劉建

（云南省能源投資集團有限公司，云南昆明 650103）

0.引言

隨著社會的不斷發(fā)展，很多新的科學(xué)技術(shù)得到應(yīng)用，促使超臨界大容量發(fā)電機組出現(xiàn)在火電廠發(fā)電之中，在這些發(fā)電機組深度調(diào)峰時，整個系統(tǒng)會處于一個低負荷運行狀態(tài)，容易對超臨界大容量發(fā)電機組經(jīng)濟性、安全性等產(chǎn)生影響。為此，相關(guān)工作人員應(yīng)盡可能了解深度調(diào)峰過程對燃煤鍋爐能夠帶來哪些影響，通過詳細分析，制訂切實可行的應(yīng)對措施，維護整個發(fā)電過程的穩(wěn)定性。

1.超臨界大容量火電機組深度調(diào)峰對燃煤鍋爐安全性的影響

1.1 鍋爐燃燒穩(wěn)定性

借助于燃煤鍋爐執(zhí)行發(fā)電任務(wù)，大多數(shù)發(fā)電廠會選擇將燃煤鍋爐最小穩(wěn)定燃燒負荷保持在整體額定負荷的50%上下。但從實際要求中能夠看出，深度調(diào)峰需要機組燃燒負荷處于40%BMCR時燃燒工況，部分電廠甚至還要求30%BMCR。從這里也能夠看出，針對于火電機組的深度調(diào)峰，燃煤鍋爐的最低運行負荷要比電廠中的最小穩(wěn)定燃燒負荷低出很多，影響了著火穩(wěn)定性，一旦燃燒火焰穩(wěn)定程度降低到某一臨界值，極容易出現(xiàn)滅火情況，不利于后續(xù)發(fā)電工作順利開展。從其他角度來看，在燃煤鍋爐運行時，所呈現(xiàn)出的穩(wěn)定性與諸多因素相關(guān)，如鍋爐形狀、燃煤品種等。所以說，相關(guān)工作人員在執(zhí)行工作任務(wù)時，要時刻確保燃煤鍋爐燃燒處于穩(wěn)定狀態(tài)，并從多角度著手，制訂維護措施。例如，各發(fā)電廠可以選擇引進一些低負荷燃燒器，并將其應(yīng)用到燃煤鍋爐之中，與此同時，控制好燃煤鍋爐內(nèi)部風(fēng)量配比，確保能夠穩(wěn)定燃燒[1]。

1.2 氧化皮加劇生成和剝落

縱觀整個超臨界大容量火電機組深度調(diào)峰過程，除了對燃煤鍋爐安全燃燒產(chǎn)生影響外，還會對汽水系統(tǒng)安全性帶來一定威脅。具體深度調(diào)峰操作時，電廠燃燒鍋爐中的設(shè)備管路外部容易出現(xiàn)高溫氧化情況，出現(xiàn)氧化皮，在經(jīng)歷一段時間后，氧化皮會逐漸脫落。為了將該類問題徹底避免，保證燃煤鍋爐運行安全，工作人員需做好以下幾方面工作：第一，在實際燃煤鍋爐運行過程中，為了降低受熱面的受熱溫度，可以將燃燒火焰位置適當(dāng)降低，深度調(diào)峰時，維護蒸汽溫度的穩(wěn)定性，避免由于蒸汽溫度大范圍波動，加速氧化皮的產(chǎn)生和剝落；第二，當(dāng)深度調(diào)峰工作開始后，工作人員應(yīng)確保燃燒鍋爐水溫變化處于合理范圍內(nèi)，一旦波動過大，同樣會引發(fā)氧化皮問題；第三，為了降低燃煤鍋爐在吹灰時受熱面積過大，讓壁溫保持正常狀態(tài)下，人們需要合理選擇燃燒煤的種類，重點關(guān)注其灰熔點。在鍋爐吹灰時，管理者應(yīng)做好提前準(zhǔn)備工作，合理控制受熱面溫度，降低氧化皮出現(xiàn)的可能性。

