李亮

摘要：隨著新能源裝機(jī)容量的不斷增加，我國(guó)的電力市場(chǎng)發(fā)生了明顯的變化，為適應(yīng)電力供應(yīng)的新形勢(shì)，保障電網(wǎng)安全，提高再生能源消納水平，促進(jìn)節(jié)能減排，火電機(jī)組的深度調(diào)峰是必然趨勢(shì)，且深調(diào)幅度、頻次會(huì)越來越大，機(jī)組在深度調(diào)峰時(shí)存在較大風(fēng)險(xiǎn)，尤其是在極寒地區(qū)。本文就極寒地區(qū)600MW臨界直流空冷機(jī)組冬季深度調(diào)峰中存在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析，并提出了相應(yīng)的措施。

關(guān)鍵詞：極寒地區(qū)；深度調(diào)峰；空冷

DOI：10.12433/zgkjtz.20241253

2017年，某省啟動(dòng)了《電力輔助服務(wù)市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)規(guī)則》，《規(guī)則》規(guī)定，機(jī)組在非供熱期負(fù)荷率必須低于48%，供熱期負(fù)荷率必須低于50%，方可獲得實(shí)時(shí)深度調(diào)峰交易補(bǔ)償，否則將會(huì)產(chǎn)生分?jǐn)偪己恕ｋS著近幾年新能源裝機(jī)容量的不斷增大，電網(wǎng)要求機(jī)組參與深調(diào)的頻次、幅度不斷增加。某公司鍋爐不投油最低穩(wěn)燃負(fù)荷率45%，獲得補(bǔ)償?shù)呢?fù)荷空間非常有限。在每年第一、四季度，該區(qū)域風(fēng)電出力較大，若機(jī)組無法按照電網(wǎng)要求深調(diào)，不僅會(huì)產(chǎn)生分?jǐn)偪己耍瑱C(jī)組也極大可能被調(diào)停。為提高機(jī)組的盈利能力，必須最大限度地降低機(jī)組負(fù)荷率，然而，在深調(diào)期間，機(jī)組的安全運(yùn)行存在較大風(fēng)險(xiǎn)。

一、冬季機(jī)組深度調(diào)峰的風(fēng)險(xiǎn)

冬季機(jī)組深調(diào)時(shí)，在機(jī)組未進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)改造前，主要依靠運(yùn)行操作調(diào)整來確保機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此，人的因素尤為重要。風(fēng)險(xiǎn)分析及制定相應(yīng)的措施，能夠極大地避免運(yùn)行操作導(dǎo)致的不安全事件，保證機(jī)組的可靠性與安全性。

（一）人為風(fēng)險(xiǎn)

由于監(jiān)盤人員的技術(shù)水平不足、操作不當(dāng)或監(jiān)盤不仔細(xì)，設(shè)備缺陷異常發(fā)現(xiàn)不及時(shí)，不安全事件時(shí)有發(fā)生。

（二）汽機(jī)專業(yè)風(fēng)險(xiǎn)

1.冬季機(jī)組供熱，長(zhǎng)時(shí)間深調(diào)，空冷進(jìn)汽量大幅度減少，環(huán)境溫度低，空冷風(fēng)機(jī)調(diào)整全部手動(dòng)進(jìn)行，空冷翅片管凍結(jié)的風(fēng)險(xiǎn)增加。

2.冬季機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間深調(diào)，加之受供熱抽汽的影響，低壓缸進(jìn)汽量減少，排汽溫度升高，引起汽輪機(jī)振動(dòng)增大。

3.機(jī)組深調(diào)期間，由于主汽壓力降低，汽輪機(jī)各段抽汽壓力隨之下降，各加熱器因疏水不暢，液位不正常上漲，加熱器因液位高風(fēng)險(xiǎn)增加。

（三）鍋爐專業(yè)風(fēng)險(xiǎn)

在深度調(diào)峰的過程中，四臺(tái)制粉系統(tǒng)運(yùn)行，燃燒器的出口煤粉濃度較低，導(dǎo)致相互支持的效果較差、火檢不穩(wěn)定。同時(shí)，隨著燃料量的減少和爐膛溫度的降低，其燃燒的安全裕量大幅下降。燃燒穩(wěn)定性和抗擾能力降低，如：發(fā)生煤質(zhì)突變、磨煤機(jī)跳閘、風(fēng)機(jī)跳閘等異常，極易引發(fā)鍋爐滅火。同時(shí)，人員調(diào)整不當(dāng)、投油不及時(shí)等人為因素也極易造成鍋爐滅火的情況。

