摘 要：因國家政策及現(xiàn)階段電力市場需求導(dǎo)向，各火力發(fā)電機(jī)組特別是大容量機(jī)組參與深度調(diào)峰已顯常態(tài)并成為未來發(fā)展趨勢(shì)，本文針對(duì)某廠600MW亞臨界燃的煤機(jī)組30%額定容量下深度調(diào)峰運(yùn)行情況進(jìn)行分析總結(jié)，就大容量機(jī)組參與深度調(diào)峰的運(yùn)行工況特點(diǎn)及注意事項(xiàng)進(jìn)行了梳理，探討深度調(diào)峰對(duì)大容量機(jī)組帶來的不利影響，以期為同類機(jī)組深度調(diào)峰改造及運(yùn)行提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：600MW亞臨界 燃煤機(jī)組 深度調(diào)峰

中圖分類號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-9082（2018）05-0-02

按照《國家發(fā)改委、國家能源局關(guān)于印發(fā)<可再生能源調(diào)峰機(jī)組優(yōu)先發(fā)電實(shí)行辦法>的通知》（發(fā)改運(yùn)行[2016]1558號(hào)）規(guī)定，如果一臺(tái)機(jī)組被認(rèn)定為可再生能源調(diào)峰機(jī)組，本臺(tái)機(jī)組退出市場電量交易，在后續(xù)年份中將獲得不低于上年火電平均利用小時(shí)的基礎(chǔ)電量計(jì)劃，可避免激烈的市場電量交易競爭，為企業(yè)帶來可觀經(jīng)濟(jì)利益[1] 。

為此，我國各地各電力企業(yè)及一些相關(guān)技術(shù)聯(lián)盟等學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)積極組織開展深度調(diào)峰技術(shù)研討、通過研究設(shè)備升級(jí)改造、機(jī)組靈活性改造，保機(jī)組調(diào)峰能力能滿足電網(wǎng)需求，以便早日享受政策紅利。某廠在深入研究其機(jī)組調(diào)峰能力的基礎(chǔ)上，搶抓先機(jī)，積極主動(dòng)聯(lián)系經(jīng)信委開展可深度調(diào)峰機(jī)組認(rèn)定工作，在2018年初其1號(hào)發(fā)電機(jī)組已被省經(jīng)信委認(rèn)定為可再生能源調(diào)峰機(jī)組。

一、基本概況

該廠汽輪機(jī)為哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司生產(chǎn)，型號(hào)NZK600-16.7/538/538，型式為亞臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、直接空冷凝汽式；鍋爐為哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司引進(jìn)美國ABB-CE燃燒工程公司技術(shù)設(shè)計(jì)制造的亞臨界、一次中間再熱、單爐膛、正壓直吹、四角切圓、平衡通風(fēng)、干排渣、Π型半露天布置、全鋼構(gòu)架、懸吊結(jié)構(gòu)、控制循環(huán)汽包鍋爐，型號(hào)為：HG-2080/17.5-YM9； 采用六臺(tái)中速輥式磨煤機(jī)，型號(hào)ZGM113G型。除灰為雙室五電場電除塵，脫硫?yàn)镕DG濕法脫硫，脫硝系統(tǒng)采用選擇性催化還原法（SCR）脫硝工藝，以液氨為還原劑。每臺(tái)鍋爐布置兩臺(tái)SCR反應(yīng)器，催化劑的型式采用蜂窩式，設(shè)計(jì)為三層。機(jī)組超低排放改造時(shí)采用了濃淡型低氮燃燒器，深度調(diào)峰改造新增旁路煙氣通道及擋板，在啟停機(jī)及深度調(diào)峰過程中用以滿足脫硝系統(tǒng)需求（圖1）：

二、600MW亞臨界機(jī)組深度調(diào)峰運(yùn)行工況特點(diǎn)及注意事項(xiàng)

1.低負(fù)荷燃燒情況

低負(fù)荷工況爐膛燃燒的穩(wěn)定是深調(diào)峰成功的先決條件。低負(fù)荷由于爐膛溫度低，火焰充滿度差，調(diào)整不當(dāng)容易造成滅火，且由于各發(fā)電企業(yè)近年來配煤摻燒力度的加大，不可避免會(huì)引起燃燒工況惡化，為此，低負(fù)荷下穩(wěn)燃是首要考慮方面。

