楊康

摘要：大多數(shù)發(fā)電廠組在深度調(diào)峰的工作過程中會發(fā)生穩(wěn)燃難、燃料耗費過多的狀況，而怎樣實現(xiàn)既安全平穩(wěn)調(diào)峰，又能減少能源消耗，是發(fā)電廠組正常運轉(zhuǎn)的關(guān)鍵問題。通過統(tǒng)籌優(yōu)化發(fā)電廠組啟動過程，工作時間可以減少2小時，調(diào)峰流程中充分發(fā)揮了純氧的點火優(yōu)勢，保證燃燒平穩(wěn)，大大減少了燃料消耗。經(jīng)實踐證明，通過采取各種安全措施，已實現(xiàn)機組的平穩(wěn)調(diào)峰，且比鍋爐啟動時用油節(jié)約了70%左右，節(jié)約環(huán)保效益良好。

關(guān)鍵詞：火電廠機組;深度調(diào)峰過程;節(jié)能探索

近年以來，由于用電需求增速的降低，供電裝置容量迅速擴大，尤其可再生能源發(fā)展迅速，使得供電峰值和低谷負荷的峰谷差有時最多甚至達到了一倍多，給全國供電的有效調(diào)節(jié)帶來很大的障礙。在遵照國家我國節(jié)約調(diào)度管理的基本原則下，全國供電調(diào)峰運營的主力，即承擔了很大的調(diào)峰運營壓力?；痣娖髽I(yè)為提高市場競爭力，要面對發(fā)電機組的深入調(diào)峰運行速度與負載相應(yīng)速率變化而產(chǎn)生的經(jīng)濟效益、安全和環(huán)境保護等重大技術(shù)問題，所以，對火電機組靈活性改進是當前電源供應(yīng)側(cè)變革的最有效途徑，也是改善企業(yè)生命周期的必然選擇，同時，經(jīng)過不斷地探討、摸索，同時總結(jié)出一種利用大型燃煤發(fā)電機組深入調(diào)峰運營的成功經(jīng)驗。

1現(xiàn)階段我國火電機組控制情況

目前，我國發(fā)電機控制采用分散控制系統(tǒng)，大型發(fā)電機將配備協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。為了最大限度地確保發(fā)電機的安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟運行，有效提高發(fā)電機的靈活性和深度調(diào)節(jié)能力，需要更新和修改發(fā)電機的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。在深度調(diào)整工作中，指標和參數(shù)是影響發(fā)電機供電質(zhì)量的主要因素。發(fā)電機組熱凈滯后和高溫慣性特性影響發(fā)電機組負荷響應(yīng)速度、穩(wěn)定性、主蒸汽壓力和主蒸汽溫度。采用色散控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，既不能滿足發(fā)電機控制系統(tǒng)中的控制算法和策略，也不能達到預(yù)期效果。目前，中國DCS制造商在軟件設(shè)計和配置方面投資不大，但使用了一些最早的國際控制程序和算法[1]。事實上，這些早期的國際技術(shù)和方法未能在中國電力改革的當前背景下滿足發(fā)展需要，導致了實地的開發(fā)和實施。為此，發(fā)電機控制系統(tǒng)現(xiàn)階段只能滿足小規(guī)模低負荷變化的調(diào)節(jié)要求。但是，對于大規(guī)模、高速負荷變化的調(diào)節(jié)，特別是深度調(diào)節(jié)，當前的控制系統(tǒng)不能有效保證發(fā)電機的安全穩(wěn)定運行，同時主蒸汽壓力、功率、溫度等一系列參數(shù)也在不斷變化[2]。

2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

2.1國內(nèi)研究現(xiàn)狀

隨著我們國家額的電網(wǎng)峰谷差逐漸擴大，原有電力結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出的適應(yīng)性問題受到了社會各界的廣泛關(guān)注?，F(xiàn)階段我們國家的蓄能電站所占全國的比例為2%。與基本要求10%之間仍然相差較多。就我們國家的華中電網(wǎng)來說，其面臨的調(diào)峰形勢十分嚴峻。為了可以更好的解決現(xiàn)階段額的調(diào)峰問題，華中電網(wǎng)提出通過建完善的電力系統(tǒng)來達到最終的目的。目前東中部電網(wǎng)提出了建立風抽水電形式的調(diào)峰電源，以解決所面臨的發(fā)展問題。

