賈曉濤，朱莎弘，王 珂，王鵬程，張 縵，楊海瑞

(1.山西河坡發(fā)電有限責(zé)任公司，山西 陽(yáng)泉 045000；2.清華大學(xué) 能源與動(dòng)力工程系電力系統(tǒng)及發(fā)電設(shè)備控制和仿真國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100084)

0 引 言

近年來，我國(guó)風(fēng)電、光伏、水電等新能源電力裝機(jī)容量持續(xù)快速增長(zhǎng),2018年累計(jì)裝機(jī)容量首次超過火電，同比增長(zhǎng)22%，占全國(guó)發(fā)電總裝機(jī)的20%[1]。新能源在提供大量清潔電力的同時(shí)，也給電網(wǎng)的安全運(yùn)行和電力供應(yīng)保障帶來巨大挑戰(zhàn)。尤其是低谷負(fù)荷時(shí)，電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力差是阻礙新能源消納的最大瓶頸，導(dǎo)致部分地區(qū)出現(xiàn)較嚴(yán)重的棄風(fēng)、棄光和棄水問題。因此，火電機(jī)組保障供熱能力的同時(shí)，需要最大程度提高機(jī)組的寬幅調(diào)峰能力，挖掘火電機(jī)組調(diào)峰潛力，提升火電運(yùn)行靈活性，提高新能源消納能力。常規(guī)火電機(jī)組受低負(fù)荷穩(wěn)定燃燒、干濕態(tài)轉(zhuǎn)換等問題和供熱機(jī)組“以熱定電”運(yùn)行方式等因素影響，我國(guó)火電機(jī)組深度調(diào)峰能力不足，與國(guó)外機(jī)組存在較大差距[2-5]。熱電機(jī)組受汽輪機(jī)低壓缸最小冷卻蒸汽流量的限制，實(shí)現(xiàn)深度調(diào)峰難度較大。因此深入研究熱電機(jī)組深度調(diào)峰運(yùn)行方式、解決熱電機(jī)組深度調(diào)峰面臨的技術(shù)難題迫在眉睫[6-8]。

蒸汽流程的靈活性改造是解決熱電解耦的重要方法之一。基于蒸汽流程的靈活性改造路線主要有：光軸改造技術(shù)、主再熱輔助供熱系統(tǒng)、低壓缸切缸運(yùn)行技術(shù)等[9]。低壓缸光軸改造技術(shù)汽輪機(jī)本體低壓缸轉(zhuǎn)子更換為光軸，同時(shí)對(duì)軸瓦進(jìn)行更換。該改造方案抽汽供熱能力顯著提高，但深度調(diào)峰能力差、投資較高、檢修維護(hù)工作量大，機(jī)組采用以熱定電或以電定熱的運(yùn)行方式，機(jī)組運(yùn)行靈活性差。主、再熱輔助供熱系統(tǒng)是利用機(jī)組主、再熱蒸汽減溫減壓后供熱的一種技術(shù)，在滿足機(jī)組供熱能力的同時(shí)，減小機(jī)組出力，起到熱電解耦的作用。這種改造方式易造成再熱器超溫，影響主機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行，且實(shí)際運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性較差，僅宜作為補(bǔ)充供熱手段。切缸/低背壓運(yùn)行改造技術(shù)適用于供熱需求較大的供暖機(jī)組，機(jī)組供熱狀態(tài)下，通過切除汽輪機(jī)的低壓缸絕大部分進(jìn)汽，使低壓缸在高真空條件下運(yùn)行，抽汽供熱量增加，提高了機(jī)組的深度調(diào)峰能力和供熱能力。