該廠利用機(jī)組停運(yùn)時(shí)期對(duì)原煤倉進(jìn)行升級(jí)改造，采用一種新型的“蝦米曲線”式原煤倉，有效的解決了原煤倉此前由于泥煤引起頻繁的斷煤、蓬煤現(xiàn)象，切實(shí)保障了機(jī)組深度調(diào)峰時(shí)磨煤機(jī)運(yùn)行的安全性。通過對(duì)濃淡型低氮燃燒器不同負(fù)荷工況下穩(wěn)燃特性試驗(yàn)，掌握不同磨組合方式下的配風(fēng)調(diào)整，開展優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)改善燃燒性能，合理控制氧量及一次風(fēng)率，促進(jìn)穩(wěn)定燃燒。此外，結(jié)合配煤摻燒試驗(yàn)，優(yōu)化燃煤摻配管理，除進(jìn)行煤場內(nèi)正常摻配外采取分倉上煤模式，日常運(yùn)行中或深度調(diào)峰前盡量保障底層磨煤質(zhì)相對(duì)較好一些（Vdaf不低于35%，高熱值不低于4500kcal/kg優(yōu)質(zhì)煙煤），兼顧安全穩(wěn)定環(huán)保要求；在低負(fù)荷時(shí)將干排渣液壓關(guān)斷門適量關(guān)閉，減少爐膛底部漏風(fēng)，且能減少爐膛內(nèi)NOx生成；低負(fù)荷時(shí)及時(shí)調(diào)整底層磨煤機(jī)出口分離器開度，保證合適出粉細(xì)度；保障等離子燃燒器及油槍可靠，必要時(shí)及時(shí)投入穩(wěn)燃；另外，低負(fù)荷工況下，要做好停爐不停機(jī)事故預(yù)想。

2.低負(fù)荷環(huán)保運(yùn)行

低負(fù)荷工況保障脫硝出口NOx不超標(biāo)是必要條件。低負(fù)荷工況下，脫硝入口煙氣溫度需要能確保滿足催化劑要求，避免引起環(huán)保事件。要考慮控制NOx生成量，保障脫硝入口煙氣溫度，減少噴氨量，防止氨逃逸，防止因深調(diào)造成的空預(yù)器加速堵塞。此外，要嚴(yán)密監(jiān)視輔汽溫度，必要時(shí)，提高冷再至輔汽壓力，避免氨區(qū)蒸發(fā)器出力不足。

根據(jù)脫硝入口煙氣溫度，優(yōu)化深調(diào)旁路擋板控制邏輯或通過提前開啟省煤器旁路煙氣擋板，以滿足脫硝系統(tǒng)入口煙氣溫度，維持脫硝系統(tǒng)運(yùn)行正常。當(dāng)機(jī)組負(fù)荷降至330MW時(shí)或脫硝入口煙溫低于315℃，將深度調(diào)峰系統(tǒng)A、B側(cè)旁路煙道關(guān)斷擋板打開。同時(shí)每次以5%的開度逐漸開啟旁路煙道調(diào)整擋板。操作時(shí)注意監(jiān)視脫硝入口煙溫在正常范圍（300℃—350℃）。當(dāng)旁路煙道調(diào)節(jié)擋板全開后，如脫硝入口煙溫低于305℃時(shí)，可通過關(guān)小省煤器出口煙氣擋板，保證脫硝入口溫度不低于300℃。期間應(yīng)加強(qiáng)爐膛負(fù)壓、空預(yù)器電流、引風(fēng)機(jī)電流變化趨勢(shì)的監(jiān)視。

