1 000 MW機(jī)組深度調(diào)峰技術(shù)分析與設(shè)想

摘要：近年來，由于環(huán)保要求的提高，電網(wǎng)中的風(fēng)電、太陽能等非化石能源比例逐步提高，電網(wǎng)負(fù)荷矛盾日益突出。為響應(yīng)國家深度調(diào)峰的技術(shù)要求，提升深度調(diào)峰的能力，在40%額定負(fù)荷深度調(diào)峰的基礎(chǔ)上，通過關(guān)小汽輪機(jī)中壓調(diào)門，完成機(jī)組30%額定負(fù)荷深度調(diào)峰，通過機(jī)組控制系統(tǒng)優(yōu)化，提出20%額定負(fù)荷深度調(diào)峰的設(shè)想，實(shí)現(xiàn)機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：深度調(diào)峰；中壓調(diào)門；控制系統(tǒng)；20%額定負(fù)荷

中圖分類號：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1671-0797（2024）20-0005-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2024.20.002

0 引言

由于環(huán)保要求不斷提高，風(fēng)電、光伏等新能源裝機(jī)規(guī)模不斷增加，這些電源屬于非優(yōu)質(zhì)電源，發(fā)電不穩(wěn)定，受外界環(huán)境干擾較大，而電力不能儲存，發(fā)、用電必須平衡。為了不影響電力用戶，當(dāng)風(fēng)電或光電發(fā)電增、減時，電網(wǎng)中必須有其他方法或調(diào)整手段與之配套反向減、增變化[1]。

目前解決的方法主要有：

1）抽水蓄能電站；

2）大型電池蓄能電站；

3）火電廠深度調(diào)峰[2]。

原火電廠的設(shè)計(jì)調(diào)峰能力為100%至50%，目前深度調(diào)峰能力逐漸提升，已由100%至40%發(fā)展到100%至30%，且20%額定負(fù)荷深度調(diào)峰已成為火電廠的發(fā)展趨勢[3]。

1 40%深度調(diào)峰

1.1 深度調(diào)峰問題

40%深度調(diào)峰與正常減負(fù)荷至500 MW的不同：兩臺汽引小機(jī)無法對外供熱。

機(jī)組對外供熱系統(tǒng)圖如圖1所示。

W=dΔhη （1）

式中：W為小機(jī)功率；d為小機(jī)進(jìn)汽流量；Δh為小機(jī)焓降；η為小機(jī)效率。

從公式（1）分析：如果保持對外供熱JY9n7beewcO5EqHmYuh6NA==，則排汽壓力在1.0 MPa以上，但進(jìn)汽壓力隨著負(fù)荷下降而降低，則Δh下降；如果保持功率不變，則需要d增加，但這受進(jìn)汽管道調(diào)門限制，當(dāng)進(jìn)汽調(diào)門開度大于70%時，就無法增加，做功能力下降。因此，為保證引風(fēng)機(jī)做功，只能降低排汽壓力，提高Δh，即停止對外供熱。

汽泵小機(jī)轉(zhuǎn)速太低。隨著負(fù)荷的下降，汽泵小機(jī)轉(zhuǎn)速逐步下降，當(dāng)轉(zhuǎn)速降到2 800 r/min時，會跳泵控自動。

1.2 深度調(diào)峰汽機(jī)問題的解決方案

針對汽引小機(jī)無法對外供熱，通過冷再供熱提高供熱流量，將汽引排汽回收至除氧器和輔汽。汽引排汽至除氧器調(diào)門開度如圖2所示。

汽引排汽至除氧器會帶來以下問題：除氧器壓力太高。除氧器壓力高會導(dǎo)致除氧器超壓，汽引小機(jī)排汽壓力高以及高加疏水不暢。因此，要盡量降低除氧器壓力，可關(guān)小四抽至除氧器供汽門，為保持流通，開度大于10%；同時將#3高加疏水切至危及疏水運(yùn)行。

汽引排汽至輔汽會帶來以下問題：1）輔汽用戶少，排汽量大，壓力高；2）汽引排汽供輔汽，受排汽壓力影響較大，壓力大幅波動。因此，可增加輔汽用戶量，一臺汽泵小機(jī)切或摻輔汽運(yùn)行；減少其他輔汽供汽流量，可暫時停止鄰機(jī)冷再供輔汽汽源。同時，盡量提高汽引排汽壓力與輔汽壓力的差值，即提高排汽壓力，降低輔汽壓力。

