摘要：近年來，風(fēng)電、光伏等新能源裝機(jī)規(guī)模不斷增加，同時(shí)整體受電規(guī)模也大幅提升，電網(wǎng)調(diào)峰矛盾日益突出。根據(jù)國家對機(jī)組深度調(diào)峰的最新要求，為進(jìn)一步提升機(jī)組深度調(diào)峰能力，在鍋爐寬負(fù)荷脫硝改造的基礎(chǔ)上，對機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)進(jìn)行了升級優(yōu)化，通過對深度調(diào)峰過程的分析，發(fā)現(xiàn)了深度調(diào)峰過程中存在的問題并給出解決方案，實(shí)現(xiàn)了機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行達(dá)到30%額定負(fù)荷下限的功能。

關(guān)鍵詞：深度調(diào)峰;寬負(fù)荷脫硝;協(xié)調(diào)控制系統(tǒng);30%額定負(fù)荷

中圖分類號：TM621.2" " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " 文章編號：1671-0797（2023）15-0022-05

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2023.15.006

0" " 引言

某電廠兩臺百萬機(jī)組鍋爐采用上海鍋爐廠有限公司生產(chǎn)的SG-3044/27.46-M535型、單爐膛塔式布置、四角切圓燃燒、平衡通風(fēng)、全鋼架懸吊結(jié)構(gòu)、露天布置、超超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行螺旋管圈直流鍋爐[1];汽輪機(jī)為上海汽輪機(jī)廠有限公司生產(chǎn)的N1000-26.25/

600/600型超超臨界蒸汽參數(shù)、一次中間再熱、單軸、四缸四排汽、凝汽式汽輪機(jī);發(fā)電機(jī)采用上海汽輪發(fā)電機(jī)有限公司生產(chǎn)的水氫氫冷卻汽輪發(fā)電機(jī)，采用無刷旋轉(zhuǎn)勵(lì)磁系統(tǒng)，型號為THDF125/67。機(jī)組額定負(fù)荷1 000 MW。

1" " 深度調(diào)峰過程分析

1.1" " 深度調(diào)峰機(jī)組工況

機(jī)組負(fù)荷600 MW，主汽壓17.18 MPa，汽壓速率0.3 MPa/min，主汽溫584.2 ℃，再熱汽溫580.2 ℃，CCS和INFIT投入，AGC投入，負(fù)荷速率10 MW/min，一次調(diào)頻投入，B、C、D、E磨煤機(jī)運(yùn)行，B汽泵小機(jī)已切至輔汽運(yùn)行。

AGC的指令開始從600 MW減負(fù)荷，負(fù)荷速率為10 MW/min，其間停運(yùn)E磨煤機(jī);機(jī)組負(fù)荷減至500 MW之后，執(zhí)行主給水切至旁路運(yùn)行、開啟寬負(fù)荷脫硝省煤器給水旁路電動門、高加疏水切換和汽引小機(jī)停止供熱等操作;繼續(xù)減負(fù)荷至330 MW，負(fù)荷速率14 MW/min，后速率降至9 MW/min，其間完成蕩空A給水泵流量等操作。最終負(fù)荷穩(wěn)定在288 MW運(yùn)行4 h試驗(yàn)。

1.2" " 低負(fù)荷穩(wěn)燃

與正常運(yùn)行方式不同，由于不投油，試驗(yàn)時(shí)需特別關(guān)注爐膛火檢。由于此次機(jī)組B修所有火檢都已進(jìn)行更型，對火焰監(jiān)視存在失真可能性，因而除了關(guān)注運(yùn)行磨煤機(jī)的火檢，還采用相鄰?fù)＿\(yùn)磨煤機(jī)火檢作為參考。此外，為了減少冷風(fēng)，備用磨煤機(jī)關(guān)閉冷風(fēng)調(diào)門，同步關(guān)小磨與給煤機(jī)的密封風(fēng)門。本次試驗(yàn)可見三磨運(yùn)行時(shí)火檢信號是沒有問題的，反饋比較正確，可以看到爐膛內(nèi)火焰直到E層位置均能被有效感知;但隔層磨運(yùn)行時(shí)的火檢情況還需進(jìn)一步檢驗(yàn)。