3.低負(fù)荷汽包水位調(diào)整

低負(fù)荷工況加強(qiáng)汽包水位監(jiān)督調(diào)整是重點(diǎn)，嚴(yán)防因深度調(diào)峰造成的鍋爐滅火、機(jī)組非停。負(fù)荷至180MW工況時(shí)，由于主汽流量、給水流量的測(cè)量及邏輯設(shè)定，要避免協(xié)調(diào)或三沖量退出，引起汽包水位異常。因此要求熱工保障儀表測(cè)量準(zhǔn)確性，過程中設(shè)專人監(jiān)控調(diào)整汽包水位，防止出現(xiàn)因汽包水位異常引起鍋爐滅火或機(jī)組跳閘。根據(jù)該廠機(jī)組邏輯設(shè)置，蒸汽流量大于550t/h允許投入三沖量，小于540t/h三沖量退出，為此，調(diào)節(jié)過程中要密切注意汽包水位情況，特別是煤質(zhì)較差，燃燒不穩(wěn)情況時(shí)視情況及時(shí)果斷投油。靈活性調(diào)整汽泵運(yùn)行方式，負(fù)荷300MW以下時(shí)開啟一臺(tái)汽泵再循環(huán)，負(fù)荷降至280MW時(shí)及時(shí)退出一臺(tái)汽泵運(yùn)行，防止因流量低觸及保護(hù)邏輯，導(dǎo)致小機(jī)跳閘，造成汽包水位異常波動(dòng)。在負(fù)荷低于300MW時(shí)可將主給水閥進(jìn)行手動(dòng)節(jié)流或根據(jù)負(fù)荷及給水流量情況將給水切至旁路運(yùn)行，以保證減溫水壓力及流量充足夠用；另外，原來協(xié)調(diào)邏輯中的負(fù)荷低于200MW協(xié)調(diào)退出至爐主控已不合適30%負(fù)荷深度調(diào)峰要求，經(jīng)分析論證并經(jīng)總工批準(zhǔn)后修改為負(fù)荷低于160MW，協(xié)調(diào)退出至爐主控。低負(fù)荷工況下的穩(wěn)定燃燒對(duì)汽包爐的水位影響較大，因此，在加強(qiáng)汽包水位調(diào)整的同時(shí)，要密切關(guān)注鍋爐燃燒、爐膛壓力及火檢情況。

4.低負(fù)荷節(jié)能分析

低負(fù)荷工況下，除了安全性、環(huán)保性要認(rèn)真對(duì)待外，機(jī)組經(jīng)濟(jì)性也應(yīng)重視起來。充分優(yōu)化調(diào)整運(yùn)行方式，合理配風(fēng)，保證合理氧量曲線，降低風(fēng)機(jī)電耗；保障過、再熱汽溫及壁溫在正常范圍內(nèi)，減少減溫水用量，提高鍋爐燃燒及汽輪機(jī)做功效率。保持磨煤機(jī)出口分離器合理開度，在保障安全穩(wěn)燃情況下兼顧降低磨煤機(jī)單耗；根據(jù)機(jī)組背壓情況靈活性調(diào)整空冷風(fēng)機(jī)運(yùn)行臺(tái)數(shù)，電除塵退出部分電場運(yùn)行或及時(shí)切至低負(fù)荷模式運(yùn)行，脫硫根據(jù)出口硫情況靈活性啟停部分漿液循環(huán)泵，干排渣執(zhí)行低負(fù)荷節(jié)能措施等；將節(jié)能工作做實(shí)做細(xì)，將180MW深度調(diào)峰工況當(dāng)做低負(fù)荷典型工況來對(duì)標(biāo)，客觀平衡安全和經(jīng)濟(jì)的杠桿，認(rèn)真調(diào)整如廠用電率、供電煤耗等小指標(biāo)。

5.低負(fù)荷工況下防凍防腐

針對(duì)北方地區(qū)冬季環(huán)境溫度等工況，要充分考慮機(jī)組防凍情況，特別是低負(fù)荷下空冷凝汽器防凍。嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)程、技術(shù)措施要求，根據(jù)溫度及背壓調(diào)整空冷風(fēng)機(jī)運(yùn)行臺(tái)數(shù)及頻率，避免過冷卻及結(jié)凍現(xiàn)象。防止空預(yù)器冷段低溫腐蝕，及時(shí)投入暖風(fēng)器運(yùn)行，當(dāng)抽汽溫度不能滿足要求時(shí)及時(shí)切至輔汽，保障空預(yù)器冷段綜合溫度148℃即可。

6.其他方面的一些保障安全注意事項(xiàng)

