龔偉東，談紫星，陳林國

（1.國家電投集團(tuán)上海能源科技發(fā)展有限公司，上海 201102；2.南昌科晨電力試驗(yàn)研究有限公司，江西 南昌 330096）

0 引言

在第75 屆聯(lián)合國大會上，習(xí)近平總書記提出的“30·60”碳排放戰(zhàn)略，為我國能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型發(fā)展指明了方向，清潔能源得到了迅速發(fā)展的同時(shí)，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)發(fā)生了巨大的變化，電網(wǎng)峰谷差越來越大，在此形式下，作為主力電源的火電機(jī)組進(jìn)行深度調(diào)峰[1]，是目前提升電網(wǎng)靈活性最現(xiàn)實(shí)、最有效的選擇。為適應(yīng)火電機(jī)組發(fā)展趨勢，提高機(jī)組的上網(wǎng)競爭力和盈利能力，兼顧機(jī)組安全性及經(jīng)濟(jì)性成為電廠及電力科研單位所研究的主要方向，文中結(jié)合某省電廠3號機(jī)組深度調(diào)峰過程中遇到的問題及采取的措施，并根據(jù)措施的實(shí)施效果進(jìn)行探討，因而對大型燃煤機(jī)組提高深度調(diào)峰能力[2]，保障機(jī)組在深度調(diào)峰工況下的安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重大的參考價(jià)值。

1 設(shè)備概況

某發(fā)電廠3號爐系哈爾濱鍋爐廠生產(chǎn)的HG-1938/32.69/610-YM2型超超臨界一次再熱燃煤鍋爐，該鍋爐采用單爐膛、∏型布置、一次再熱、平衡通風(fēng)、露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)。爐膛四周為水冷壁采用熔焊膜式壁，爐膛尺寸為17 693 mm×16 310 mm，鍋爐主要設(shè)計(jì)參數(shù)見表1 所示，鍋爐煤質(zhì)資料見表2所示。

表1 鍋爐主要設(shè)計(jì)參數(shù)

表2 鍋爐煤質(zhì)資料

汽輪機(jī)為哈爾濱汽輪機(jī)有限公司生產(chǎn)的超超臨界、一次中間再熱、四缸四排汽、單軸凝汽式汽輪機(jī)。

2 深度調(diào)峰工況下出現(xiàn)的問題

研究表明，當(dāng)機(jī)組正常運(yùn)行負(fù)荷低于50%額定負(fù)荷時(shí)，機(jī)組經(jīng)濟(jì)性及安全性隨著機(jī)組負(fù)荷的下降而下降，爐內(nèi)燃燒開始惡化，文中結(jié)合3 號機(jī)組深度調(diào)峰（深度調(diào)峰負(fù)荷30%額定負(fù)荷）試驗(yàn)，歸納出大型燃煤機(jī)組深度調(diào)峰過程中經(jīng)常出現(xiàn)的典型問題[3]：爐內(nèi)燃燒不穩(wěn)、給水控制不穩(wěn)、風(fēng)機(jī)運(yùn)行不穩(wěn)、環(huán)保指標(biāo)超限、再熱汽溫偏低、固體燃燒熱損失偏大、排煙熱損失偏大等，并加以分析，以便針對性的采取措施。

2.1 鍋爐低負(fù)荷穩(wěn)燃問題

根據(jù)《某省燃煤發(fā)電機(jī)組靈活性改造和深度調(diào)峰達(dá)標(biāo)驗(yàn)收試驗(yàn)技術(shù)規(guī)范》的要求，機(jī)組需要在不得投用燃油等輔助能量進(jìn)行助燃的前提下，保持鍋爐燃燒穩(wěn)定，火焰檢測正常。鍋爐在低負(fù)荷時(shí)，爐膛火焰充滿度較差，煤粉著火變得更困難，燃燒穩(wěn)定性比較脆弱，抗干擾能力急速下降，當(dāng)機(jī)組出現(xiàn)煤質(zhì)變差、斷煤、掉焦、缺水等問題時(shí)，易出現(xiàn)失去火檢，甚至爐膛滅火事故。

