華電龍口發(fā)電有限公司運(yùn)行調(diào)度部 張永清

1 引言

隨著大規(guī)模風(fēng)力、光伏等綠色能源并網(wǎng)發(fā)電，新能源機(jī)組出力受季節(jié)和天氣影響，負(fù)荷不穩(wěn)定持續(xù)的特點(diǎn)也越發(fā)明顯。煤電作為最經(jīng)濟(jì)可靠和最具開發(fā)潛力的靈活性電源，顯得不可或缺——煤電作為電網(wǎng)容量的壓艙石，在未來幾年持續(xù)低負(fù)荷運(yùn)行或者深度調(diào)峰將成為常態(tài)，本地煤電企業(yè)被推上了承擔(dān)調(diào)峰角色的歷史舞臺(tái)?！皟蓚€(gè)細(xì)則”的實(shí)施在一定程度上調(diào)動(dòng)了煤電企業(yè)的積極性，燃煤電廠紛紛通過調(diào)峰等輔助服務(wù)市場(chǎng)獲得收益，以進(jìn)一步提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

機(jī)組深度調(diào)峰運(yùn)行期間，機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)較正常工況發(fā)生了較大的變化，也相應(yīng)帶來了問題，這需要運(yùn)行技術(shù)人員根據(jù)不同機(jī)組的性能，充分挖掘機(jī)組本身的調(diào)峰潛力，在運(yùn)行調(diào)整方面深入研究，以保證深度調(diào)峰的安全性和一定的經(jīng)濟(jì)性[1]。解列調(diào)峰是深度調(diào)峰的一種特殊工況，解列調(diào)峰時(shí)，汽輪機(jī)全速空負(fù)荷運(yùn)行，運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)（多在3～4h）。本文針對(duì)220MW 機(jī)組的解列調(diào)峰現(xiàn)場(chǎng)操作過程中出現(xiàn)的問題，進(jìn)行總結(jié)交流，探討解列調(diào)峰時(shí)汽輪機(jī)及輔助設(shè)備的運(yùn)行調(diào)整手段，預(yù)期深度調(diào)峰目標(biāo)見表1。

表1 未來預(yù)期深度調(diào)峰目標(biāo)表

2 機(jī)組概況信息

該公司現(xiàn)有四臺(tái)220MW機(jī)組，汽輪機(jī)皆為北京重型電機(jī)廠生產(chǎn)，分別為#3、#4、#5、#6機(jī)組。汽輪機(jī)技術(shù)規(guī)范包括：汽輪機(jī)型號(hào)為N220-12.75/535/535；汽輪機(jī)型式為超高壓、中間再熱、三缸三排汽、凝汽式；額定功率為220MW。

3 解列調(diào)峰采用的調(diào)節(jié)方式問題

影響機(jī)組深度調(diào)峰的主要問題是汽輪機(jī)汽缸及轉(zhuǎn)子金屬應(yīng)力變化對(duì)機(jī)組壽命和安全的影響。經(jīng)電科院測(cè)算以現(xiàn)行運(yùn)行規(guī)程規(guī)定的滑停曲線降溫、降壓、降負(fù)荷進(jìn)行解列調(diào)峰是較安全的，采用定滑定復(fù)合調(diào)節(jié)方式對(duì)金屬部件的影響較小[2]。汽輪機(jī)滑參數(shù)停機(jī)曲線如圖1所示。

圖1 汽輪機(jī)滑參數(shù)停機(jī)曲線

接到解列調(diào)峰命令首先聯(lián)系鍋爐按滑參數(shù)停機(jī)曲線降溫、降壓、減負(fù)荷，同時(shí)逐漸開啟調(diào)速汽門，調(diào)速汽門控制由“多閥”切換為“單閥”。當(dāng)主蒸汽參數(shù)降到9.0MPa、520 ℃，負(fù)荷減至150MW，穩(wěn)定運(yùn)行15min。

4 解列調(diào)峰時(shí)的參數(shù)控制問題

減負(fù)荷前，按“開、停機(jī)金屬溫度記錄簿“記錄各項(xiàng)數(shù)值一次，自減負(fù)荷開始每隔 30min 記錄一次，認(rèn)真分析調(diào)整，控制各指標(biāo)在正常范圍內(nèi)?；瑓?shù)時(shí)要注意聯(lián)系鍋爐穩(wěn)定汽溫、汽壓，保持好過熱度，尤其注意鍋爐停磨時(shí)汽溫可能波動(dòng)[3]。具體蒸汽參數(shù)控制要求如下。