低負(fù)荷下空預(yù)器及時(shí)投入連續(xù)吹灰，防止煙道尾部再燃燒等；運(yùn)行調(diào)整方面合理組織配風(fēng)，火焰中心調(diào)整，避免受熱面超溫；同時(shí)機(jī)組響應(yīng)負(fù)荷指令在快速上升或下降時(shí)要做好汽輪機(jī)振動(dòng)監(jiān)測(cè)等，保障機(jī)組旁路可靠備用，在單臺(tái)機(jī)組運(yùn)行時(shí)更要做好防止滅火停機(jī)后軸封供汽失去的事故預(yù)想，切實(shí)保障機(jī)組安全可靠運(yùn)行。

三、參與深度調(diào)峰對(duì)機(jī)組帶來的潛在不利影響

1.頻繁參與電網(wǎng)調(diào)峰對(duì)機(jī)組的可靠性要求較高，深度調(diào)峰對(duì)機(jī)組安全性、經(jīng)濟(jì)性方面產(chǎn)生了負(fù)面影響，引起了廠用電率偏高、供電煤耗上升等不利影響。因此，切實(shí)加強(qiáng)設(shè)備缺陷治理等工作，保障全年機(jī)組負(fù)荷率及多帶經(jīng)濟(jì)負(fù)荷來稀釋因此造成的不利影響；深度調(diào)峰對(duì)機(jī)組及輔助設(shè)備的壽命造成的不利影響也不容忽視，容易引起汽輪機(jī)熱沖擊、低周疲勞損傷，造成金屬壽命損耗加快，一般認(rèn)為汽輪機(jī)服役年限時(shí)30年，長期多次頻繁參與深度調(diào)峰，會(huì)加速轉(zhuǎn)子壽命損耗，降低機(jī)組實(shí)際的可運(yùn)行年限[2]。

2.低負(fù)荷下的安全穩(wěn)定對(duì)燃燒控制要求增大，因斷煤投油帶來的油耗可能增加；低負(fù)荷下運(yùn)行磨煤機(jī)臺(tái)數(shù)相對(duì)偏多（一般為3-4臺(tái)），從該廠180MW深調(diào)實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)來看追求穩(wěn)定燃燒一般情況下氧量比較充分（表1），易造成脫硝入口NOx偏高，引起噴氨量增大，造成環(huán)保運(yùn)行投資加大且由于在較低溫度下煙氣中三氧化硫與氨氣結(jié)合成的硫酸氫銨或硫酸銨附著在催化劑表面，使催化劑反應(yīng)性能下降，且極易加劇空預(yù)器腐蝕、積灰、堵塞，進(jìn)而引起了新的問題，例如大負(fù)荷來臨時(shí)的機(jī)組出力受限等。因此對(duì)空預(yù)器要“逢停必沖”，同時(shí)要保障在線水沖洗的可靠性及效果，現(xiàn)階段，該廠也嘗試?yán)昧蛩釟浒痹诰€熱分解試驗(yàn)來減緩空預(yù)器的堵塞情況，效果還需要進(jìn)一步評(píng)估。

3.采取靈活性運(yùn)行方式對(duì)機(jī)組參與深度調(diào)峰必不可少，例如低負(fù)荷下對(duì)汽泵運(yùn)行方式的調(diào)整，在深度調(diào)峰穩(wěn)定運(yùn)行階段，需要將一臺(tái)給水泵退出運(yùn)行，并開啟再循環(huán)閥，此方法雖然能有效提高深度調(diào)峰時(shí)的穩(wěn)定性，但會(huì)導(dǎo)致機(jī)組經(jīng)濟(jì)性下降，且容易引起再循環(huán)閥芯密封面被沖刷損壞；如若停運(yùn)，可能導(dǎo)致停運(yùn)泵出現(xiàn)轉(zhuǎn)子熱彎曲現(xiàn)象發(fā)生，需保障停運(yùn)后的盤車連續(xù)運(yùn)行及下次啟動(dòng)前的充分預(yù)暖。頻繁操作主給水門進(jìn)行節(jié)流在造成經(jīng)濟(jì)性下降的同時(shí)，也帶來了主給水門沖刷及銅套脫落等潛在安全風(fēng)險(xiǎn)，需在機(jī)組大小修時(shí)認(rèn)真檢查相關(guān)設(shè)備，進(jìn)一步分析所產(chǎn)生影響。