靈活性切缸的運(yùn)行控制特點(diǎn)是根據(jù)機(jī)組冷端運(yùn)行條件，控制低壓缸進(jìn)汽量大于或等于低壓缸最小冷卻流量。機(jī)組運(yùn)行過程中根據(jù)供熱量不同，采用切缸或正常抽汽運(yùn)行方式。通過合理控制低壓缸的最小冷卻流量，在保證機(jī)組安全運(yùn)行的前提下達(dá)到深度調(diào)峰的目的。與其他改造方式相比，切缸/低背壓運(yùn)行改造技術(shù)，投資小，改造工期短，供熱經(jīng)濟(jì)性好，可同時(shí)提高機(jī)組深度調(diào)峰能力和供熱能力。陳建國(guó)[12]、廖高良[13]等分別對(duì)300、350 MW煤粉爐機(jī)組進(jìn)行低壓缸零出力改造技術(shù)研究，切缸改造后最低運(yùn)行負(fù)荷均為40%額定負(fù)荷。與傳統(tǒng)的煤粉爐機(jī)組相比，循環(huán)流化床鍋爐具有低負(fù)荷下穩(wěn)定燃燒特點(diǎn)，有較好的調(diào)峰潛力[10-11]，但目前缺乏針對(duì)循環(huán)流化床機(jī)組的靈活性切缸研究。國(guó)家能源局陸續(xù)出臺(tái)的關(guān)于火電靈活性改造方面的政策，預(yù)期將使熱電機(jī)組最小出力達(dá)40%～50%額定容量，循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組的天然低負(fù)荷穩(wěn)燃優(yōu)勢(shì)，有望通過靈活性改造使熱電機(jī)組的最小出力低于40%額定容量。因此本文基于350 MW超臨界循環(huán)流化床熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，深入分析靈活性切缸改造技術(shù)的關(guān)鍵問題以及改造效果，進(jìn)一步挖掘循環(huán)流化床機(jī)組的深度調(diào)峰能力。

1 低壓缸切缸技術(shù)難點(diǎn)及解決思路

某燃煤供熱電廠配置350 MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組、一次中間再熱、單軸、雙缸雙排汽、間接空冷、一級(jí)調(diào)整抽汽、凝汽式汽輪機(jī)。循環(huán)流化床變壓運(yùn)行直流爐，單爐膛、半露天M型布置。該機(jī)組采用常規(guī)抽汽供熱方式，常規(guī)背壓下存在最小冷卻流量及供熱蝶閥通流能力大、蝶閥本身抽汽量控制調(diào)節(jié)性能差、低壓缸進(jìn)汽流量計(jì)算及監(jiān)測(cè)手段不足等問題，無法滿足機(jī)組深度調(diào)峰要求。

低壓缸切缸技術(shù)是在不改動(dòng)低壓缸本體的前提下，增加低壓缸進(jìn)汽旁路，實(shí)現(xiàn)低壓缸維持較低的進(jìn)汽流量，維持較低背壓運(yùn)行，最大程度利用抽汽進(jìn)行供熱，具備較強(qiáng)的低負(fù)荷調(diào)峰能力同時(shí)提升部分供熱能力。但低壓缸切缸技術(shù)改造的同時(shí)易引發(fā)汽輪機(jī)鼓風(fēng)水蝕、顫振，間冷系統(tǒng)防凍，空預(yù)器低溫腐蝕，燃料系統(tǒng)不穩(wěn)定運(yùn)行以及低負(fù)荷NOx超標(biāo)等問題。因此，在低壓缸切缸技術(shù)改造時(shí)需要重點(diǎn)考慮鍋爐、汽機(jī)以及輔機(jī)的安全運(yùn)行，并對(duì)切缸過程中面臨的關(guān)鍵問題進(jìn)行分析，提出相應(yīng)的解決思路。

1.1 低壓缸安全性運(yùn)行

1.1.1蒸汽小容積流量工況下低壓缸的鼓風(fēng)問題

切除低壓缸運(yùn)行時(shí)，進(jìn)入鼓風(fēng)工況，鼓風(fēng)工況下級(jí)的有效焓降和相對(duì)內(nèi)效率均為0，低壓缸和葉片在鼓風(fēng)狀態(tài)下溫度升高，金屬膨脹變形，易造成動(dòng)靜間隙變化發(fā)生動(dòng)靜碰摩。