1.3 管壁溫度不均勻與易超溫

執(zhí)行深度調(diào)峰操作時，燃煤鍋爐可能很長一段時間內(nèi)，均會處于低負荷狀態(tài)運行。此時，燃煤鍋爐內(nèi)部的汽壓同樣不高，水動力受到很大限制，在這些原因的促使之下，燃煤鍋爐水冷壁上容易引發(fā)超溫問題，再加上該階段的燃燒鍋爐吹灰次數(shù)比平時少很多，無法幫助鍋爐更好地調(diào)整燃燒過程，鍋爐壁管受熱不均問題很難避免。為了合理解決該類問題，在鍋爐維修保養(yǎng)時，工作人員應(yīng)根據(jù)鍋爐運行時所呈現(xiàn)出的管壁溫度特點，執(zhí)行合理的改造節(jié)流操作，讓管壁流量始終處于平衡狀態(tài)，避免在低負荷運行時出現(xiàn)管壁溫度不合理等問題。實際燃燒鍋爐在工作狀態(tài)下，管壁超溫現(xiàn)象大多集中在機組濕態(tài)向干態(tài)轉(zhuǎn)變的過程，為了進行針對性改進，相關(guān)工作人員首先要做的就是對燃燒工況進行全面調(diào)整，避免出現(xiàn)壁溫?zé)崞?。其次，還要對燃燒鍋爐中的煤、水比例進行合理設(shè)定，這也是避免管壁超溫問題的最佳手段之一。

1.4 尾部煙道和尾部受熱面

由于鍋爐長時間在低負荷狀態(tài)下運行，內(nèi)部存在不完全燃燒情況，再加上煙氣流速不高，可燃物飛灰容易累計在對流煙道之中，其中還存在很多過剩氧，很容易引發(fā)二次燃燒問題。從低負荷調(diào)峰過程中能夠看出負荷變化十分明顯，而且鍋爐排煙溫度以及尾部煙速波動異常明顯，排煙溫度等參數(shù)也會跟著下降，加劇了尾部受熱面積灰等問題。與此同時，低負荷運行狀態(tài)之下，燃燒鍋爐內(nèi)部空氣過量系數(shù)值也會提升，生成三氧化硫，提升鍋爐內(nèi)部空間的腐蝕性能力。冬季時，當(dāng)鍋爐處于低負荷狀態(tài)下，由于排煙溫度有限，更容易出現(xiàn)空氣預(yù)熱器堵塞等問題，對整個火電機組穩(wěn)定運行產(chǎn)生影響。

2.超臨界大容量火電機組深度調(diào)峰對燃煤鍋爐經(jīng)濟性的影響

2.1 對鍋爐效率的影響

執(zhí)行深度調(diào)峰操作過程中，燃煤鍋爐低負荷運行時間較長，此時，蒸汽溫度同樣不高，最終導(dǎo)致燃煤鍋爐運行效率大幅下滑。在此種工作狀態(tài)之下，鍋爐內(nèi)部燃煤不能實現(xiàn)充分燃燒，無法為燃煤鍋爐提供充足動力，受此影響，很多煙氣攜帶熱量流出設(shè)備之外。除此之外，由于燃煤鍋爐長時間低負荷運行，吹灰作業(yè)很難開展，這同樣也會降低鍋爐工作效率。為了避免上述問題，工作人員可以采取以下幾種策略：第一，根據(jù)設(shè)備的具體運行情況，確保提升機組再熱溫度處于合理狀態(tài)之下，讓燃煤鍋爐蒸發(fā)量能夠得到提升，以此來緩解燃煤鍋爐低負荷運行壓力；第二，管理者可以根據(jù)鍋爐具體運行狀態(tài)，保證對磨煤機運轉(zhuǎn)方式有一個合理設(shè)定，為后續(xù)工作開展創(chuàng)造有利條件；第三，為了更好地維護燃煤鍋爐燃燒穩(wěn)定性，人們可以根據(jù)鍋爐運行特點對各個階段加入的燃煤品種進行適當(dāng)調(diào)整，在保證其充分燃燒同時消除各種因素的影響[2]。

2.2 對輔機的影響

在執(zhí)行超臨界到容量機組深度調(diào)峰過程中，整個發(fā)電廠的發(fā)電系統(tǒng)均處于低負荷工作狀態(tài)，此時，輔機的運行也會出現(xiàn)低效率情況，與正常工況之間存在明顯偏差，長此以往，不僅工作效率大幅下滑，還會增加燃煤消耗量。為此，在實際低負荷狀態(tài)之下，輔機運行的經(jīng)濟性不高，再加上鍋爐燃燒不充分，煙氣中夾雜大量燃燒介質(zhì)，增加了空氣預(yù)熱器被腐蝕、堵塞等風(fēng)險概率，讓鍋爐很難處于穩(wěn)定運行狀態(tài)。為了盡可能避免燃煤鍋爐出現(xiàn)上述問題，保證輔機的運行質(zhì)量和效果，在具體深度調(diào)峰操作時，應(yīng)結(jié)合輔機運行維護策略，讓輔機始終處于正常運行狀態(tài)之下，為相關(guān)企業(yè)減少不必要的經(jīng)濟損失。