2.2國外研究現(xiàn)狀

現(xiàn)階段全世界都在面臨著同樣的一個問題那就是資源短缺。所以一系列的新型的可再生發(fā)電項目出現(xiàn)在了人們視野當中，但是新型電力生產(chǎn)為電網(wǎng)的調(diào)峰問題帶來了新的挑戰(zhàn)。為了可以進一步解決這個問題，各個國家都做出了積極的應(yīng)對。例如日本的東京電力公司在實際的建設(shè)過程當中應(yīng)用了超臨界壓力35萬千瓦的機組。法國作為一個核電大國，通過優(yōu)化電站結(jié)構(gòu)，建立抽水蓄能電站來解決調(diào)峰問題。

3影響火電機組深度調(diào)峰的主要因素

3.1煤質(zhì)特性的影響

就火力發(fā)電來說，其機組在進行深度調(diào)峰的過程當中，所具有的最低負荷往往是鍋爐的最低穩(wěn)燃負荷所決定的。而鍋爐的最低穩(wěn)燃負荷在實際的工作過程當中往往又是由煤質(zhì)特性所決定的。基于現(xiàn)階段我們國家的能源動力基本來源于劣質(zhì)煤。并且因為近幾年的經(jīng)濟市場較為復(fù)雜，煤價變動較大，所以也使得電廠在實際的生產(chǎn)過程當中，煤質(zhì)特性波動問題也十分嚴重。出于對最低穩(wěn)燃負荷考慮，在實際的應(yīng)用過程當中應(yīng)該進一步控制煤的質(zhì)量。

3.2水動力工況的安全性

當電力系統(tǒng)當中的火力發(fā)電機組參與到實際的調(diào)峰過程當中，這個時候鍋爐的運行會處于飛符低負荷運行狀態(tài)。而低負荷的運行會使爐內(nèi)的火焰充滿程度逐漸下降，這也就是低負荷下鍋爐膛受熱不均的主要原因。而當鍋爐膛的受熱不均勻的時，水冷壁當中的各個循環(huán)管路的水流量分配也會不均勻。最終將會導致水循環(huán)的速度發(fā)生偏差，從而發(fā)生水循環(huán)倒流以及水循環(huán)停滯等問題。

3.3制粉系統(tǒng)的影響

制粉系統(tǒng)是電力系統(tǒng)當中的一個重要組成部分，其在實際生產(chǎn)當中的應(yīng)用作用是為鍋爐輸送干燥的煤粉。在這個系統(tǒng)當中，因為煤質(zhì)特性發(fā)生了變化，所以很可能出現(xiàn)漏媒等問題。由于長期運行，煤粉長期沖刷煤粉管道，造成煤粉管道變薄，或者加裝襯板后，由于間隙的存在，也會造成漏煤。不僅會導致磨煤機電耗增加，也會影響到機組的安全經(jīng)濟運行。

3.4汽輪機末級葉片的安全性

整個火電機組在實的低負荷運行過程當中，因為蒸的流量將會進一步降低，所以動葉片根部會出現(xiàn)汽流脫離的問題，最終將會形成水蝕。水蝕是一種將會對葉片氣動性造成影響的現(xiàn)象，最終將會是汽輪機產(chǎn)生應(yīng)力集中問題，葉片截面面積減小也是這種原因所造成的現(xiàn)象。最終使得整個機組安全性出現(xiàn)問題。

4火電機組靈活性改造目標及效果

在確保機組以低負載安全平穩(wěn)運轉(zhuǎn)的前提下，通過選用切實可行、高性價比的技術(shù)改進方法，對鍋爐、汽輪機、輔機、供電、控制等幾個方面進行了優(yōu)化，以達到發(fā)電機組的深度調(diào)峰目標。

（一）改造目標

1、進行相應(yīng)的低負載精細化運行調(diào)整試驗和不投油穩(wěn)燃測試，達到將鍋爐運行的不投油最低穩(wěn)燃負載下降至百分之二十五到百分之三十的額定重量負載。

2、在滿足冬季最大抽汽速度350t/h以及同等供暖能力的前提下，降低汽輪機組供電工況最小電力負荷至99MW。

3、通過改善機組中深度調(diào)峰負荷的控制回路適應(yīng)性和機組協(xié)調(diào)控制特性，以實現(xiàn)機組在百分之三十負荷以上均可投入?yún)f(xié)調(diào)工作。