2.2 給水控制問題

結(jié)合3 號機(jī)組，當(dāng)機(jī)組到達(dá)30%額定負(fù)荷時(shí)，鍋爐給水流量已經(jīng)接近保護(hù)值，且給水自動難以跟蹤[4]，特別是需要開關(guān)減溫水時(shí)，給水流量發(fā)生變化，引起鍋爐壁溫大幅波動，容易造成受熱面超溫，大量氧化皮脫落，從而引發(fā)受熱面爆管事故；當(dāng)給水流量持續(xù)降低，觸發(fā)聯(lián)鎖，可能造成鍋爐給水保護(hù)動作滅火事故。

2.3 給水泵小機(jī)汽源穩(wěn)定問題

在深度調(diào)峰低負(fù)荷的工況下，小汽輪機(jī)汽源（該機(jī)來自汽輪機(jī)四段抽汽）壓力大幅降低，從而造成給水泵出力降低，嚴(yán)重時(shí)造成鍋爐缺水，機(jī)組“非?！笔鹿?。

2.4 環(huán)保指標(biāo)超限問題

在深度調(diào)峰低負(fù)荷的工況下，爐膛出口煙溫降低，造成SCR 入口煙溫（該機(jī)要求不低于300 ℃）不滿足催化劑活性溫度要求，降低化學(xué)反應(yīng)效率，嚴(yán)重時(shí)造成SCR解列，環(huán)保參數(shù)超標(biāo)嚴(yán)重。

2.5 風(fēng)機(jī)運(yùn)行不穩(wěn)問題

在深度調(diào)峰低負(fù)荷的工況下，風(fēng)機(jī)的運(yùn)行參數(shù)遠(yuǎn)離性能曲線高效區(qū)，造成流量、壓頭與風(fēng)機(jī)特性匹配差，易發(fā)生風(fēng)機(jī)喘振和失速等事故。

2.6 再熱汽溫偏低問題

在深度調(diào)峰低負(fù)荷的工況下，隨著爐膛溫度的降低，再熱汽溫也隨之降低，就3 號機(jī)組而言，在30%THA 工況下，再熱汽溫低于設(shè)計(jì)值10-15 ℃，造成熱耗、煤耗顯著上升，影響機(jī)組經(jīng)濟(jì)性。且再熱蒸汽溫度過低，可能造成汽輪機(jī)低壓缸末級葉片處蒸汽帶水，影響汽輪機(jī)安全運(yùn)行。

2.7 鍋爐熱效率下降問題

在深度調(diào)峰低負(fù)荷的工況下，3 號機(jī)組實(shí)測鍋爐熱效率為92.16%，修正后鍋爐熱效率92.10%，嚴(yán)重低于BMCR 工況下鍋爐熱效率93.97%，主要原因?yàn)椋籂t膛溫度降低，火焰充滿度變差，風(fēng)粉擾動效果降低，煤粉著火困難，不能充分燃燒，造成飛灰、爐渣含碳量升高，固體燃燒熱損失及排煙熱損失增加。

3 采取的措施及建議

3.1 保障原煤品質(zhì)，加強(qiáng)爐內(nèi)燃燒調(diào)整。

1）在深度調(diào)峰低負(fù)荷的工況下，加強(qiáng)原煤管理，增加煤質(zhì)檢測頻率，保障原煤品質(zhì)，對3號爐而言，入爐煤的收到基低位發(fā)熱量宜大于5000 大卡，空氣干燥基揮發(fā)分大于30%，灰分小于15%。

2）在深度調(diào)峰低負(fù)荷的工況下，保持煤粉細(xì)度、風(fēng)量、爐膛氧量、一次風(fēng)壓、磨煤機(jī)出口風(fēng)溫處于最優(yōu)位置[5]，油槍處于正常備用狀態(tài)，遇到燃燒不穩(wěn)立即投入油槍穩(wěn)燃，一旦出現(xiàn)堵煤現(xiàn)象，立即處理，最大程度減輕因此造成的爐內(nèi)燃燒不穩(wěn)影響。

3.2 加強(qiáng)給水指令監(jiān)視

在深度調(diào)峰低負(fù)荷的工況下，運(yùn)行人員增強(qiáng)監(jiān)盤質(zhì)量，一旦發(fā)現(xiàn)給水出現(xiàn)劇烈波動時(shí)，果斷將自動切除，改為手動調(diào)節(jié)，依據(jù)水位及過熱度準(zhǔn)確判斷給水水位[4]。