為降低末級(jí)排汽溫度，通常設(shè)置排汽噴水裝置降溫，該電廠1號(hào)機(jī)組原有一組低壓缸噴水裝置，在改造中增加一路低流量高效噴霧降溫裝置，且在末級(jí)葉片、次末級(jí)葉片、次次末級(jí)葉片頂部增加了12個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，在切缸運(yùn)行過程中隨時(shí)監(jiān)視葉片和低壓缸溫度，杜絕超溫現(xiàn)象。

1.1.2低壓缸葉片水蝕問題

切除低壓缸運(yùn)行，進(jìn)入鼓風(fēng)工況時(shí)，為降低排汽溫度和低壓缸溫度，通常使用噴水裝置。此時(shí)末葉根部以負(fù)反動(dòng)度工作，用來降溫的噴水通過末葉根部倒吸入動(dòng)葉，這種現(xiàn)象會(huì)對(duì)末級(jí)葉片造成侵蝕。

該電廠1號(hào)機(jī)組增加的噴水裝置，考慮到防止葉片水蝕，使用霧化效果較好的噴頭，一定程度上減少或避免噴水吸入葉片。

1.1.3低壓缸葉片顫振問題

切缸工況面臨最大的問題是葉片顫振，在低壓缸小容積流量情況下葉片常在負(fù)沖角下運(yùn)行，沖角變化引起葉型內(nèi)弧及背弧壓力場(chǎng)分布趨向不均，內(nèi)弧產(chǎn)生擴(kuò)壓段，引起脫流，蒸汽渦流引發(fā)不規(guī)律的氣流激振。這些因素均易誘發(fā)顫振，在某些特定工況下出現(xiàn)應(yīng)力突增現(xiàn)象，極易造成低壓缸末級(jí)和次末級(jí)葉片動(dòng)應(yīng)力過大而損壞。

采用寬幅控制躲避顫振技術(shù)，這是該技術(shù)在國(guó)內(nèi)首次使用。在維持以往運(yùn)行背壓條件下，若直接大幅降低低壓缸進(jìn)汽流量，會(huì)進(jìn)一步加劇末級(jí)、次末葉片的鼓風(fēng)狀態(tài)，使兩級(jí)葉片出口溫度大幅增加，動(dòng)應(yīng)力增大，直接影響末級(jí)、次末級(jí)的安全運(yùn)行。而采用對(duì)低壓缸噴水減溫措施，僅起到降低低壓外缸溫度作用，無法有效解決通流部分的安全性問題。該電廠1號(hào)機(jī)組改造設(shè)置通流量較大的旁路冷卻系統(tǒng)容量，配合機(jī)組背壓調(diào)整，合理控制蒸汽容積流量，實(shí)現(xiàn)低壓缸切缸后寬幅調(diào)整，以合理避開末葉顫振區(qū)。

不同背壓和冷卻流量下，蒸汽流速變化較大。低背壓運(yùn)行時(shí)，相對(duì)容積流量提高，末級(jí)出口流速增大，工作區(qū)域在應(yīng)力線駝峰右側(cè)，為較理想運(yùn)行區(qū)域，投切缸時(shí)無需跨越應(yīng)力高危區(qū)，如圖1所示。寬幅切缸控制更加靈活、平緩，消除了快速切缸技術(shù)的危害:實(shí)現(xiàn)100 t蒸汽降至20 t蒸汽過程的平穩(wěn)控制，加熱器無沖擊，負(fù)荷無突升突降，設(shè)備安全得到保障。

圖1 動(dòng)應(yīng)力駝峰曲線Fig.1 Humped dynamic stress curve

本改造在汽輪機(jī)低壓缸安裝了上海電氣自主研發(fā)的在線顫振健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(為國(guó)內(nèi)同類型機(jī)組首次安裝)，如圖2所示。在切缸過程中，實(shí)時(shí)顯示葉片顫振、位移等指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了切缸全過程核心參數(shù)的有效監(jiān)控，使整個(gè)切缸過程的安全可控。

圖2 在線顫振健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)顯示Fig.2 Online flutter health monitoring system diagram