1.3" " 送風(fēng)機(jī)動調(diào)自動下限修改

本次試驗(yàn)之前，送風(fēng)機(jī)動調(diào)下限已經(jīng)由11%下修至7%，以減少爐膛風(fēng)量，低負(fù)荷時(shí)，氧量偏置大致保持在9%，爐膛壓力未出現(xiàn)大幅波動，同時(shí)也有助于提高低負(fù)荷時(shí)的排煙溫度。送風(fēng)機(jī)B修后，與修前相比同動調(diào)開度下風(fēng)量偏大，原11%下限在30%深度調(diào)峰時(shí)已不適用，考慮到引風(fēng)機(jī)出力和脫硝進(jìn)口NOx，將動調(diào)下限進(jìn)一步下調(diào)，風(fēng)機(jī)總體運(yùn)行良好。

1.4" " 采用脫硝寬負(fù)荷省煤器給水旁路電動門調(diào)整排煙溫度

1.4.1" " 脫硝系統(tǒng)入口煙溫低

SCR（脫硝系統(tǒng)）催化劑的工作溫度是有一定范圍的，溫度過高（gt;450 ℃）時(shí)催化劑會加速老化;當(dāng)溫度在300 ℃左右時(shí)，在同一催化劑的作用下，另一個(gè)反應(yīng)也會發(fā)生[2]，即生成氨鹽，該物質(zhì)黏性大，易粘結(jié)在催化劑和鍋爐尾部受熱面上，影響鍋爐運(yùn)行。

2SO2+O2→3SO3

NH3+H2O+SO3→NH4HSO4

SCR入口煙溫過低時(shí)不僅無法投入脫硝系統(tǒng)，也有可能導(dǎo)致運(yùn)行中的脫硝系統(tǒng)跳閘退出運(yùn)行，從而影響環(huán)保考核[3]。

1.4.2" " 增加寬負(fù)荷脫硝系統(tǒng)

寬負(fù)荷脫硝系統(tǒng)的主要調(diào)節(jié)對象是省煤器出口煙溫（即SCR入口煙溫），當(dāng)SCR入口欠溫相對較少時(shí)，可只采用給水旁路系統(tǒng)，系統(tǒng)功能和控制相對更為簡單;當(dāng)SCR入口欠溫較多時(shí)，則需要同時(shí)開啟旁路+再循環(huán)管線，以獲取SCR脫硝入口煙溫的極限提升[4-5]。寬負(fù)荷脫硝系統(tǒng)如圖1所示。

本次試驗(yàn)最終寬負(fù)荷脫硝旁路電動門開度為24%，對應(yīng)的過冷度為30 ℃，開啟該電動門的過程中，需要關(guān)注兩側(cè)過冷度的偏差變化，參考排煙溫度，保證一定的余量。本次試驗(yàn)過程中，排煙溫度始終穩(wěn)定在300 ℃以上，288 MW負(fù)荷時(shí)，排煙溫度能達(dá)到308 ℃。此次給水旁路投運(yùn)過程緩慢平穩(wěn)，在500 MW時(shí)微開給水旁路二次門暖管，450 MW時(shí)開至10%，400 MW時(shí)開至15%，300 MW時(shí)開至25%;SCR進(jìn)口溫度基本穩(wěn)定在310 ℃，此時(shí)流量在250 t左右，省煤器新增過冷度29 ℃左右。由此可見，今后深度調(diào)峰按此流量、開度即可，操作中切不可大開大合，嚴(yán)防省煤器汽化;同時(shí)要注意到，給水旁路投運(yùn)后水冷壁進(jìn)口水溫呈下降趨勢，應(yīng)注意過熱度的變化。

1.5" " 脫硝參數(shù)控制

試驗(yàn)期間，環(huán)?？刂埔笕我稽c(diǎn)NOx不允許超50 mg/Nm3，因而自動值放得較低，同時(shí)盡可能保持脫硝入口NOx穩(wěn)定。但由于機(jī)組負(fù)荷大幅變動，水冷壁吸熱發(fā)生偏差，被迫調(diào)整二次風(fēng)擋板，進(jìn)而會影響脫硝入口NOx，需要注意及時(shí)調(diào)整，防止環(huán)保超標(biāo)。此外，磨煤機(jī)吹掃過程中，也需要及時(shí)調(diào)整噴氨量，吹掃風(fēng)量的變化將大幅影響脫硝入口NOx，吹掃結(jié)束后，要及時(shí)收小噴氨量。該電廠要求控制煙囪出口NOx不大于40 mg/Nm3，本次B修混合器的噴嘴進(jìn)行了增容，噴氨量應(yīng)該沒有太大的問題，但要注意控制兩側(cè)出口NOx不能長時(shí)間在零。

