某电厂660MW超超临界机组深度调峰至100MW技术探讨

某电厂 660MW超超临界机组深度调峰至 100MW技术探讨

吴都学

许昌龙岗发电有限公司 河南禹州 464670

摘要：大容量火电机组参与电网的深度调峰已成为了常态，深度调峰时存在着一定的安全风险和技术难点。本文结合实际调峰中遇到的问题和经验，对660MW超超临界机组四角切换锅炉深度调峰技术进行了探讨。本文结合电网调峰需求及运行经验,对直流锅炉在电网谷段调峰快速响应，调峰操作要点及存在的风险进行了梳理，简要分析了快速深度调峰操作原则及手段，旨在共享运行操作经验，规范操作要点^[1]。保证机组的安全稳定运行。

关键词：660MW；深度调峰；风险；防控措施；旁路

前言

随着国家“去煤电”能源结构调整持续深入，大力提倡新能源发电，优化电力运行调度严禁弃风，弃光，弃水，煤电机组发展面临前所未有的转型压力, 同时受疫情影响，2020年河南省一季度全省生产总值同比下降6.7%。河南省全社会用电量下降11.23%，。 2020年一季度共计91天，其中84天全部启动河南辅助调峰系统运行。许昌龙岗电厂总装机容量2020MW。（2*660+2*350）作为省统调机组，积极采取举措，全程参与电网谷段调峰。

1、主要设备介绍

龙岗电厂660MW锅炉为上海锅炉厂有限公司制造的国产超超临界参数变压四角切圆直流炉、一次再热、平衡通风、半露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型锅炉，锅炉型号：SG-2000/26.15-M625，配有6台正压直吹式中速磨煤机，从上到下分别为F、E、D、C、B、A层燃烧器，A磨设有微油点火装置。锅炉给水系统配置两台台50%BMCR汽动给水泵，锅炉运行条件按带基本负荷设计并参与调峰，也可采用：定压—滑压—定压的运行方式。锅炉不投油的最低稳燃负荷在使用设计燃料或校核燃料时不大于35%MCR。锅炉最低直流负荷不大于30%B-MCR 。汽轮机为哈尔滨汽轮机厂制造的660MW超超临界、一次中间再热、三缸四排汽、单轴、反动凝汽式汽轮机。机组设计出力为 660MW，设计主蒸汽压力为25Mpa，主蒸汽温度为600℃，机组旁路系统配置为容量30%BMCR的单级大旁路。旁路系统装置由旁路阀(高旁阀)、喷水调节阀、喷水隔离阀等组成，旁路阀应采用阀内减温结构。减温水源取自凝结水。旁路并具有快开快关功能。旁路阀采用气动控制。

2、深度调峰过程中存在的风险

2.1、调峰至200MW及以下，需保留ABC三台磨运行；而该厂锅炉为四角切圆锅炉，煤层间支撑较为重要，一旦发生磨煤机断煤，尤其是底层或中间层断煤，煤质突变、油枪跳闸等对锅炉燃烧扰动大，锅炉灭火风险很大。

2.2、给水流量波动，再循环突开突关导致给水流量不受控，操作不当导致给水流量低或汽泵跳闸，锅炉灭火。

2.3、给水流量低时锅炉水动力稳定性差，超临界直流锅炉深度调峰工况下，水动力安全性尤为关键。如锅炉水动力特性较差，受低负荷下管内流量分配不均的影响，并联的各管流量出现非周期性的增大或减小，导致蒸发点波动，引发金属的疲劳破坏；此外，锅炉水动力特性不稳定，还将导致管子出口工质的状态参数不同，有些出口为单相水或汽水混合物，有的是过热蒸汽，易引发管子过热损坏。水冷壁壁温容易波动超限^[2]。

2.4、脱硝入口温度低，反应效果差，净烟NOx超标，同时调峰导致氮氧化物含量较高，喷氨量增大，加剧空预器堵塞，在冬季脱硝烟温低时尤甚。

2.5、3号汽轮机轴振突变。

3、深度调峰过程中的风险防范措施

3.1、深度调峰期间发生磨煤机断煤、跳闸、给煤机皮带打滑和磨煤机堵塞时，应立即投入能支持正常运行磨煤机燃烧稳定的油枪进行稳燃，并同时增加其它正常运行磨煤机的煤量。加强锅炉燃烧工况的监视和调整。发现锅炉燃烧器对应火检变弱、波动或失去时，应立即投油助燃稳定燃烧；运行中若发现氧量突升，炉膛负压波动幅度较大（±200Pa）或炉膛负压成锯齿尖波扰动（±150Pa以上）时应立即投油稳燃，然后再查明原因进行处理。深度调峰期间加强锅炉氧量变化的监视保证氧量的稳定，通过氧量、主汽压和负荷变化趋势判断锅炉煤质变化情况，运行中发现氧量快速升高、主汽压、负荷下降等参数变化时，应先投油稳燃稳定燃烧后再查明原因进行处理。