一是主蒸汽壓力下降速度為 0.02～0.03MPa/min（220～150MW負(fù)荷范圍內(nèi)的壓降除外）。二是主、再熱蒸汽溫度下降速度為1～2℃/min。調(diào)節(jié)級(jí)后蒸汽與高壓內(nèi)缸上半內(nèi)壁之溫差小于30℃。三是蒸汽過熱度要求：主蒸汽參數(shù)在 7.0MPa，420℃以上時(shí)，過熱度不得小于 120℃，主蒸汽參數(shù)在 4.0MPa，320℃以上時(shí)，過熱度不得小于 70℃；主蒸汽壓力在 4.0MPa 以下時(shí)，過熱度不得小于 60℃。四是注意再熱汽溫與主汽溫同步下降，10min 內(nèi)，主再熱蒸汽溫度上升或下降 50℃時(shí)應(yīng)立即打閘停機(jī)。

5 汽輪機(jī)上下缸溫差大及差脹的控制問題

汽輪機(jī)上下缸溫差及差脹都是汽輪機(jī)本體很重要的運(yùn)行參數(shù)。上下缸溫差及差脹大，會(huì)使動(dòng)靜間隙消失，動(dòng)靜部分碰磨誘發(fā)機(jī)組振動(dòng)變大、轉(zhuǎn)子彎曲等一系列故障，影響機(jī)組的安全穩(wěn)定性，進(jìn)而影響后續(xù)的解列空負(fù)荷運(yùn)行[4]。因此減負(fù)荷過程中根據(jù)差脹和各部金屬溫差變化提早投入法蘭螺栓加熱系統(tǒng)，當(dāng)高、中壓差脹開始縮小、主蒸汽溫度接近高壓內(nèi)缸下半內(nèi)壁溫度、負(fù)荷約120MW 時(shí)投法蘭螺栓加熱裝置。機(jī)組一般投夾層倒流和高壓法蘭螺栓加熱，以利于汽缸的縮缸能跟上轉(zhuǎn)子的收縮；為了更好地控制差脹和缸溫差，缸溫按定滑曲線滑到350℃以下再解列，發(fā)電機(jī)解列前盡量控制中壓負(fù)差脹應(yīng)留有余地，不超過“0mm”，注意聯(lián)系鍋爐穩(wěn)定汽溫、汽壓，保持足夠的過熱度。為控制上下缸溫差，主汽溫度下降到350℃應(yīng)全開本體各部疏水，防止水沖擊事故。

在低負(fù)荷及空負(fù)荷時(shí)，由于汽輪機(jī)進(jìn)汽量較少，會(huì)產(chǎn)生很大的鼓風(fēng)摩擦熱，應(yīng)特別注意高壓缸排汽溫度不得超過360℃，低壓缸排汽溫度不超過80℃。因此注意監(jiān)視低壓缸排汽溫度，投入低負(fù)荷噴水后除了要監(jiān)視 DCS 里低壓缸排汽溫度，還要注意檢查就地溫度表指示。減負(fù)荷過程中根據(jù)鍋爐要求投入高低壓旁路系統(tǒng)，旁路投入前要進(jìn)行充分暖管疏水，防止旁路系統(tǒng)發(fā)生汽水沖擊，振壞管道。投旁路時(shí)要注意低旁減溫水調(diào)節(jié)門 10%閉鎖低旁減壓調(diào)節(jié)閥。旁路系統(tǒng)運(yùn)行中，注意監(jiān)視調(diào)整高旁減壓閥，保持調(diào)節(jié)級(jí)壓力與高旁后蒸汽壓力之比大于等于2.0。高低旁聯(lián)合運(yùn)行控制復(fù)雜，需要不斷摸索試驗(yàn)，且長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行易對(duì)閥芯造成沖刷，使得正常運(yùn)行中旁路不嚴(yán)內(nèi)漏。