1.2 汽輪機(jī)本體安全性運(yùn)行

切缸改造運(yùn)行后，必須考慮汽輪機(jī)運(yùn)行工況改變后的安全性問題[14]，主要體現(xiàn)在：

1)切除低壓缸運(yùn)行時(shí)，低壓缸200 t以上的進(jìn)汽量進(jìn)入供熱抽汽管道，機(jī)組做功工況發(fā)生改變，汽輪機(jī)本體振動(dòng)、脹差、軸向位移需要重點(diǎn)監(jiān)控，同時(shí)要考慮熱網(wǎng)加熱器溫升率不超限。

2)中壓缸至低壓缸排汽蝶閥處在小流量節(jié)流狀態(tài)，管道及閥門振動(dòng)需要重點(diǎn)監(jiān)控。

3)區(qū)別于正常供熱抽汽工況，在低壓缸進(jìn)汽流量大幅變化時(shí)，如何合理控制中排壓力，保證汽輪機(jī)在安全運(yùn)行的范圍內(nèi)，是運(yùn)行調(diào)整需解決的問題。該電廠在切缸運(yùn)行過程中，根據(jù)調(diào)速級(jí)壓力對(duì)應(yīng)的中排壓力控制范圍，對(duì)中壓缸排汽蝶閥(CV閥)、旁路蝶閥(BPV閥)、供熱抽汽蝶閥(LEV閥)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)聯(lián)合控制，即保證中排壓力在安全區(qū)域運(yùn)行，又保證電熱負(fù)荷切換平順、調(diào)整靈活。

4)切缸運(yùn)行時(shí)，6、7號(hào)低壓加熱器進(jìn)汽流量大幅下降，造成低加疏水系統(tǒng)無法正常運(yùn)行，需通過低加危急疏水管路回收至凝汽器熱水井。此運(yùn)行方式下，6號(hào)低加疏水熱量不能被7號(hào)低加利用，同時(shí)5號(hào)低加抽汽量顯著增加，造成熱源損失的同時(shí)5號(hào)低加熱負(fù)荷增加，為減少切缸對(duì)低加系統(tǒng)的影響，采用在5號(hào)低加進(jìn)汽管路增設(shè)補(bǔ)汽管路至6號(hào)低加進(jìn)汽管路的解決方案，減少熱源損失，提高運(yùn)行安全性。

1.3 空冷系統(tǒng)防凍運(yùn)行

該電廠配置間接空冷系統(tǒng)，在切缸工況下，低壓缸進(jìn)汽流量減少，低壓缸熱量包括進(jìn)汽量、小機(jī)排汽量(小汽輪機(jī)共用一個(gè)凝汽器的機(jī)組)、低壓加熱器疏水熱量、供熱疏水熱量，凝汽器熱量的減少影響間接空冷系統(tǒng)防凍安全運(yùn)行。本改造通過增加監(jiān)視手段、減少通流換熱面積、改變運(yùn)行方式解決防凍問題。

1)增加間冷塔在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。為方便運(yùn)行人員準(zhǔn)確、直觀監(jiān)測(cè)間冷塔出風(fēng)側(cè)壁溫的運(yùn)行情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并制定間冷塔防凍措施，在扇區(qū)散熱器表面增加測(cè)溫電纜，測(cè)溫點(diǎn)電纜分3層布置，對(duì)5個(gè)扇區(qū)中的3個(gè)扇區(qū)進(jìn)行改造，共計(jì)1 944個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，使其能夠覆蓋到所有危險(xiǎn)區(qū)域，達(dá)到監(jiān)測(cè)的最大效果。

2)加裝防凍簾。對(duì)其中3組扇區(qū)加裝防凍簾，減小扇區(qū)的通風(fēng)面積，以減少散熱量達(dá)到防凍的目的。當(dāng)?shù)蜏叵逻M(jìn)行切缸運(yùn)行時(shí)，防凍簾可減少間冷扇區(qū)冷風(fēng)流通量，提高循環(huán)水溫度，滿足防凍運(yùn)行要求。實(shí)際運(yùn)行中，4扇區(qū)設(shè)置防凍簾，冷卻柱溫度(扇區(qū)冷水溫度最低點(diǎn))比未設(shè)置的3扇區(qū)至少提高5 ℃。