4、將機組的AGC負荷速度提高至2%Pe/min，以滿足電網(wǎng)對深度調(diào)峰發(fā)電機組的負荷變化速度需求。

（二）主要改造效果

1、在低負載下的精密化運動調(diào)節(jié)，一般涉及對磨煤炭機械入口風力標定和一次風速測量、煤粉鍋爐的細化性能摸底和調(diào)節(jié)、磨煤機投運方向調(diào)節(jié)，及不投油穩(wěn)燃測試。通過優(yōu)化設(shè)計后，達到了發(fā)電機組在同時投運二臺磨煤機，燃用最常見煤質(zhì)的條件，達到百分之二十五額定重量負荷（83MW）而不投用油的穩(wěn)定燃燒。經(jīng)核算可得，在83MW負載下投運二臺磨煤機時的高壓鍋爐，加熱效率為92.95%[1]。

5深度調(diào)峰過程中的危險點分析與防范方法措施

（一）鍋爐滅火

深度調(diào)峰運行過程中由于燃氣的溫度逐步降低，以及鍋內(nèi)水溫的逐步下降，燃燒工況越來越糟糕，很容易引起鍋爐大火，所以深度調(diào)峰運行期間燃燒調(diào)節(jié)的建議：

1、低負荷時要求煤質(zhì)空氣收到基低位發(fā)熱量超過18kJ/g，或空氣干基揮發(fā)分超過24%;

2、低負荷時一次平均風壓宜保持在8kPa以下，總氧量保持在百分之三點五到百分之四點零，但切勿過大，以防減弱燃燒;

3、低負載時磨煤機很容易產(chǎn)生震蕩，所以應(yīng)該保證較小的磨風速，使磨出口風壓限制在2kPa以下;

4、若溫度調(diào)節(jié)后磨煤機的火檢工作仍不平衡，可適時使用最能保證燃燒的油槍，以避免鍋爐滅火的情況產(chǎn)生[2]。

（二）給水流量波動

1、在深度調(diào)峰過程中，如果機組負載低于250MW時需要對小型機汽源切換，切汽源的過程盡量在負載最高時刻完成，而切換汽源時從輔汽至小型機電動門須采用間斷開啟方法完成，并密切注意檢查小型機的進汽調(diào)門動態(tài)正常，小型機速度、流量保持平衡，避免因輔汽、四抽在轉(zhuǎn)換過程中串汽，形成因小型機不出力而引起的給水流速過低保護動作;

2、在深度調(diào)峰工作過程中，當給水泵流速靠近給水泵很小流量閥的啟動值時應(yīng)密切觀察小流量閥門動作狀況，當給水泵流速靠近給水泵小流量閥門的啟動值時應(yīng)當密切觀察，在必要時可提早啟動給水泵小流量閥門至固定開度，已實現(xiàn)了穩(wěn)定給水方式的目的。

6鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整

（1）控制煤種、合理摻配煤

采用揮發(fā)量較高，熱值在4000Kcal/kg左右的燃煤，為機組低負荷穩(wěn)定燃燒提供質(zhì)量保證的煤炭品種。各種煤的分布是漸進的，必須確保煤的分布盡可能接近實際價值，以確保煤的質(zhì)量和燃燒安全。煤炭質(zhì)量差時，應(yīng)根據(jù)峰值調(diào)節(jié)時間提前準備煤炭，以保證峰值調(diào)節(jié)時燃燒的穩(wěn)定性。

（2）優(yōu)化調(diào)整煤粉細度

MPSL70HP-II中速平板磨機用于煤磨機，粉碎煤的設(shè)計細度R90為35%，出口分離器擋板為40%。選煤廠正常運行中，出口分離器擋板保持在30%～40%，碎煤細度R90約為30%。機組在低負荷下達到峰值時，根據(jù)鍋爐燃燒和火災(zāi)檢測，在煤磨機出口適當降低分離器擋板。負荷減少到264Mw時，煤磨分離器的出口擋板調(diào)整為30%。此時，碎煤細度R90達到23%，碎煤精細，燃燒良好，火焰檢測穩(wěn)定。

（3）優(yōu)化配風

深度調(diào)峰期間注意分級風箱壓力、燃燒器風箱壓力的監(jiān)控，風箱壓力控制在0.3KPa以上，氧量控制在6.0%左右。為防止四臺磨煤機出力較低，著火煤粉濃度不夠，退出D磨煤機容量風門自動，手動關(guān)小D磨煤機容量風門，保持B、C、F磨煤機容量風門開度大于40%，確保煤粉著火濃度;其次，保證磨煤機進口一次風壓大于2.0KPa，防止堵磨、堵管。