1.6" " 汽溫控制

試驗(yàn)指令下達(dá)后，負(fù)荷降低的同時(shí)，同步降低主再汽溫。由于負(fù)荷下降較快，疊加TMax控制需要降低過熱度、#1瓦瓦溫偏差調(diào)整影響（#1、#2主汽門前汽溫倒掛，#2管對應(yīng)三過AC減溫水內(nèi)漏比較多，被迫壓低三過BD出口），最終主汽溫最低跌至529 ℃，再熱汽溫跌至522 ℃，導(dǎo)致TSE裕度小于5 ℃，閉鎖了機(jī)組減負(fù)荷。后通過關(guān)閉左側(cè)減溫水總門、提高機(jī)組過熱度等方式將汽溫恢復(fù)。因此，以后在汽溫調(diào)整過程中，一定要多關(guān)注TSE裕度，防止此類異常出現(xiàn)。鑒于試驗(yàn)需要，此次500 MW保留三磨運(yùn)行，爐膛火焰偏低，熱偏差較大，水冷壁出口溫度及主再汽溫都有較大偏差，同時(shí)由于配合汽機(jī)控制#1瓦瓦溫的原因，B側(cè)汽溫進(jìn)一步下壓，導(dǎo)致整體汽溫偏低，在減負(fù)荷過程中造成裕度不足，負(fù)荷減不下去。

2" " 深度調(diào)峰問題分析

2.1" " 加倉煤熱值較低

試驗(yàn)期間因汽機(jī)冷再調(diào)門故障，冷再不能對外供熱，影響蒸發(fā)量約70 t/h，顧及低負(fù)荷的制粉系統(tǒng)穩(wěn)燃，為確保單磨煤量不至過低，影響煤粉濃度，所以在加倉方式上采取了降低熱值的措施。但在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，需要在低負(fù)荷段進(jìn)行磨煤機(jī)啟停操作，加大了控制煙囪排口NOx不超標(biāo)的難度，試驗(yàn)結(jié)束加負(fù)荷的時(shí)候由于煤質(zhì)太差，加負(fù)荷速率太慢。于是在論證試驗(yàn)階段對加倉進(jìn)行了調(diào)整，將C倉的高低熱值煤的比例調(diào)整為2：1，E倉由低熱值煤改為高熱值神混煤，改動后鍋爐加減負(fù)荷、參數(shù)控制均正常。

2.2" " 過熱度控制不佳

第一次INFIT減負(fù)荷時(shí)，發(fā)生了過熱度持續(xù)上升的情況，通過參數(shù)分析，認(rèn)為一是INFIT廠家人員參數(shù)修改不佳，減負(fù)荷時(shí)給水量下降過快;二是負(fù)荷剛加至500 MW后不久即減負(fù)荷，煤量超調(diào)的效應(yīng)沒有消除。過熱度變化曲線圖如圖2所示。

第二次INFIT減負(fù)荷階段，由于煤質(zhì)較差，在運(yùn)磨出力偏大，監(jiān)盤人員為了防止磨僵，對C磨減煤量進(jìn)行了吹掃，煤量由55 t/h突降至41 t/h，導(dǎo)致大量存粉進(jìn)入爐膛，破壞了此時(shí)的水煤比，引起過熱度的持續(xù)上升，同時(shí)為了控制過熱度的變化，抬高了燃燒器擺角，又導(dǎo)致NOx參數(shù)的大幅波動。INFIT減負(fù)荷階段過熱度變化曲線圖如圖3所示。

因此，在以后的調(diào)整中，首先控制加倉較好的煤種，確保磨煤機(jī)運(yùn)行時(shí)有充足的余量;其次監(jiān)盤人員在減負(fù)荷過程中應(yīng)緩慢減少煤量，防止煤量突降導(dǎo)致水煤比破壞。

2.3" " 煙囪排口NOx瞬時(shí)超標(biāo)

在試驗(yàn)期間，負(fù)荷需從500 MW減到285 MW，中途需停用E磨，加大了NOx控制的難度，因此安排專人對煙囪排口NOx進(jìn)行調(diào)整。摸底試驗(yàn)期間，監(jiān)盤人員調(diào)整幅度比較大，從噴氨調(diào)門、二次風(fēng)門擋板多個(gè)方面入手，再加上控制過熱度的影響，各種因素疊加，導(dǎo)致進(jìn)口NOx波動較大，煙囪排口瞬時(shí)值超標(biāo)。NOx變化曲線如圖4所示。