3)改進(jìn)間冷運(yùn)行方式。① 改變運(yùn)行方式，減少換熱面積。在供熱初末期氣溫相對(duì)較高時(shí)，投入4組扇區(qū)，退出1組扇區(qū)運(yùn)行；在供熱中期及極寒期，投入3組扇區(qū)，退出2組扇區(qū)運(yùn)行。② 適當(dāng)提高間冷循環(huán)泵變頻功率，提高冷卻水流量和流速，達(dá)到防凍目的。切缸工況下，由于凝汽器換熱量減少，間冷循環(huán)水冷熱水溫差在3 ℃以內(nèi)，提高間冷循環(huán)水流速后，間冷熱水在間冷扇區(qū)來不及換熱后又進(jìn)入凝汽器，因此冷熱水均有溫升，保障防凍運(yùn)行。

在提高間冷循環(huán)水流量和流速的同時(shí)，還需考慮間冷扇區(qū)解列后，循環(huán)水流通面積減少造成的水壓升高，因此需通過運(yùn)行試驗(yàn)或阻力變化后的壓頭計(jì)算，限制間冷循環(huán)泵變頻功率提高的幅度，以保證循環(huán)水局部不超壓?；陂g冷廠家說明書和運(yùn)行試驗(yàn)，該電廠1號(hào)機(jī)組在4個(gè)間冷扇區(qū)運(yùn)行時(shí)，間冷循環(huán)泵變頻不高于40 Hz，在3個(gè)間冷扇區(qū)運(yùn)行時(shí)，間冷循環(huán)泵變頻不高于35 Hz。

1.4 切缸運(yùn)行工況聯(lián)鎖保護(hù)適配性問題

切缸運(yùn)行工況下，原有控制邏輯保護(hù)已不適應(yīng)或與實(shí)際情況沖突，因此需要進(jìn)行聯(lián)鎖保護(hù)修訂。

1)取消原有的低負(fù)荷限制供熱保護(hù)，在正常抽汽供熱工況下，為了保護(hù)中壓缸，抽汽量受負(fù)荷限制，中排壓力不回過低。在切缸改造后，低負(fù)荷供熱能力提升，原有限制需在切缸工況下取消。

2)增加中壓缸排汽蝶閥旁路閥BPV閥的控制邏輯，此閥主要控制低壓缸進(jìn)汽流量。300 MW級(jí)別供熱機(jī)組，未設(shè)置低壓缸進(jìn)汽壓力和流量，因此增加進(jìn)汽壓力測(cè)點(diǎn)，通過費(fèi)留格爾公式換算為進(jìn)汽流量。在配置切缸自動(dòng)時(shí)，BPV閥跟蹤進(jìn)汽流量、CV閥跟蹤中排壓力，LEV閥控制抽汽壓力。

3)設(shè)置“切缸工況強(qiáng)制退出”保護(hù)。在切缸工況下，供熱抽汽蝶閥LEV和旁路蝶閥BPV若發(fā)生故障關(guān)閉，或因供熱抽汽量突然減少等情況造成中排壓力異常升高，以及低壓缸排汽溫度、末級(jí)葉片溫度異常升高，對(duì)機(jī)組帶來安全性隱患，因此設(shè)置中排壓力、LEV閥狀態(tài)的相關(guān)保護(hù)，在危險(xiǎn)工況下退出切缸，快速開啟CV至安全開度(保護(hù)中排壓力)，保護(hù)汽輪機(jī)的安全運(yùn)行。在非緊急狀態(tài)下解列供熱抽汽時(shí)，建議手動(dòng)操作，關(guān)閉LEV與開啟CV同步交替進(jìn)行，將切閥操作對(duì)機(jī)組的影響降至最低。

4)增加五段抽汽至6號(hào)低加補(bǔ)汽管道后，相應(yīng)6號(hào)低加的保護(hù)邏輯也應(yīng)增加，在補(bǔ)汽狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，6號(hào)低加水位高三值聯(lián)鎖關(guān)閉五段抽汽電動(dòng)門及逆止門。