6 調(diào)峰操作中各加熱器、汽包水位的控制問題

低負(fù)荷時(shí)高、低加水位較低，容易造成管道振動(dòng)、疏水不暢、管束沖刷泄漏。容易造成低加疏水泵汽蝕等問題。解列調(diào)峰中高加不解列，隨機(jī)運(yùn)行，以利于汽缸本體的疏水和給水溫度的提升，對(duì)上下缸溫差和鍋爐側(cè)氮氧化物的控制都有好處。機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)若高加水位無法維持，立即解列#3高加汽側(cè)運(yùn)行，機(jī)組解列后保持#1、2高加運(yùn)行，必要時(shí)開啟危急泄水保持高加水位正常，避免高加水位保護(hù)動(dòng)作關(guān)閉高加聯(lián)成閥，高加聯(lián)成閥運(yùn)行中一旦關(guān)閉再次打開就有些困難，需要開啟反頂水門，頂開聯(lián)成閥[5]。

發(fā)電機(jī)解列前，可保持除氧器高水位，防止鍋爐向空排汽動(dòng)作后，汽包水位下降幅度過大。隨著機(jī)組負(fù)荷的降低，給水壓力和流量也相應(yīng)降低，當(dāng)給水流量減少到一定程度時(shí)，需要注意給水泵最小流量閥的動(dòng)作情況，防止最小流量閥在保護(hù)開啟值附近來回開關(guān)造成給水流量的波動(dòng)，使得鍋爐側(cè)汽包水位維持不住引起MFT。

7 軸封汽源的切換及軸封漏汽量的調(diào)整問題

隨著負(fù)荷的降低，除氧器壓力也要下降，容易引起軸封壓力不足，真空下降。需要及時(shí)切換汽封減溫器供軸封，但此時(shí)缸溫是熱態(tài)，注意軸封溫度的控制，要對(duì)汽封減溫器充分疏水后，才能投入。

國(guó)產(chǎn)220MW機(jī)組軸封漏汽量大是普遍存在的問題。漏汽量大不光污染車間環(huán)境，還帶來潤(rùn)滑油中進(jìn)水、氫氣濕度大等問題。調(diào)峰過程中要盡量降低軸封漏汽對(duì)油中進(jìn)水、氫氣濕度的影響。向下滑參數(shù)時(shí)就要聯(lián)系檢修給主油箱接濾油機(jī)濾油；調(diào)峰中按要求定時(shí)進(jìn)行主油箱、氫氣干燥器放水，注意放水量的變化；滑參數(shù)過程中，在保證真空不降低的前提下，調(diào)整汽輪機(jī)高、低壓軸封壓力盡量低，減少軸封冒汽；當(dāng)#1、2軸加汽側(cè)壓力反正時(shí)，應(yīng)保持兩臺(tái)軸加風(fēng)機(jī)運(yùn)行，保證軸加汽側(cè)壓力為微負(fù)壓狀態(tài)，注意軸加風(fēng)機(jī)出力情況；調(diào)峰過程中保持軸封一、二檔漏汽運(yùn)行，無特殊情況不得停用軸封一、二漏；調(diào)峰結(jié)束機(jī)組并列后，開啟二漏至#8低加進(jìn)汽門，并根據(jù)負(fù)荷和漏汽量及時(shí)調(diào)整門的開度，保持#1、2軸加汽側(cè)微負(fù)壓運(yùn)行；整個(gè)過程中保持密封油箱油位穩(wěn)定，嚴(yán)密監(jiān)視密封油箱補(bǔ)排油電磁閥動(dòng)作情況，每班動(dòng)作超過3次立即檢查調(diào)整。

8 解列調(diào)峰中防止汽輪機(jī)超速等安全問題

發(fā)電機(jī)解列前通知鍋爐、電氣運(yùn)行值班人員做好發(fā)電機(jī)解列、汽輪機(jī)維持 3000r/min 運(yùn)行的準(zhǔn)備。發(fā)電機(jī)解列前聯(lián)系熱工按保護(hù)投停規(guī)定解除“發(fā)電機(jī)主保護(hù)”、“發(fā)電機(jī)跳閘+失磁保護(hù)”。解列調(diào)峰不同于正常的停機(jī)先打閘后解列，為防止解列操作不當(dāng)引起汽輪機(jī)超速事故，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》規(guī)定，負(fù)荷減至“0”后，聯(lián)系電氣先將發(fā)電機(jī)有功、無功功率減至零，檢查確認(rèn)有功功率到零，電能表停轉(zhuǎn)或逆轉(zhuǎn)以后，再將發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)解列，解列后DEH 系統(tǒng)不能維持空轉(zhuǎn)或DEH 不能控制轉(zhuǎn)速在3240r/min 以下，應(yīng)立即打閘停機(jī)。

