤粉濃度下, 煤粉越細(xì), 進(jìn)行燃燒反應(yīng)的表面積就越大,煤粉本身的熱阻越小, 煤粉越容易燃燒。因此, 盡可能提高磨煤機(jī)旋轉(zhuǎn)分離器的轉(zhuǎn)速, 降低煤粉細(xì)度。

3.1.4 合理配置二次風(fēng)

將運(yùn)行磨周界風(fēng)開度關(guān)至30%, 未運(yùn)行磨組二次風(fēng)開度關(guān)至5%, SOFA、COFA風(fēng)風(fēng)門開度在70%, 二次風(fēng)壓力與爐膛差壓維持在300pa左右, 燃燒器擺角擺至70%～80%。SOFA、COFA風(fēng)風(fēng)門開度根據(jù)爐膛出口NOx、二次風(fēng)壓力與爐膛差壓進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

3.1.5 避免爐膛進(jìn)冷風(fēng)

機(jī)組深度調(diào)峰期間, 加強(qiáng)對(duì)爐底水封和撈渣機(jī)的檢查,做好水位監(jiān)視, 保證爐底水封水位正常，同時(shí)，檢查關(guān)閉鍋爐本體所有觀火孔，避免冷空氣進(jìn)入爐膛造成燃燒不穩(wěn)。

3.2 避免鍋爐水冷壁超溫

由于鍋爐采用了雙切圓燃燒方式，若發(fā)生切圓偏斜，則對(duì)應(yīng)區(qū)域的壁溫容易升高。在低負(fù)荷時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)水冷壁溫監(jiān)視，若發(fā)現(xiàn)局部水冷壁溫度升高時(shí)，開大對(duì)應(yīng)區(qū)域的二次風(fēng)門，提高二次風(fēng)壓力，適當(dāng)降低過熱度，控制壁溫在允許范圍內(nèi)。

3.3 提高脫硝系統(tǒng)效率

機(jī)組深度調(diào)峰時(shí)，煙氣溫度下降后會(huì)使催化劑活性下降，影響脫硝效率。所以，應(yīng)盡可能提高鍋爐煙氣溫度。

機(jī)組深度調(diào)峰驗(yàn)前，適當(dāng)減少爐本體及水平煙道、尾部煙道、省煤器區(qū)域的吹灰頻次，一定程度上削弱換熱效果，從而提高脫硝系統(tǒng)的進(jìn)口煙氣溫度。

機(jī)組深度調(diào)峰時(shí)，確保高加正常投入，盡可能提高給水溫度，減少爐膛輻射吸熱，提高煙氣溫度。同時(shí)，在保證磨組不振動(dòng)的前提下，適當(dāng)提高D磨組的煤量，調(diào)整燃燒器擺角，使得爐膛火焰偏上。另外，在滿足爐膛穩(wěn)定燃燒的基礎(chǔ)上，可適當(dāng)降低總風(fēng)量，減少原煙氣中NOx生成量。

3.4 防止空預(yù)器堵塞和腐蝕

提高脫硝系統(tǒng)效率，減少硫酸氫氨的生成。另外，提前將空預(yù)器吹灰汽源由爐本體低壓汽源切至輔汽，確保低負(fù)荷時(shí)，空預(yù)器吹灰壓力正常，同時(shí)，空預(yù)器保持連續(xù)吹灰。

全開送風(fēng)機(jī)再循環(huán)調(diào)節(jié)閥，提高空預(yù)器入口二次風(fēng)溫，從而提升空預(yù)器冷端平均溫度，減少空預(yù)器低溫腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)。

3.5 減少鍋爐給水量的擾動(dòng)

機(jī)組深度調(diào)峰400MW工況時(shí)，鍋爐給水流量在1740t/h左右，而汽泵再循環(huán)從流量下降至680t/h是開始自動(dòng)開啟，至460t/h時(shí)全開。為了避免在臨界流量時(shí)給水泵再循環(huán)閥頻繁開關(guān)給機(jī)組運(yùn)行帶來擾動(dòng)，當(dāng)負(fù)荷減至500MW左右時(shí)將一臺(tái)汽泵再循環(huán)調(diào)閥撤手動(dòng)，逐漸開大至30%，在整個(gè)調(diào)峰過程中維持兩臺(tái)汽動(dòng)給水泵轉(zhuǎn)速在3100rpm以上。

隨著機(jī)組負(fù)荷的降低，3號(hào)高加與除氧器的壓差逐步減少，高加疏水相對(duì)不暢，低負(fù)荷時(shí)易發(fā)生虛假水位升高的現(xiàn)象，因此，需提前將高加水位設(shè)定值降低，同時(shí)，加強(qiáng)水位監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)干預(yù)調(diào)整。

4 結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)超超臨界機(jī)組在深度調(diào)峰過程中存在的安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析, 并針對(duì)安全風(fēng)險(xiǎn)制定相應(yīng)的控制措施, 能夠大大降低深度調(diào)峰帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)，為同類型的百萬(wàn)機(jī)組深度調(diào)峰提供了一定的借鑒。