660MW超临界直接空冷机组AGC运行改进优化

660MW超临界直接空冷机组AGC运行改进优化

王焱

（大唐甘肃发电有限公司兰州730050）

摘要：大唐景泰发电厂一期工程2×660MW超临界燃煤机组，地处甘肃、宁夏、内蒙三省交界的甘肃省白银市景泰县，距离甘肃兰州170km。近年来，由于经济形势不好、环保压力大、区域新能源消纳压力大等因素影响，景泰电厂成为西北电网重要的区域调峰机组，对AGC响应时间及速率要求逐渐提高，对机组运行调整也带来极大地挑战。本文主要对AGC快速变化工况下如何通过协调优化、配煤掺烧、运行调整等手段，在保证参数稳定的情况下达到快速升降符合的目的。

关键词：AGC；负荷响应速率；运行调整

1引言

大唐景泰发电厂一期工程2×660MW超临界燃煤机组，采用上海电气集团锅炉厂有限公司生产的SG-2210/25.4-M980型超临界压力直流锅炉，本锅炉为超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉、单炉膛、四角切圆燃烧、一次中间再热、平衡通风、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型锅炉，锅炉布置为紧身封闭岛式。锅炉燃烧系统按配中速磨冷一次风正压直吹式制粉系统设计，24只直流式燃烧器分6层布置于炉膛下部四角，煤粉和空气从四角送入，在炉膛中呈切圆方式燃烧。制粉系统采用ZGM113G型中速辊式磨煤机，冷一次风机正压直吹式系统。燃烧方式采用最新引进的低NOx同轴燃烧系统（LNCFS）,煤粉燃烧器为四角布置、切向燃烧、摆动式喷燃器。一次风用于输送和干燥煤粉。由两台动叶可调轴流式一次风机从大气中抽吸而来，送入三分仓预热器的一次风分隔仓，加热后通过热一次风道进入磨煤机。

2采取的方法

2.1协调系统优化

AGC，简称自动发电控制系统，是一种成熟的综合控制技术。电网调度对发电机组AGC主要投运指标有以下几个方面：1.机组负荷变化率；2.机组负响应迟缓时间；3.机组负荷变化范围；4.机组负荷静态偏差；5.机组负荷动态偏差。在上述几个指标中负荷变化速率和负荷响应迟缓时间是其中比较主要的指标。电网调度要求火电机组的处理能快速的随指令的变化，即负荷延时响应延时小、负荷变化速度快、负荷变化范围大。但火电机组具有高温、高压、控制参数多等特点，负荷的变化将同时影响锅炉、汽轮机、发电机的运行状况和运行参数。CCS品质的好坏是影响AGC的一个重要的基础条件这就要求对现有CCS系统进行不断的优化。

2.1.1优化前存在的主要问题

1锅炉运行过程中压力偏差大。机组10MW速率在344MW-603MW升负荷过程中，初期压力变化较快，能够满足AGC升负荷的要求，而后则压力下降，最大偏差达到2MPa。待煤量和水量回头后，压力得以继续上升，造成压力和负荷的交替波动。

2主汽温度波动较大。机组在344MW-603MW升负荷过程中右侧主汽温度最低到达538摄氏度。

3煤质变化大。采用掺杂燃烧的方式，各台磨煤机煤质不同，当负荷变化较大，速率变化较快时，控制系统调节锅炉参数能力变弱，温度，主汽压力等各参数波动较大。

2.1.2解决方法

1.煤水比控制的投入

超临界直流炉给水控制对机组协调控制有着十分重要的影响，煤水比的稳定与否不但影响机组加减负荷性能，也直接影响主蒸汽压力的变化，同时对变负荷过程中水冷壁温度和过热器温度的稳定有直接影响。中间点温度对梅质的变化较为敏感，同时可以利用煤水比控制进行煤量修正。此次优化着重对煤水控制进行了优化，使之能够正常投入。

2.对升降负荷时煤水配比进行重新整定

直流锅炉中锅炉导热管内的内部流体受到外部烟气的加热，温度发生变化，其反应时间存在迟延。因此，在各负荷段中，严密地设定了给水、燃料、空气等锅炉输入量。负荷变化时，如果事先将各种锅炉输入量控制得比平衡量多些或少些，对给水煤量、风量等进行超前控制。这就是锅炉输入加速控制（BIR）。

在变负荷过程中通过BIR信号对煤水比适当地进行分离，有利于变负荷时负荷和压力的稳定。也保证了变负荷过程中水冷壁温度和过热器温度的控制。汽水分离器入口介质的过热度也比较稳定。现场运行人员进行沟通中发现，升负荷过程中过热度下降较快，于是进行手动干预减水，造成了给水流量与负荷和压力的不匹配，负荷压力产生很大的偏差。究其原因，即为BIR超前控制量不合适。

2.1.3试验整定

1.100MW负荷变化情况

图1

此次试验动态压力偏差动态时控制在0.6MPa以内，负荷偏差小于运行人员不用进行手动干预，过热度过控制良好。由于运行人员担心超温，主汽温度设定值较低，喷水减温动作，造成了后期压力的波动。

2.AGC投入后变负荷工况

图3

图3为AGC投入实际变负荷工况，压力偏差控制在0.7MPa以内，负荷控制在8MW偏差之内。

2.1.4影响AGC控制品质的一些因素

1.减少对给水偏置的干预

调整煤和水均可对温度进行控制，且温度对给水流量变化的响应较快，对于改变燃烧的方式对温度控制较慢。但是改变给水流量可迅速改变负荷和压力，对于协调控制系统来说，无论静态和动态，负荷和给水煤量的配比都是通过试验整定计算后得出的。大幅改变给水流量会造成后期煤水比的失调，并且造成负荷和压力的大幅摆动，所以建议在保证机组安全的前提下，尽量减少对给水流量的干预，而通过煤量对中间点温度的控制来修正过热度。