2.3 主汽溫、再熱汽溫降低

當(dāng)鍋爐負荷持續(xù)降低之后，主汽溫、再熱汽溫同樣也會出現(xiàn)下降情況，無法滿足初期設(shè)計值要求，影響了燃煤鍋爐運行的經(jīng)濟性。該過程中，如果能夠應(yīng)用變壓運行手段，雖然能夠在較大負荷范圍內(nèi)維護汽溫穩(wěn)定，但在深度調(diào)峰工作正式開展后，負荷會逐步降低，當(dāng)降低到一定數(shù)值之后，汽溫仍舊會隨著負荷的下降而下降，對整個發(fā)電系統(tǒng)帶來不利影響。為了避免該類問題出現(xiàn)，相關(guān)工作人員首先要做的就是提升過?？諝庀禂?shù)。其次，在系統(tǒng)中加入上位燃燒器，并保證其運行穩(wěn)定性。再次，控制好煤粉細度，避免出現(xiàn)煤粉細度過大問題。最后，適當(dāng)提升對外供熱量，維護系統(tǒng)內(nèi)部的熱平衡。

3.超臨界大容量火電機組深度調(diào)峰對燃煤鍋爐環(huán)保性的影響

3.1 對除塵與脫硝的影響

深度調(diào)峰操作過程中，燃煤鍋爐所處的低負荷運行狀態(tài)時間較長，此時，煙氣排放量大幅下降，伴隨著煙氣溫度的下降，除塵器工作效率提升幅度明顯，此時，如果煙氣溫度打不到合理狀態(tài)，便會影響除塵器工作，嚴重時還會導(dǎo)致故障問題出現(xiàn)。為了避免上述情況，工作人員需采取以下措施：第一，盡可能提升燃煤鍋爐內(nèi)部溫度，避免溫度過低引發(fā)的各種問題；第二，對鍋爐內(nèi)部設(shè)備進行合理改造，引進更加先進的裝置，避免煙道進口位置的煙氣溫度變化幅度過大；第三，受煙氣溫度降低的影響，脫硝系統(tǒng)中的催化器工作效率大幅下降，有時還會因為化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物影響而生效，引發(fā)催化器擁堵問題，改變原有的風(fēng)煙系統(tǒng)阻力。所以說，為了確保低負荷狀態(tài)下系統(tǒng)的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，工作人員應(yīng)保證煙氣溫度始終處于合理狀態(tài)之下，避免脫硝系統(tǒng)出現(xiàn)變化[3]。

3.2 脫硫影響

由于燃煤鍋爐長期處在低負荷運行狀態(tài)，很多燃料無法充分燃燒，正因如此，該階段會出現(xiàn)很多硫化物。很多發(fā)電廠為了安全度過該階段會選擇投油穩(wěn)燃措施，雖然可以提升鍋爐的燃燒效率，但極有可能引發(fā)脫硫漿液中毒問題，對整個脫硫系統(tǒng)產(chǎn)生影響。因此，相關(guān)工作人員在具體脫硫漿液以及脫硫石膏分析中，應(yīng)盡可能提升重視程度，避免對其他工作產(chǎn)生影響。一般情況下，工作人員可以應(yīng)用以下措施，例如，保證燃燒鍋爐的燃燒條件，盡可能避免無油燃燒情況出現(xiàn)，保證整個鍋爐系統(tǒng)的持續(xù)穩(wěn)定。