針對汽泵小機(jī)轉(zhuǎn)速低，可增加汽泵小機(jī)的負(fù)荷：開啟汽泵再循環(huán)或鍋爐主給水切旁路，提高給水壓力。

2 30%深度調(diào)峰

2.1 脫硝入口煙氣溫度低

我公司1 000 MW機(jī)組采用選擇性催化還原法（SCR）脫硝裝置。在設(shè)計(jì)煤種及校核煤種、鍋爐最大工況（BMCR）、處理100%煙氣量條件下，脫硝效率不小于80%。其反應(yīng)產(chǎn)物為對環(huán)境無害的水和氮?dú)?，但只有?00 ℃以上的條件下才具備足夠的反應(yīng)速度，工業(yè)應(yīng)用時需安裝相關(guān)反應(yīng)的催化劑，在催化劑的作用下其反應(yīng)溫度降至400 ℃左7YP+3OO0slHQwG/x/8M8mg==右，鍋爐省煤器后溫度正好處于這一范圍內(nèi)，這為鍋爐脫硝提供了有利條件[4]。

隨著負(fù)荷的逐步降低，脫硝入口煙溫也逐步降低。SCR入口煙溫過低時，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。

2.2 增加省煤器旁路系統(tǒng)

寬負(fù)荷脫硝系統(tǒng)包含兩個管線：省煤器給水旁路管線、熱水再循環(huán)管線。給水旁路管線，自主給水管路上引出旁路管道，將此旁路管道接入省煤器出口集箱連接管，并配有相應(yīng)的旁路閘閥等相關(guān)設(shè)備來控制省煤器旁路流量；熱水再循環(huán)管線，可細(xì)分為濕態(tài)循環(huán)管線（利舊整套原有啟動系統(tǒng)管道，將分離器儲水箱的熱水返送至省煤器入口）和干態(tài)循環(huán)管線（利舊爐水循環(huán)泵，新增一條從省煤器下降管至爐水泵入口的熱水再循環(huán)管線）[5]。省煤器旁路系統(tǒng)圖如圖3所示。

2.3 關(guān)小汽輪機(jī)中壓調(diào)門

當(dāng)機(jī)組深度調(diào)峰時，為保證機(jī)組對外供熱流量，此時會進(jìn)行壓中調(diào)操作，從而提高汽引小機(jī)進(jìn)汽壓力，保證汽引小機(jī)能夠?qū)ν夤?。如機(jī)組深度調(diào)峰需要壓中調(diào)，正常在500 MW時，先壓中調(diào)至50%；隨著機(jī)組負(fù)荷下降和（冷再）對外供熱流量增加，當(dāng)汽引小機(jī)調(diào)門開度大于75%時，可繼續(xù)壓中調(diào)，每次2%，兩側(cè)壓中調(diào)交替進(jìn)行；機(jī)組壓中調(diào)，保證汽引小機(jī)調(diào)門開度在70%～75%即可，正常中調(diào)開度≮30%；如需要提高汽引小機(jī)排汽壓力、增加冷再供低壓（或次中壓汽）流量，應(yīng)檢查汽引小機(jī)調(diào)門開度<70%，否則應(yīng)先壓中調(diào)，讓汽引小機(jī)調(diào)門關(guān)小后再操作。中壓調(diào)門變化曲線如圖4所示。

機(jī)組壓中調(diào)控制參數(shù)：1）壓中調(diào)速率：①60%開度以上，每次調(diào)整10%；②60%至50%開度，每次調(diào)整5%；③50%開度以下，每次調(diào)整2%。2）高排溫度<370 ℃。3）低壓缸進(jìn)汽壓力大于報(bào)警值（DEH壓調(diào)門畫面上）。4）汽引小機(jī)調(diào)門開度<80%。

機(jī)組壓中調(diào)深調(diào)，應(yīng)做主機(jī)高排溫度、汽引小機(jī)調(diào)門開度、汽引小機(jī)排汽壓力、冷再供低壓和次中壓汽流量的實(shí)時曲線，并加強(qiáng)監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)異常及時調(diào)整。其中高排溫度變化曲線如圖5所示。