3.3 提高輔汽參數(shù)，優(yōu)化小機(jī)進(jìn)汽汽源自動切換邏輯

1）在深度調(diào)峰低負(fù)荷的工況下，保證輔汽可靠備用，增加冷段再熱蒸汽至輔汽聯(lián)箱進(jìn)汽量，提高輔汽參數(shù)。

2）在深度調(diào)峰低負(fù)荷的工況下，優(yōu)化小機(jī)進(jìn)汽汽源自動切換邏輯，實(shí)現(xiàn)小機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行，保障給水安全。

3.4 增加煙氣旁路，提高火焰中心

機(jī)組深度調(diào)峰前，暫停鍋爐吹灰，以維持較高的排煙溫度；對燃煤鍋爐尾部煙道進(jìn)行改造，增加SCR旁路，在深度調(diào)峰低負(fù)荷的工況下，根據(jù)SCR 入口煙氣溫度的變化，調(diào)節(jié)SCR 旁路門開度；在深度調(diào)峰低負(fù)荷的工況下，通過調(diào)整燃燒器擺角，風(fēng)量，燃盡風(fēng)門開度等，提升爐膛火焰中心高度，增加SCR 入口煙溫，保證脫硝效率，防止環(huán)保指標(biāo)超限。

3.5 改造風(fēng)機(jī)及風(fēng)煙系統(tǒng)

在深度調(diào)峰低負(fù)荷的工況下，3 號機(jī)組已出現(xiàn)輕微喘振，存在失速風(fēng)險(xiǎn)，對此，電廠及時(shí)聯(lián)系風(fēng)機(jī)廠家，對現(xiàn)有風(fēng)機(jī)及風(fēng)煙系統(tǒng)進(jìn)行改造，以增強(qiáng)風(fēng)機(jī)在深度調(diào)峰低負(fù)荷工況下的適應(yīng)能力，從改造的效果判斷，深度調(diào)峰工況下，風(fēng)機(jī)已能正常運(yùn)行，沒有出現(xiàn)喘振及失速問題。

3.6 合理利用煙氣擋板，提高火焰中心位置

在深度調(diào)峰低負(fù)荷的工況下，主煙道煙氣擋板開度適當(dāng)增加，同時(shí)關(guān)小低溫過熱器煙氣擋板，保證再熱汽溫；就3號機(jī)組而言，將燃燒器噴口擺角調(diào)整為+60%，使?fàn)t膛火焰中心上移[5]，增加高溫再熱器吸熱量，提高再熱汽溫；整個(gè)過程中保證再熱蒸汽有一定的過熱度，防止汽輪機(jī)發(fā)生水沖擊事故。

3.7 加強(qiáng)燃燒調(diào)整力度

在機(jī)組進(jìn)行深度調(diào)峰前，該廠便聯(lián)系相關(guān)科研院所，對3號機(jī)組低負(fù)荷工況下進(jìn)行燃燒調(diào)整試驗(yàn)[5]，通過適當(dāng)降低煤粉細(xì)度、改變磨組運(yùn)行方式、提高磨煤機(jī)出口風(fēng)溫、降低一次風(fēng)速、調(diào)整運(yùn)行氧量及燃燒器擺角等一系列措施[6]，降低了飛灰、爐渣含碳量，減少了排煙損失，使得實(shí)測鍋爐效率從92.16%上升為92.46%，修正后鍋爐熱效率從92.10% 上升為92.41%。

4 結(jié)語

總之，大型燃煤機(jī)組在深度調(diào)峰低負(fù)荷的工況下，機(jī)組的眾多設(shè)備、系統(tǒng)都脫離設(shè)計(jì)參數(shù)之外，所以造成機(jī)組的設(shè)備、系統(tǒng)或多或少受到影響，導(dǎo)致機(jī)組出現(xiàn)安全隱患和經(jīng)濟(jì)損失，也正因此，我們更應(yīng)當(dāng)總結(jié)燃煤機(jī)組深度調(diào)峰過程中出現(xiàn)的問題，然后針對性的采取措施，以保障機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，最大限度的發(fā)揮火電機(jī)組“兜底”保供作用，肩負(fù)起國家向新能源電力轉(zhuǎn)型的歷史使命。