1.5 鍋爐配套系統(tǒng)問題

原暖風(fēng)器無法滿足切缸運(yùn)行工況進(jìn)入空氣預(yù)熱器的風(fēng)溫，為防止空氣預(yù)熱器低溫腐蝕與堵灰，需在原來風(fēng)道上增加一套暖風(fēng)器(圖3)，并與原暖風(fēng)器串聯(lián)，保證溫升。從原暖風(fēng)器蒸汽母管取蒸汽后，分別進(jìn)入新增加的暖風(fēng)器本體。本改造增加一套暖風(fēng)器設(shè)備，冷端溫度升高20 ℃，空預(yù)器抗腐蝕能力加強(qiáng)。區(qū)別于煤粉鍋爐，循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)常采用爐內(nèi)脫硫技術(shù)，因此冷端溫度的升高為減少爐內(nèi)石灰石用量奠定了基礎(chǔ)。

圖3 暖風(fēng)機(jī)連接示意Fig.3 Connection diagram of fan heater

實(shí)際運(yùn)行過程中，原煤倉(cāng)及落煤管積煤現(xiàn)象較嚴(yán)重，影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行?？紤]到循環(huán)流化床鍋爐具有燃料適應(yīng)性廣的特點(diǎn)，原煤倉(cāng)及落煤管積煤的情況在后期可能會(huì)限制燃料種類，無法實(shí)現(xiàn)摻燒等，因此采取布置空氣炮的形式消除積煤情況，配合了循環(huán)流化床鍋爐燃料適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，系統(tǒng)適應(yīng)不同煤種的能力提高，可燃用高水分煤泥，并為下一步摻燒生活污泥奠定了基礎(chǔ)。

1.6 低壓缸真空度保證

由于切除低壓缸工況關(guān)鍵前提是低背壓運(yùn)行，因此，根據(jù)切缸運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，切缸機(jī)組真空嚴(yán)密性要小于200 Pa/min，最理想狀態(tài)應(yīng)能達(dá)到小于50 Pa/min。在真空嚴(yán)密性不達(dá)標(biāo)情況下，則需要切缸前提前啟動(dòng)備用真空泵，以保證切缸工況避開低壓葉片高應(yīng)力區(qū)?？煽紤]增加高效羅茨真空泵，提高抽吸效率的同時(shí)，減少?gòu)S用電消耗。

1.7 NOx超低排放

隨著鍋爐負(fù)荷降低，鍋爐燃燒弱化，溫度場(chǎng)偏低，SNCR脫硫效率下降。為了確保環(huán)保指標(biāo)合格，采取了分級(jí)控制技術(shù)，對(duì)鍋爐氧量、二次風(fēng)優(yōu)化控制，抑制NOx原始生成量，確保30%負(fù)荷運(yùn)行期間仍然實(shí)現(xiàn)超低排放。

2 靈活性切缸改造機(jī)組實(shí)效分析

改造前1號(hào)機(jī)組負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍為60%～94%，改造后負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍為30%～94%，供熱能力增加了50%。通過最小出力試驗(yàn)、AGC系統(tǒng)試驗(yàn)、一次調(diào)頻試驗(yàn)，表明該機(jī)組在供熱期間滿足供熱能力的基礎(chǔ)上具備30%額定負(fù)荷(105 MW)的深度調(diào)峰能力。

深度調(diào)峰期間，機(jī)組環(huán)保設(shè)施正常運(yùn)行，機(jī)組排放達(dá)標(biāo)，同時(shí)滿足供熱、一次調(diào)頻、AGC性能要求。經(jīng)一個(gè)供熱期的運(yùn)行，該機(jī)組切缸運(yùn)行工況穩(wěn)定，電負(fù)荷和熱負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大、調(diào)節(jié)靈活，實(shí)現(xiàn)了深度熱電解耦。負(fù)荷105 MW(額定30%)，供熱量800 GJ，主汽流量460 t/h，凝汽器背壓2.9 kPa，試驗(yàn)工況運(yùn)行穩(wěn)定，各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)正常。在切缸過程中以及30%額定負(fù)荷長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行中，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)持續(xù)監(jiān)測(cè)，未出現(xiàn)葉片共振、顫振現(xiàn)象。切缸工況低壓缸不噴減溫水、排汽溫度不超限，低壓缸葉片溫度升高但在安全范圍內(nèi)(表1)，保證了低壓缸和葉片運(yùn)行安全性。