一般而言，減負(fù)荷時(shí)進(jìn)口NOx的變化，一是受燃料風(fēng)粉比影響，二是受啟停磨吹掃風(fēng)量影響。深度調(diào)峰時(shí)，進(jìn)口NOx受風(fēng)粉比影響分幾個(gè)階段：由500 MW減負(fù)荷至400 MW時(shí)單磨煤量減少，風(fēng)粉比變大，進(jìn)口NOx上升;停E磨后，在運(yùn)磨單磨煤量上升，風(fēng)粉比減小，進(jìn)口NOx下降;繼續(xù)減負(fù)荷至285 MW，風(fēng)粉比又再次變小，進(jìn)口NOx繼續(xù)上升。同時(shí)，在減負(fù)荷至400 MW階段進(jìn)行了停E磨吹掃，吹掃時(shí)NOx上升，吹掃結(jié)束收風(fēng)后NOx即大幅下降。試驗(yàn)期間，減負(fù)荷起步階段即控制煙囪排口NOx降低，調(diào)整煙囪排口NOx時(shí)以調(diào)整噴氨量為主要手段，根據(jù)上文總結(jié)的規(guī)律做到超前調(diào)整，同時(shí)使用SOFA、H-SOFA風(fēng)門與燃燒器擺角作為輔助調(diào)節(jié)手段，操作時(shí)避免大開大合，整個(gè)驗(yàn)證試驗(yàn)過程中煙囪排口NOx控制良好。

2.4" " 給水旁路閥自動關(guān)閉

在試驗(yàn)結(jié)束階段，給水旁路切回主路時(shí)，發(fā)生了給水旁路閥自動關(guān)閉到零，且不好人工干預(yù)的問題。查給水旁路閥邏輯發(fā)現(xiàn)，在進(jìn)行深度調(diào)峰給水主旁路閥自動切換順控組態(tài)時(shí)，INFIT人員對給水旁路閥邏輯進(jìn)行了修改，即給水主閥發(fā)開足信號后，給水旁路閥就接收一個(gè)持續(xù)200 s的超馳關(guān)閉指令，這在運(yùn)行中是比較危險(xiǎn)的。因此，聯(lián)系熱工對邏輯進(jìn)行了臨時(shí)修改，將旁路閥位指令改為75%且脈沖時(shí)間改為1 s。

2.5" " 機(jī)組振動

機(jī)組減負(fù)荷到300 MW，#1、#2瓦振動逐步上升，控制主、再汽溫及主汽溫兩側(cè)偏差效果均不明顯，負(fù)荷恢復(fù)后振動逐漸下降。機(jī)組#1、#2瓦振動曲線如圖5所示。

機(jī)組從600 MW開始減負(fù)荷過程中，#5瓦軸振和#6、#7瓦瓦振逐步上升，減負(fù)荷至400 MW左右，振動達(dá)到最大值然后下降，當(dāng)負(fù)荷減到300 MW穩(wěn)定后，振動又逐步上升趨穩(wěn)。機(jī)組#7瓦振動曲線如圖6所示。

試驗(yàn)期間，各瓦振動最大值如表1所示。

對于#1、#2瓦振動，將#2主蒸汽進(jìn)汽溫度調(diào)整至高于#1主蒸汽進(jìn)汽溫度（5～8 ℃），振動逐漸下降;若#5～#7瓦振動上升，可通過提高冷氫溫度（正常42 ℃，最高可提高至45 ℃），使振動情況有所好轉(zhuǎn)。

3" " 結(jié)束語

目前電網(wǎng)調(diào)峰需求日益加劇，而基于深度調(diào)峰的深度探析較少，隨著研究的不斷深入，深度調(diào)峰技術(shù)必將不斷完善。本文針對百萬機(jī)組現(xiàn)狀，通過鍋爐寬負(fù)荷脫硝的改造，對機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)進(jìn)行升級優(yōu)化，對低負(fù)荷穩(wěn)燃、送風(fēng)機(jī)動調(diào)自動下限修改、脫硝寬負(fù)荷、脫硝參數(shù)控制、汽溫控制等問題進(jìn)行分析和探討，提出過熱度變化、NOx、機(jī)組振動等問題并給出解決方案，本文的技術(shù)手段能夠有效推動深度調(diào)峰在電網(wǎng)中的應(yīng)用。

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收稿日期：2023-04-24

作者簡介：薛超（1990—），男，江蘇人，工程師，技師，研究方向：電力安全生產(chǎn)。