在機(jī)組深調(diào)時(shí)，由于爐膛熱負(fù)荷的不斷降低，SCR入口煙氣溫度會(huì)持續(xù)下降，導(dǎo)致煙氣溫度低于脫硝催化劑的允許溫度，使SCR退出運(yùn)行，氮氧化物排放無法控制，機(jī)組被迫停運(yùn)。

在進(jìn)行深度調(diào)峰時(shí)，爐膛出口的氮氧化物生產(chǎn)量大幅增加，凈煙氣氮氧化物排放量的控制率較差，導(dǎo)致氮氧化物小時(shí)均值超標(biāo)。

機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間深調(diào)時(shí)，導(dǎo)致空預(yù)器堵塞。機(jī)組深調(diào)，氮氧化物大量生產(chǎn)，為控制其小時(shí)均值不超標(biāo)，噴氨量會(huì)隨之增加，氨逃逸率會(huì)不可避免地超過允許值；排煙溫度會(huì)降低，極易發(fā)生空預(yù)器硫酸氫銨跨層板結(jié)或冷端硫酸結(jié)露積灰，導(dǎo)致堵塞。

當(dāng)機(jī)組的負(fù)荷低于45%時(shí)，其控制方式就會(huì)發(fā)生改變，原本許多自動(dòng)調(diào)節(jié)的方式都會(huì)改變至手動(dòng)調(diào)節(jié)，特別是在干濕狀態(tài)的裝換過程中，貯水箱水位、燃料量、給水量、主再熱汽溫全部變?yōu)槭謩?dòng)調(diào)節(jié)，極易發(fā)生煤水比失調(diào)、水冷壁超溫、甩汽溫、貯水箱滿水等異常事件。

送、引風(fēng)機(jī)和一次風(fēng)機(jī)低負(fù)荷并列運(yùn)行，受煙道阻力變化或動(dòng)（靜）葉角度過小時(shí)，極易發(fā)生失速和喘振。

（四）其它風(fēng)險(xiǎn)

深調(diào)調(diào)峰期間，燃燒不充分，加之鍋爐投油穩(wěn)燃，未完成燃燒的產(chǎn)物堆積在空預(yù)器及電除塵處，再燃燒的風(fēng)險(xiǎn)增加。同時(shí)，電除塵陰極線、陽極板積灰增加，除塵效率降低，凈煙氣煙塵排放濃度升高，導(dǎo)致煙塵小時(shí)均值超標(biāo)。

二、增加冬季深度調(diào)峰可靠性的措施

深度調(diào)峰期間，應(yīng)根據(jù)設(shè)備和機(jī)組狀態(tài)，在安全、環(huán)保的前提下，合理分配機(jī)組負(fù)荷，兼顧經(jīng)濟(jì)性。首先，深度調(diào)峰時(shí)機(jī)組在“基本方式”下運(yùn)行，在AGC方式下退出運(yùn)行，不得投入“協(xié)調(diào)”或“機(jī)跟隨”的方式。其次，根據(jù)不同的時(shí)期，通過試驗(yàn)確定機(jī)組深調(diào)的最低負(fù)荷。比如：在供熱中期，環(huán)境溫度是冬季最冷時(shí)期，深調(diào)幅度較小。供熱前、末期環(huán)境溫度相對(duì)高，深調(diào)幅度大。最后，根據(jù)分析的風(fēng)險(xiǎn)制定相應(yīng)的措施。

（一）人為風(fēng)險(xiǎn)的應(yīng)對(duì)措施

深度調(diào)峰前，進(jìn)行深調(diào)措施的學(xué)習(xí)和開展仿真機(jī)演練，以及深調(diào)操作和事故應(yīng)急處理演練，可確保監(jiān)盤人員熟練掌握深調(diào)各項(xiàng)操作，應(yīng)對(duì)突發(fā)異常。深度調(diào)峰期間，應(yīng)保證至少3名監(jiān)盤人員，監(jiān)盤人員必須精力高度集中，以提高監(jiān)盤質(zhì)量，加強(qiáng)對(duì)各儀表的分析，對(duì)異常情況作出正確判斷，進(jìn)行參數(shù)的對(duì)比分析，提前預(yù)判可能出現(xiàn)的異常并及時(shí)處理。操作過程要平緩，不得大幅度調(diào)整，同時(shí)，要加強(qiáng)操作過程的監(jiān)護(hù)，保證各項(xiàng)操作準(zhǔn)確無誤。機(jī)組深度調(diào)峰期間，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)機(jī)組的全面檢查，加強(qiáng)對(duì)瓦溫、振動(dòng)、脹差、軸向位移、各加熱器水位等參數(shù)的監(jiān)視，爐側(cè)應(yīng)加強(qiáng)爐膛負(fù)壓、總煤量、火檢和火焰電視、風(fēng)機(jī)電流、給水流量等參數(shù)的監(jiān)視。