7保證機組穩(wěn)定的相關(guān)措施

（1）將機組運行方式切TF定壓控制，負壓自動控制，給水自動控制，風量自動控制，一次風壓自動控制，給水自動控制，燃料主控自動控制，鍋爐主控手動控制，加減鍋爐負荷：采用輸入數(shù)值進行，若采用加減箭頭，每加減一次變化7MW，對鍋爐的熱負荷控制擾動較大。

（2）凝結(jié)水流量控制，在深度調(diào)峰期間負荷較低，為保證凝結(jié)水流量大于凝結(jié)水泵的最低允許流量500t/h，防止凝結(jié)水泵汽蝕，提前開大凝雜水用戶或再循環(huán)調(diào)門。對低負荷運行期間小汽機用汽安全制定了詳盡的技術(shù)措施，還針對汽泵給水流量下限設(shè)定值降低至500t/h，防止因深度調(diào)峰期間給水流量過量，使貯水箱見水，鍋爐由干態(tài)轉(zhuǎn)濕態(tài)運行，增加了調(diào)整難度，從而達到了節(jié)能降耗目標，機組深度調(diào)峰期間給水實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)。

（3）熱一次風母管壓力控制在6.3KPa，過熱度控制在8～12°C之間。

（4）給水流量保持740t/h以上，保證鍋爐水動力的穩(wěn)定性，防止出現(xiàn)傳熱惡化。在給水泵在切換時，操作員要通過加減汽泵或電泵的轉(zhuǎn)速，逐漸實現(xiàn)給水流量的轉(zhuǎn)移，過程中由于給水泵再循環(huán)調(diào)節(jié)閥的參與調(diào)節(jié)，不可避免地會造成給水流量的波動。尤其是退出給水泵的再循環(huán)調(diào)節(jié)閥如果超馳動作，在很短時間內(nèi)突然全開，對給水流量的擾動非常大。另外，操作員的操作手法不當，過快過猛，也是造成給水流量大幅波動的重要原因。

（5）機組負荷減至264MW后，機組負荷難以維持計劃負荷，需要利用鍋爐主控進行調(diào)整，進入TF控制模式，調(diào)整鍋爐主控盡量每次調(diào)整1MW，因為調(diào)整鍋爐主控后機組負荷有滯后性，調(diào)整后至少觀察2-3min。一般由鍋爐主控手動加減負荷，負荷降至230MW，氧量自動退出;汽泵再循環(huán)調(diào)整門退自動，手動緩慢開啟，當汽泵轉(zhuǎn)速低于3050r/min時必須手動逐步開大至40%，增加汽泵出力確保汽泵不發(fā)生保護動作（再循環(huán)門開度≤40%且給水流量≤449T保護動作）。

（6）低負荷脫硝系統(tǒng)優(yōu)化。為了確保深度調(diào)節(jié)時排煙系統(tǒng)入口的煙溫不低于293 ℃，并保持排煙系統(tǒng)的整體貢獻，經(jīng)過多次實驗確定，制粉系統(tǒng)的最佳燃煤方式是三個斗扎煤和一個斗輔煤，以保持合理的總?cè)剂狭?，這保證了制粉系統(tǒng)能保證排煙系統(tǒng)入口的煙溫，使排煙系統(tǒng)正常工作，并能增加每個煤粉噴頭的開啟，并對二級防風板施加分級風，以減少NOx的產(chǎn)生。

結(jié)語：綜上所述，火電機組經(jīng)過上述改革，基本達到了發(fā)電機組的深水調(diào)峰運行能力、高自動控制水平、低負載及經(jīng)濟性改善的綜合改革目標，有效確保了發(fā)電機組能夠在國家電網(wǎng)深水調(diào)峰調(diào)度模式下安全平穩(wěn)運轉(zhuǎn)，并顯著增強了發(fā)電機組在當前發(fā)電形勢下的市場競爭能力。該試驗項目的順利開展，對于中國其他同類型機組具有很好的試驗示范和借鑒意義;不過，對于中國大功率超臨界機組怎樣保障在深度調(diào)峰時期的安全、平穩(wěn)、有效經(jīng)濟地運行，仍需進一步總結(jié)，以實現(xiàn)精細化調(diào)度的目的。

參考文獻：

[1] 柳全勝，閆春圓. 公路工程施工中的瀝青混凝土路面施工技術(shù)[J]. 磚瓦世界，2021（23）：110-111.

[2] 馬麗虹. 公路工程施工中的瀝青混凝土路面施工技術(shù)[J]. 黑龍江交通科技，2021，44（9）：55，57.