表1 低壓缸切缸過程中參數(shù)變化

該機(jī)組具備深度調(diào)峰能力，符合可再生能源調(diào)峰機(jī)組相關(guān)要求，可作為可再生能源調(diào)峰機(jī)組，供熱機(jī)組按4 341 h安排優(yōu)先發(fā)電量，相比30萬kWh及以上非可再生燃煤機(jī)組的1 300 h增加3 041 h。

由于減少了冷源損失，改造后達(dá)到供熱期提升供熱能力和供熱期節(jié)能降耗的目的[15]。圖4為在不同工況下改造前后熱經(jīng)濟(jì)性參數(shù)對(duì)比(MS(main steam) 指鍋爐主蒸汽流量)，可知，改造后供熱量大幅提高，低負(fù)荷情況下該趨勢(shì)更明顯。圖5為改造前后熱電比變化，熱電比的增長(zhǎng)在低負(fù)荷下尤為明顯。表2為改造前后發(fā)電煤耗變化情況。40%負(fù)荷工況下，熱電比由0.97提高至2.11,發(fā)電煤耗降低了70.49 g/kWh。靈活性改造后，熱電比大幅提高，提高了資源利用率和機(jī)組經(jīng)濟(jì)性。

圖4 不同負(fù)荷下改造前后供熱量和發(fā)電功率變化Fig.4 Change of heat supply and power generation before and after reconstruction at different working loads

圖5 改造前后熱電比變化Fig.5 Change of ratio of district heating and electricity generation before and after reconstruction

表2 改造前后發(fā)電煤耗變化

3 結(jié) 論

1)基于循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組實(shí)例，分析低壓切缸技術(shù)后中面臨的主要技術(shù)難點(diǎn)及解決措施。在低背壓靈活性切缸技術(shù)、寬幅控制躲避顫振技術(shù)、汽輪機(jī)低壓缸及本體安全運(yùn)行、間接空冷防凍技術(shù)、切缸聯(lián)鎖邏輯保護(hù)、鍋爐配套系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行低壓缸真空度保證等方面積累了經(jīng)驗(yàn)，為同類型機(jī)組切缸改造運(yùn)行提供借鑒?？紤]到區(qū)別于煤粉爐機(jī)組，對(duì)循環(huán)流化床鍋爐配套系統(tǒng)進(jìn)行改造完善，保證了其燃料適應(yīng)性廣和低污染排放的特點(diǎn)。

2)改造后，基于循環(huán)流化床低負(fù)荷穩(wěn)燃的特點(diǎn)，可在額定負(fù)荷30%下安全穩(wěn)定運(yùn)行，遠(yuǎn)低于煤粉爐機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行下限，機(jī)組供熱能力提高了50%。實(shí)現(xiàn)了熱電解耦，并保證NOx超低排放。改造后，在不同負(fù)荷下，供熱量和熱電比均大幅提高，在低負(fù)荷情況下尤為顯著。在40%負(fù)荷工況下，熱電比由0.97提高至2.11，提高了資源利用率和機(jī)組經(jīng)濟(jì)性。

3)靈活性切缸技術(shù)是對(duì)汽輪機(jī)原設(shè)計(jì)的創(chuàng)新型突破，對(duì)于不同類型的機(jī)組，受機(jī)組型式、設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、運(yùn)行條件等方面的限制，低壓缸零出力的運(yùn)行特性也不同。因此，低壓缸零出力改造不宜簡(jiǎn)單復(fù)制。建議各電廠在開展低壓缸零出力改造時(shí)，要吸取經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)充分論證，做好低壓缸零出力改造的方案優(yōu)化、主輔系統(tǒng)優(yōu)化及運(yùn)行方式優(yōu)化等工作。