（二）汽機(jī)專業(yè)風(fēng)險(xiǎn)的應(yīng)對(duì)措施

1.空冷防凍

了解全網(wǎng)出力、火電機(jī)組出力、新能源發(fā)電預(yù)測(cè)曲線、用電負(fù)荷、省網(wǎng)外送負(fù)荷以及節(jié)假日的情況，結(jié)合環(huán)境溫度，提前退出一列空冷運(yùn)行。深調(diào)期間，隨著負(fù)荷降低，空冷進(jìn)汽量減少，應(yīng)及時(shí)對(duì)空冷進(jìn)行回暖，空冷回暖效果不好時(shí)，根據(jù)空冷的疏水溫度，逐漸關(guān)閉空冷擋風(fēng)裝置?；嘏Ч詿o效時(shí)，應(yīng)啟動(dòng)備用真空泵，保持兩臺(tái)及以上真空泵運(yùn)行。同時(shí)，再退出一列空冷運(yùn)行?？砷_啟高低旁增加空冷進(jìn)汽量，保證空冷的安全運(yùn)行。由維護(hù)人員對(duì)翅片管加裝苫布。

2.低壓缸排汽溫度高

深調(diào)前，試驗(yàn)低壓缸噴水減溫調(diào)閥跟蹤正常，當(dāng)?shù)蛪焊着牌麥囟瘸^規(guī)定值時(shí)，應(yīng)適當(dāng)開啟低壓缸噴水減溫，控制排汽溫度不超限。當(dāng)?shù)蛪焊诇p溫水閥門全開后，低壓缸排汽溫度繼續(xù)上漲時(shí)，應(yīng)提升凝結(jié)水泵電機(jī)頻率，提高凝結(jié)水母管壓力。其間要特別注意，雖然排汽溫度因噴水溫度下降，但低壓缸由于蒸汽量的減少而未能帶走摩擦產(chǎn)生的熱量，內(nèi)部較高的蒸汽溫度仍未消除。因此，應(yīng)重點(diǎn)監(jiān)視汽輪機(jī)的振動(dòng)，盡快提高機(jī)組負(fù)荷。

3.加熱器液位高

深調(diào)開始后，適當(dāng)降低各加熱器疏水調(diào)閥設(shè)定值，以維持較低的加熱器液位，期間發(fā)現(xiàn)液位上漲或波動(dòng)時(shí)，應(yīng)及時(shí)開啟事故疏水閥，維持液位穩(wěn)定。

（三）鍋爐風(fēng)險(xiǎn)的應(yīng)對(duì)措施

1.燃燒不穩(wěn)定

準(zhǔn)備好能夠達(dá)到設(shè)計(jì)煤種的燃煤。合理安排制粉系統(tǒng)的運(yùn)行方式，考慮穩(wěn)燃、干濕態(tài)轉(zhuǎn)換、10kV母線接線等原因，優(yōu)先采用B、C、D、F制粉系統(tǒng)運(yùn)行方式。深調(diào)前，對(duì)全部油槍展開試運(yùn)，確保油槍可靠備用。深調(diào)調(diào)峰期間，當(dāng)火檢頻繁閃爍，火焰電視發(fā)現(xiàn)燃燒有明顯減弱的趨勢(shì)，且氧量有明顯上升趨勢(shì)，主蒸汽壓力下降較快，爐膛壓力波動(dòng)達(dá)到正負(fù)200Pa時(shí)，應(yīng)立即投入油槍穩(wěn)定燃燒，然后減小磨煤機(jī)入口的一次風(fēng)量、提高磨煤機(jī)出口溫度。如果爐膛負(fù)壓大幅波動(dòng)，有特別明顯的滅火預(yù)兆時(shí)，嚴(yán)禁投入油槍穩(wěn)燃，應(yīng)做好爐膛滅火事故預(yù)想。

2.SCR入口煙氣溫度低

風(fēng)機(jī)入口暖風(fēng)器未投入時(shí)應(yīng)及時(shí)投入，若暖風(fēng)器已投入運(yùn)行，則應(yīng)提高暖風(fēng)器供汽量及風(fēng)機(jī)入口風(fēng)溫。在確保燃燒穩(wěn)定的前提下，盡量啟動(dòng)上層制粉系統(tǒng)，并提高磨煤機(jī)出口的風(fēng)粉混合物溫度。