2.提高一次风压

磨热风门开度不变的情况下，母管一次风压力越高，则风量越大。所以同样的磨风门开度下，一次风母管压力的高低代表了制粉系统的携粉能力。一次风压过低，影响一次风的携粉能力，有可能造成堵磨，过高，则可能延长着火点，影响燃烧。所以一次风压的范围设定是非常重要的。

3.对滑压曲线进行修改，提高调门开度

机组升降负荷时，调门开和或者关，利用部分锅炉蓄热快速响应。机前压力太低，汽轮机调门综合阀位指令通常在80%以上，经常处于3号调门过线性区，没有流量，4号调门未开的状态。调门的调节裕量已经不足，可能造成改变调门开度，流量变化较慢。这种状态对有效利用锅炉蓄热，AGC和一次调频都是不利的。另一方面，滑压太深，变负荷过程中为了保持过热度，中间点温度的变化值也必须迅速改变，造成了控制的难度。

2.2配煤掺烧方面

景泰发电厂设计煤种为神华宁夏煤业集团和靖远煤业有限公司提供，景泰县周边地区小矿煤为补充。原煤供应主要以宁夏煤、甘肃靖远煤，企业自购火车小矿煤，还有周边地区汽车小矿煤。近年来，由于煤炭市场价格波动剧烈，景泰电厂来煤不稳定，煤质变化大，给机组运行调整带来了极大地挑战。同时，由于AGC的要求日趋严格，必须细化配煤掺烧，才能保证AGC响应的时间和相应速率。因此，景泰电厂制定了如下配煤掺烧措施：

1.煤场坚持先存先取的原则，持续开展“烧旧存新”工作，同种类的煤优先使用储存时间长的，以减少燃煤在储存过程中的热损失。

2.根据目前来煤煤种和煤质情况，将大矿煤、小矿煤和高硫煤大体分为“三堆煤”，分区域储存，便于管理及取煤。任何情况下，在煤场内应存储一定量发热量≥18MJ，挥发份≥30%，灰分＜20%、硫分＜0.5%的大矿煤，保证接待负荷的需要。

3.由于混煤煤种在可磨程度、着火温度等特性不同，若同仓混烧，煤粉细度不同对锅炉燃尽有影响，可能会导致水冷壁结渣，且煤质不稳定，波动较大。因此在条件允许的情况下，尽量将不同煤种分仓掺烧。

4.运行人员要清楚掌握各矿点煤质的低位热值、硫分、灰熔点、挥发份及水分。

5.调令升负荷时，优先启动大矿煤，保证升负荷速率。

2.3运行调整方面

1.加强运行人员的培训，尤其是快速升降负荷情况下参数的控制能力。通过仿真机练习及定期组织的技术讲课，运行人员的操作熟练性有了很大的提高。

2.编制标准化的操作流程，让运行人员勤加练习，且根据具体AGC变化情况，调整操作幅度。具体以1号机负荷从330MW加至660MW为例，330MW时，机组工况：主汽压力13.7Mpa，主汽温度570℃，再热器压力2.0MPa,再热器温度566℃；B/C/D/E磨煤机运行，A/F磨煤机备用，燃料量165t/h，其中A/B/C/F磨煤机为热值高的大矿煤，D/E磨煤机热值较低的小矿煤；A/B一次风机运行，风压7.4kpa；A/B送风机运行，风量1150t/h，氧量4.0%；A/B汽泵运行，电泵备用，给水流量1050t/h。

加负荷过程流程如下：

（1）联系热控加入AGC指令变化超过20MW声光报警，当AGC指令发生变化时，运行人员可以在第一时间接到负荷加减的信号，及时作出反应。

（2）迅速提高一次风压至9.0kpa以上，开大运行磨煤机冷风门的开度，保证瞬时吹进炉膛的燃料量增加，保证加负荷初期的能量连续性，后续风压的增减根据具体参数执行，满负荷时注意防止一次风机超电流。

（3）增加运行磨煤机的加载力，保证出粉质量及磨煤机出力。

（4）根据加负荷情况，增加送风量，将炉膛氧量维持在3.5%以上，保证燃烧氧量的充足。

（5）及时启动备用磨煤机，原则上加负荷时先启动下层磨煤机，降负荷情况相同。加负荷过程中应注意运行磨煤机的出力情况，防止运行磨煤机堵磨发生，影响加负荷速度。

（6）值班员应清楚每个磨煤机内煤的属性，以便在加减负荷时调整不同磨煤机的出力。

（7）及时调整给水量与蒸发量匹配，控制中间点温度稳定。

（8）降负荷过程与升负荷过程中的操作相反，额定压力下的降负荷过程应尤其注意，防止锅炉超压，升降负荷过程中注意锅炉燃烧情况，防止发生灭火事件。

3结语

通过协调系统优化、配煤掺烧优化、运行优化几项工作以后，现在的AGC升负荷速率可以维持在13MW/min，基本达到网调要求。参数也可以控制在比较经济、安全的范围内。现阶段还有以下问题需要进一步改善：1.升降负荷过程中一次风压、炉膛送风量、减温水控制等还存在手动干预较多的情况，是下一步优化的重点。2.运行人员的操作水平依然是当前制约参数调整的重要的一环，所以运行培训是一项需要持续优化、长期坚持的工作。