4.針對深度調(diào)峰的運行措施

為了讓機組在深度調(diào)峰過程中依舊處于穩(wěn)定運行狀態(tài)，發(fā)電企業(yè)和相關(guān)工作人員可以從以下幾方面著手：

4.1 鍋爐側(cè)運行措施

首先，當(dāng)相關(guān)工作人員收到調(diào)度深度調(diào)峰預(yù)告時，應(yīng)在第一時間內(nèi)通知燃料運行，明確深度調(diào)峰時間段，并在中下層磨煤機中加入合理的煤種，控制好煤的品質(zhì)，對于灰煤點以及揮發(fā)份控制，同樣需要滿足相關(guān)要求，確保鍋爐燃燒穩(wěn)定性；其次，提升油槍的可靠性。當(dāng)油槍處于最低穩(wěn)燃負荷以下，工作人員應(yīng)做好煤火檢查等工作，一旦發(fā)現(xiàn)主汽溫等參數(shù)出現(xiàn)異常應(yīng)在第一時間內(nèi)進行修復(fù)，在保證穩(wěn)定燃燒的同時，盡可能讓燃油供油壓力處于最低狀態(tài)，避免出現(xiàn)太多浪費情況；最后，在深度調(diào)峰過程中，要保證脫硝入口煙氣溫度穩(wěn)定，以空氣系數(shù)監(jiān)測為基礎(chǔ)，對二次風(fēng)旋流強度進行充分控制，讓SCR入口溫度處于正常范圍內(nèi)。另外，在低負荷運行狀態(tài)之下，催化劑無法發(fā)揮出全部作用，此時，人們需要對氨的逃逸率進行監(jiān)測，避免出現(xiàn)堵塞等問題。

4.2 汽機側(cè)運行措施

如果機組負荷處于330MW以下，工作人員在監(jiān)督過程中，可以強化對汽泵再循環(huán)調(diào)閥動作的關(guān)注度，定期降低打開查看，了解給水流量的具體情況，如果出現(xiàn)波動較大情況，工作人員應(yīng)對其進行及時調(diào)整，避免更多意外情況發(fā)生。當(dāng)機組低負荷運行時間較長，還要注重小機進汽調(diào)門開度監(jiān)測，維護小機轉(zhuǎn)速處于合理狀態(tài)。除了上述內(nèi)容之外，工作人員還要重點關(guān)注輔汽聯(lián)箱壓力情況，并保證溫度正常。為了保證該效果，值班人員應(yīng)做好除氧器、凝汽器等裝置的水位監(jiān)視工作，及時了解汽輪機軸承振動、軸向位移等參數(shù)。還要根據(jù)低壓脹差變化情況，調(diào)整好低壓軸封溫度，避免對整個發(fā)電系統(tǒng)帶來新的問題。另外，深度調(diào)峰時，還要做好四軸壓力以及進汽閥開度調(diào)整，如果開度偏大，應(yīng)及時將小機用汽改換到輔汽供汽狀態(tài)[4]。

4.3 電氣側(cè)運行措施

首先，機組在深度調(diào)峰操作過程中，值班人員應(yīng)做好AVC監(jiān)視工作，尤其是對于發(fā)電功率低于240MW的發(fā)電機，其AVC裝置應(yīng)保證閉鎖調(diào)節(jié)功能始終處于可靠狀態(tài)，勵磁調(diào)節(jié)器的運行方式為自動“恒壓”。當(dāng)負荷處于最低狀態(tài)時，電壓會超過曲線上限，此時，AVC需要立即停止工作，并根據(jù)實際情況做好發(fā)電機勵磁調(diào)整。當(dāng)發(fā)電機處于進相運行狀態(tài)時，為了保證電壓數(shù)值處于合理范圍，工作人員應(yīng)時刻了解電機電流情況，避免出現(xiàn)電機電流過大，影響相關(guān)設(shè)備的正常工作。如果發(fā)電機進相運行時間較長，甚至超過6h，工作人員應(yīng)及時向上級部門匯報。其次，當(dāng)發(fā)電機工作頻率處于50Hz狀態(tài)時，實際偏差范圍應(yīng)處于±0.1Hz內(nèi)。對于機組所呈現(xiàn)出的有功出力，同樣也要滿足負荷調(diào)度曲線以及調(diào)度命令要求。

5.結(jié)論

實際深度調(diào)峰工作執(zhí)行時，火電廠中的燃煤鍋爐運行負荷較低，此種情況下進行超臨界大容量發(fā)電機組深度調(diào)峰，管理者要充分了解發(fā)電系統(tǒng)的具體情況，明確燃煤鍋爐最大承受力。之后，工作人員可以根據(jù)具體情況制訂行之有效的應(yīng)對措施，在確保機組安全運行同時讓深度調(diào)峰需求得到滿足。