3氮氧化物排放超標(biāo)

控制SCR入口氮氧化物的生產(chǎn)量，在維持爐膛風(fēng)箱差壓的前提下，降低鍋爐氧量，低氧燃燒，同時(shí)開啟燃盡風(fēng)擋板，調(diào)整二次風(fēng)擋板位置，采用倒三角配風(fēng)方式，降低氮氧化物的產(chǎn)生；在確保燃燒穩(wěn)定的前提下，制粉系統(tǒng)可采用隔層的方式運(yùn)行，降低主燃燒區(qū)溫度。調(diào)整噴氨量，根據(jù)氧量、SCR入口氮氧化物的變化提前調(diào)整噴氨量。

4.空預(yù)器堵塞保證來煤煤質(zhì)，燃用含硫量低的煤。按照上述防止氮氧化物排放超標(biāo)的措施，降低氮氧化物的生成，減少噴氨量，降低氨氣逃逸率，防止硫酸氫銨跨層沉積。及時(shí)投入暖風(fēng)器，控制空預(yù)器冷端綜合溫度，防止空預(yù)器冷端硫酸結(jié)露積灰和低溫腐蝕。

5.干濕態(tài)轉(zhuǎn)換控制

負(fù)荷低于240MW并持續(xù)降低時(shí)，鍋爐準(zhǔn)備轉(zhuǎn)為濕態(tài)運(yùn)行，控制省煤器入口流量在700～800t/h（約33.3t/h每10MW負(fù)荷），逐漸降低給煤量。當(dāng)過熱度降至0℃時(shí)，開啟鍋爐貯水箱溢流電動(dòng)門，控制水煤比在6.3左右。當(dāng)貯水箱水位上漲至10m時(shí)，啟動(dòng)爐水循環(huán)泵運(yùn)行，將貯水箱溢流調(diào)門投入水位自動(dòng)控制，逐漸開啟爐水泵出口調(diào)門至35%～45%穩(wěn)定，降低給水泵出口流量，保持省煤器入口流量在700～800t/h之間，濕態(tài)燈亮起后，鍋爐轉(zhuǎn)為濕態(tài)運(yùn)行，給水流量穩(wěn)定后，開啟爐水泵過冷水電動(dòng)門。根據(jù)負(fù)荷要求，緩慢降低給煤量、給水泵流量，維持主汽流量、給水泵流量、省煤器入口流量三者之間的平衡以及貯水箱溢流調(diào)門開度在10%～20%。深調(diào)結(jié)束后，機(jī)組加負(fù)荷至210MW，鍋爐轉(zhuǎn)為干態(tài)運(yùn)行，采用先加煤后加水的模式，以約1.2t/min的速率緩慢加煤提高過熱度，逐漸關(guān)閉爐水泵出口調(diào)門，增加給水流量，使其與主汽流量偏差在20～30t/h并保持，省煤器入口流量維持在700～800t/h之間，給煤量145t/h左右，水煤比在5左右，待爐水泵出口調(diào)門全部關(guān)閉，再循環(huán)門自動(dòng)開啟，關(guān)閉爐水泵過冷水電動(dòng)門，逐漸增加給煤量，使過熱度大于5℃，貯水箱液位降低至1m，手動(dòng)停止?fàn)t水泵運(yùn)行，干態(tài)燈亮起后，鍋爐轉(zhuǎn)入干態(tài)運(yùn)行。

干濕態(tài)轉(zhuǎn)換過程中，機(jī)組負(fù)荷低于300MW，并準(zhǔn)備深調(diào)時(shí)，調(diào)整水煤比、煙溫?fù)醢彘_度，降負(fù)荷過程中主、再熱汽溫同時(shí)按照小于1℃/min緩慢降低至535℃左右。轉(zhuǎn)濕態(tài)時(shí)，緩慢降低給煤量，解除減溫水調(diào)門自動(dòng)，逐漸將其全部關(guān)閉，再熱汽溫同時(shí)配合煙溫?fù)醢彘_度進(jìn)行調(diào)整，主、再熱汽溫下降較快時(shí)，立即停止操作，適當(dāng)增加給煤量，待穩(wěn)定后再繼續(xù)轉(zhuǎn)態(tài)。轉(zhuǎn)干態(tài)時(shí)，由于爐水循環(huán)泵出口流量減少，給水流量增加，水冷壁吸熱增加，主再熱汽溫會(huì)有先下降后上升趨勢(shì)，因此，先增加給煤量，后緩慢減少爐水泵出口流量，待主、再熱汽溫下降趨勢(shì)平緩時(shí)，控制好水煤比，監(jiān)視鍋爐水冷壁壁溫、折焰角溫度，溫度上升較快，暫停增加給煤量，轉(zhuǎn)態(tài)期間盡量控制過熱度不超過15℃，否則水冷壁會(huì)發(fā)生超溫事件。轉(zhuǎn)換期間，操作一定緩慢，避免干態(tài)和濕態(tài)來回轉(zhuǎn)換。若轉(zhuǎn)換期間由于減溫水、給水流量控制不當(dāng)、貯水箱滿水以及其它異常導(dǎo)致主再汽溫10分鐘下降 50℃時(shí)，果斷打閘停機(jī)。