4.低負(fù)荷下過、再熱汽溫等參數(shù)較難達(dá)設(shè)計(jì)值，除了降低了機(jī)組效率，也可能引起末級(jí)葉片的回流沖蝕。為了穩(wěn)定燃燒，運(yùn)行氧量偏大，風(fēng)機(jī)電耗過大，經(jīng)濟(jì)性較差，還要防止風(fēng)機(jī)出現(xiàn)搶風(fēng)。亞臨界機(jī)組與超臨界等機(jī)組相比，雖然亞臨界機(jī)組參與深度調(diào)峰時(shí)在極低負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)降低相對(duì)較小，但供電煤耗和廠用電率等一些控制指標(biāo)還是相比50%-100%額定負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的偏高很多[3]（表2）。另外，深調(diào)旁路煙氣擋板設(shè)置導(dǎo)致機(jī)組正常工況下的排煙溫度所有提高，要優(yōu)化旁路煙氣通道漏風(fēng)，投資升級(jí)空預(yù)器蓄熱元件，以滿足換熱效果，降低因排煙熱損失造成的機(jī)組煤耗上升，經(jīng)濟(jì)性下降。

5.在充分保障安全不打折扣的前提下，深度調(diào)峰引起的頻繁操作對(duì)設(shè)備可靠性及在崗運(yùn)行人員的素質(zhì)、技術(shù)水平有了新的要求。要進(jìn)一步加強(qiáng)設(shè)備可靠性管理，提高運(yùn)行人員培訓(xùn)等日常工作。

結(jié)語

600MW亞臨界燃煤機(jī)組通過設(shè)備改造和設(shè)備運(yùn)行靈活性調(diào)整，能實(shí)現(xiàn)30%-100%額定負(fù)荷下的穩(wěn)定深度調(diào)峰，在180MW負(fù)荷期間各項(xiàng)參數(shù)運(yùn)行正常，煙塵、二氧化硫、氮氧化物等指標(biāo)均達(dá)到超低排放標(biāo)準(zhǔn)。深度調(diào)峰過程中的鍋爐穩(wěn)燃和汽包水位監(jiān)督是重點(diǎn)問題，要防范鍋爐滅火，機(jī)組非停；利用煙氣旁路滿足脫硝入口煙氣溫度是超低排放的關(guān)鍵點(diǎn)，避免引起環(huán)保事件；深調(diào)帶來的機(jī)組指標(biāo)下降對(duì)深入開展節(jié)能降耗工作有了新的挑戰(zhàn)，需要進(jìn)一步深挖潛力；此外，圍繞機(jī)組壽命檢測(cè)和管理有了新的工作。但隨著機(jī)組深調(diào)試驗(yàn)及驗(yàn)收工作的順利完成，被認(rèn)定為可再生能源機(jī)組，能進(jìn)一步提高機(jī)組的在網(wǎng)運(yùn)行水平和企業(yè)的綜合競爭力。同時(shí)按照“誰調(diào)峰、誰受益”的原則，下一步將根據(jù)調(diào)峰次數(shù)和深度爭取到高于省內(nèi)火電平均利用小時(shí)的發(fā)電計(jì)劃，并獲得相應(yīng)電量、電價(jià)等補(bǔ)貼，為企業(yè)提質(zhì)增效、逐力趕超贏得先機(jī)。

參考文獻(xiàn)

[1]山西能源監(jiān)管辦.山西電力風(fēng)火深度調(diào)峰市場操作細(xì)則[M].2018.

[2]吳瑞康，樓可煒，丁陽俊.燃煤機(jī)組深度調(diào)峰對(duì)汽輪機(jī)組的影響[J].汽機(jī)監(jiān)督，2017.9.25.

[3]Jeff Shan，深度調(diào)峰美國電廠運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和超低負(fù)荷穩(wěn)燃低氮燃燒技術(shù)[J].清潔高效燃煤發(fā)電技術(shù)中心，2018.02.01.

作者簡介：馮明豪（1985-7）男，漢族，陜西西安人，大學(xué)本科，工程師，從事火電廠集控運(yùn)行工作。