3 20%深度調(diào)峰的設(shè)想

3.1 是否轉(zhuǎn)濕態(tài)運(yùn)行

在正常啟停機(jī)的過程中，20%負(fù)荷一般鍋爐都處于濕態(tài)，因此進(jìn)一步的深度調(diào)峰首先要思考是否需要由干態(tài)轉(zhuǎn)至濕態(tài)運(yùn)行，如果轉(zhuǎn)濕態(tài)運(yùn)行，有幾個棘手的問題：1）操作多，工作量大；2）濕態(tài)給水控制邏輯復(fù)雜，CCS自動較難建立；3）分疏箱水位控制與給水邏輯的匹配；4）轉(zhuǎn)態(tài)后汽溫下跌較多。

不轉(zhuǎn)態(tài)的話，又需考慮以下問題：省煤器出口流量低，正常情況下，20%負(fù)荷時，省煤器的出口流量將低于900 t/h，與MFT保護(hù)定值800.1 t/h相當(dāng)接近，同時過低的省煤器出口流量可能會引起水冷壁進(jìn)水不均導(dǎo)致熱偏差，部分水冷壁出口會飽和。需要將鍋爐的蒸發(fā)量帶上來，保證省煤器的出口流量穩(wěn)定在900 t/h以上，這有兩條途徑：一是加大對外供熱，二是開高旁。

3.2 汽引出力受限

30%深度調(diào)峰時汽引出力基本已達(dá)到邊界值，此時再熱器壓力已不足1.5 MPa，進(jìn)一步深度調(diào)峰時，已不能滿足汽引小機(jī)的運(yùn)行，除非開PCV閥排大氣或是啟動電引停用汽引，這都不太可取。

3.3 著火的穩(wěn)定性

30%深度調(diào)峰時不投油的燃燒穩(wěn)定性可以保證，但三磨運(yùn)行只帶200 MW的負(fù)荷，煤量基本要靠下限，燃燒的穩(wěn)定性要進(jìn)一步驗(yàn)證。而20%深度調(diào)峰，不投油估計(jì)很難，除非進(jìn)一步增加鍋爐的熱負(fù)荷。

4 結(jié)束語

目前電網(wǎng)深度調(diào)峰要求愈來愈高，而深度調(diào)峰技術(shù)探析較少，隨著火電機(jī)組的不斷發(fā)展，深度調(diào)峰技術(shù)必將日趨完善。本文針對目前百萬機(jī)組運(yùn)行狀況，通過增加省煤器旁路系統(tǒng)提高脫硝入口煙氣溫度、關(guān)小汽輪機(jī)中壓調(diào)門解決無法供熱問題，很好地解決了30%深度調(diào)峰時遇到的問題，并對20%深度調(diào)峰進(jìn)行可行性分析。本文技術(shù)手段能夠廣泛應(yīng)用于火電機(jī)組的深度調(diào)峰。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 高雷.某660 MW超超臨界工程深度調(diào)峰改造技術(shù)方案[J].鍋爐制造，2024（3）：28-30.

[2] 賈志軍，范偉，任少君，等.600 MW亞臨界機(jī)組長時間深度調(diào)峰燃燒穩(wěn)定性研究[J].發(fā)電技術(shù)，2024，45（2）：216-225.

[3] 劉嬌.某300 MW機(jī)組20%深度調(diào)峰接力全工況脫硝改造實(shí)踐[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化，2024，14（3）：239-241.

[4] 薛劍琦.燃煤機(jī)組深度調(diào)峰技術(shù)的應(yīng)用研究[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2024，60（3）：1-3.

[5] 王學(xué)華，姚力，陳學(xué)州，等.超超臨界百萬機(jī)組20%負(fù)荷深度調(diào)峰運(yùn)行試驗(yàn)研究[J].能源與節(jié)能，2024（1）：1-6.

收稿日期：2024-06-03

作者簡介：張磊（1984—），男，江蘇鎮(zhèn)江人，工程師，從事火電機(jī)組電力安全生產(chǎn)工作。