發(fā)電機(jī)解列后應(yīng)注意維持汽輪機(jī)全速運(yùn)行，若轉(zhuǎn)速下降應(yīng)及時(shí)啟動(dòng)高壓?jiǎn)?dòng)油泵，防止汽輪機(jī)大軸化瓦或發(fā)電機(jī)密封油壓下降，引起漏氫。因空負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，要注意監(jiān)視凝汽器真空、低壓缸排汽溫度、軸封供汽壓力、調(diào)節(jié)級(jí)后汽溫等各項(xiàng)參數(shù)正常。解列后真空不用過高維持在-80～-70kPa 即可。

9 解列調(diào)峰中凝結(jié)水壓力偏低的問題

該發(fā)電廠凝結(jié)水泵采用變頻泵，機(jī)組負(fù)荷100MW以下時(shí)凝結(jié)水壓力一般達(dá)到低水壓報(bào)警值0.6MPa，會(huì)聯(lián)動(dòng)備用工頻凝結(jié)水泵，低負(fù)荷時(shí)需要注意將變頻泵調(diào)節(jié)為全速運(yùn)行，用凝結(jié)水再循環(huán)調(diào)節(jié)門調(diào)節(jié)凝汽器、除氧器水位正常穩(wěn)定，保證凝結(jié)水流量能跟上除氧器的需求。

凝結(jié)水壓力偏低會(huì)使得凝結(jié)水泵自密封水壓不足，引起凝結(jié)水、除氧水溶氧不合格和凝泵汽蝕等問題。此時(shí)需要及時(shí)將凝結(jié)水泵密封水切換為穩(wěn)壓水箱供水，同時(shí)也要注意穩(wěn)壓水箱水位、凝汽器水位的變化。凝結(jié)水壓不足或不穩(wěn)定對(duì)汽封減溫器的溫度調(diào)節(jié)也帶來一定的困難，運(yùn)行中需要盯緊軸封溫度等參數(shù)防止大幅波動(dòng)，引起軸封水擊和差脹變化。

10 結(jié)語

充分利用公司的人才優(yōu)勢(shì)，依托技術(shù)創(chuàng)新，突破關(guān)鍵制約瓶頸，成功實(shí)現(xiàn)深度調(diào)峰。幾次深度調(diào)峰下機(jī)組還存在的非根本瓶頸問題如下。

一是低負(fù)荷下，不能滿足一次調(diào)頻、AGC 響應(yīng)需求，AGC響應(yīng)慢。二是協(xié)調(diào)系統(tǒng)在低負(fù)荷下的運(yùn)行控制達(dá)不到要求，現(xiàn)邏輯負(fù)荷低于90MW，協(xié)調(diào)自動(dòng)解除。三是主要泵類設(shè)備的安全性問題，低負(fù)荷時(shí)給水流量過低造成給水泵汽蝕問題。四是采暖工況下，汽機(jī)負(fù)荷和最大采暖抽汽量不匹配，不能同時(shí)滿足供熱和調(diào)峰需求。五是深度調(diào)峰情況下，部分調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)不滿足低負(fù)荷工況，無法投入自動(dòng)，需要根據(jù)低負(fù)荷運(yùn)行情況，對(duì)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

根據(jù)各機(jī)組的運(yùn)行特性，在不進(jìn)行設(shè)備改造和增加外部系統(tǒng)的情況下進(jìn)行深度調(diào)峰，不存在根本的制約因素，多數(shù)情況下可以實(shí)現(xiàn)機(jī)組低負(fù)荷的穩(wěn)定運(yùn)行，但深度調(diào)峰時(shí)機(jī)組運(yùn)行工況是非正常工況，需要密切監(jiān)視機(jī)組各狀態(tài)參數(shù)，盡一切可能控制各參數(shù)不觸發(fā)下限邊界條件，以將調(diào)峰造成的風(fēng)險(xiǎn)降到最低。通過一系列摸索，調(diào)峰技術(shù)日趨成熟，為消納綠色能源發(fā)電承擔(dān)了應(yīng)有的社會(huì)責(zé)任。