機(jī)組深度調(diào)峰時(shí)，通風(fēng)總風(fēng)量偏置設(shè)定，保持鍋爐風(fēng)量 960t/h（41%BMCR總風(fēng)量），使鍋爐風(fēng)量不小于20%BMCR總風(fēng)量（MFT動(dòng)作值）。通過關(guān)小附加風(fēng)和停運(yùn)制粉系統(tǒng)對(duì)應(yīng)燃料風(fēng)、輔助風(fēng)擋板保證二次風(fēng)箱壓差。手動(dòng)緩慢調(diào)整二次風(fēng)擋板、制粉系統(tǒng)冷熱風(fēng)調(diào)門，在調(diào)整送、引風(fēng)機(jī)和一次風(fēng)機(jī)時(shí)，要控制兩臺(tái)風(fēng)機(jī)均勻匹配降低出力，密切監(jiān)視風(fēng)機(jī)電流，當(dāng)發(fā)現(xiàn)電流偏差大于5A并且電流波動(dòng)較大情況下，及時(shí)進(jìn)行風(fēng)機(jī)電流調(diào)整，停止減負(fù)荷操作。加強(qiáng)監(jiān)視風(fēng)機(jī)動(dòng)葉或靜葉開度，開度小于5%時(shí)，及時(shí)提高總風(fēng)量偏置或者風(fēng)壓偏置，根據(jù)總煤量及時(shí)停止制粉系統(tǒng)運(yùn)行，提高動(dòng)靜葉開度。鍋爐投油穩(wěn)燃時(shí)，及時(shí)投入尾部煙道和空預(yù)器吹灰，減小煙道阻力。加強(qiáng)對(duì)送風(fēng)、一次風(fēng)機(jī)入口處檢查，有異物及時(shí)清理。冬季大霧天氣，及時(shí)清理送風(fēng)機(jī)入口濾網(wǎng)結(jié)霜，春季大風(fēng)天氣，及時(shí)清理送風(fēng)、一次風(fēng)機(jī)入口濾網(wǎng)掛積雜物，避免堵塞。冬季加強(qiáng)暖風(fēng)器測(cè)溫工作，防止暖風(fēng)器漏水及凍結(jié)造成風(fēng)道堵塞。

（四）其它風(fēng)險(xiǎn)對(duì)應(yīng)措施

機(jī)組深調(diào)投油穩(wěn)燃時(shí)，投入尾部煙道、空預(yù)器乙炔連續(xù)吹灰；將電除塵陰陽極振打方式修改為連續(xù)振打運(yùn)行；深度調(diào)峰前1小時(shí)，將電除塵器整流變電流極限提高至 80%以上；深度調(diào)峰期間，如煙塵濃度無法維持10mg/Nm3以下運(yùn)行時(shí)，停止四電場(chǎng)陰陽極振打，開啟吸收塔除霧器沖洗水門，啟動(dòng)第三臺(tái)漿液循環(huán)泵運(yùn)行，注意吸收塔液位監(jiān)視和調(diào)整，當(dāng)吸收塔液位升至 8.7米時(shí)，向事故漿液箱排漿。

三、調(diào)峰后效果

通過試驗(yàn)，在無增加任何經(jīng)濟(jì)投入、無任何設(shè)備改造的前提下，實(shí)現(xiàn)了鍋爐在無助燃方式下深調(diào)至35%額定負(fù)荷（210MW）。機(jī)組負(fù)荷繼續(xù)深調(diào)時(shí)，機(jī)組轉(zhuǎn)態(tài)，需投入一支油槍穩(wěn)燃，最低深調(diào)至21%額定負(fù)荷（126MW），機(jī)組各參數(shù)穩(wěn)定，無偏離設(shè)計(jì)值，機(jī)組可以安全穩(wěn)定長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，滿足電網(wǎng)需求，極大提高機(jī)組獲得補(bǔ)償?shù)呢?fù)荷空間。

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