3.2、减至250MW负荷以下，注意对MEH画面中小机调门开度的检查监视，避免小机超驰,小机汽源切换前备用汽源要充分疏水，切换过程采用无扰切换，严密监视小机进汽调门开度，防止出现大幅度波动。

3.3、机组降负荷过程中维持省煤器进口主给水流量不低于700T/H运行，防止给水流量低保护动作和因给水流量低造成水冷壁超温。在锅炉由干态转湿态运行前严密监视汽水分离器出口温度及过热度，精心调整煤水比，保持分离器出口有过热度运行（5-10℃），随时检查分离器出口温度不低于当时压力下的饱和温度；加强对分离器水位的监视和调整，防止分离器水位高导致后部受热面进水，汽温大幅度下降；加强对低过后汽温监视，保证低过后蒸汽温度高于饱和温度10℃以上。若出现汽温大幅下降，超过规程规定值应立即打闸停机。

3.4、脱硝催化剂活性受反应区温度影响较大，根据净烟NOX含量，通过喷氨优化调整、提高稀释风温等手段实现既能确保达标排放又可防止过量喷氨。

3.5、深度调峰期间为机组不稳定状态，尤其是大机旁路开启后、干湿态转换过程中及因高低加热器因疏水不畅解列等多种失稳工况下容易造成TSI参数突变，因此调峰过程中严密监视TSI参数，严防参数超限。

4、深度调峰操作步骤及注意事项

深度调峰前的准备工作：

1、保证锅炉大油枪可靠备用。2、原煤仓疏通人员在集控室值班，保证各煤仓下煤正常。3、全开大气扩容器集水箱放水冷却水手动门、开启大气扩容器集水箱溢流手动门和放水手动门。4、提前开启锅炉大气扩容器进口1、2号溢流阀前电动门，保证锅炉能正常转湿态运行。5、对辅助蒸汽联络暖管及炉水泵暖泵。7、确认计划出力深调至300MW以下时，提前将大机阀门控制方式由顺序阀切为单阀，通过开大汽机调门尽量降低主汽压力使汽水分离器压力低于13MPa保证转湿态操作时大气扩容器进口溢流阀能够正常开启。8、辅汽至小机管道充分暖管，防止汽泵转速突降。

深度调峰过程中的操作：

机组由330MW向270MW减负荷时，锅炉保持ABCD磨煤机组合方式时，通过降低最上层CD磨煤量至最低（保持AB磨煤机煤量高一些）。机组深调降负荷时要保证锅炉燃烧稳定最低稳燃负荷不低于270MW，由270MW向250MW负荷及以下深度调峰时保持炉侧燃料量不变，采取其他辅助措施。机组由270MW向250MW以下减负荷时，适当开启启动分离器液控阀（361阀），通过外排工质，实现负荷下降。机组向250MW以下减负荷时，逐步通过开大大机调门降压使得主蒸汽压力降至12MPa以下，缓慢投入高压旁路，使得部分主蒸汽通过高压旁路进入凝汽器，而非进入汽轮机做功，如图一所示，从而进一步降低机组负荷。

图一 机组负荷水煤关系曲线

负荷200MW，将3号机辅汽切至临机高辅带（高辅参数压力0.5-1.0Mpa，温度290℃），A/B小机汽源由本机四抽切至辅汽带。通过高压旁路使得负荷降至180MW，退出锅炉暖管，投入AB层油枪，停运3D给煤机运行，省煤器入口流量750t/h左右，切除3号机总给水流量、中间点温度控制，将给水主路切至旁路,总煤量逐步减至95t/h。省煤器入口流量增加至830t/h，锅炉转湿态，启动炉水循环泵将二次风配风为“倒宝塔”配风以稳定燃烧，3D给煤机停运后及时关闭DE层二次风调门，开大CD层二次风调门，维持二次风箱差压不低于0.3kpa。负荷150MW，开启真空联络门停运一台真空泵运行。开启大机本体疏水手动门。给水旁路开度70%，小机转速约3300r/min，大汽扩容器1、2号液控蝶阀开度10%、4%，高旁调门开度60%。减负荷至100MW过程中低压缸排汽温度最高涨至57℃，提前开启低压缸喷水调门效果会更好，另外为防止减至20%额定负荷再热蒸汽管道、再热蒸汽导气管疏水开启，本体疏水扩容器温度快速上涨，疏扩减温水调门自动切除，提前将本体疏水扩容器减温水调门切手动开启。由于此时高旁在投入，在提前开启上述减温水过程中切记切记监视凝结水母管压力或高旁减温水压力。负荷100MW，，总给煤量减至88t/h，大汽扩容器1、2号液控蝶阀开度10%、0%，高旁调门开度70%。维持当前负荷，全面检查各项运行参数，整个减负荷过程曲线如图一、图二所示。

图二 机组负荷与大机旁路、汽水分离器液控阀开度关系曲线

通过高压旁路减负荷注意事项：旁路使用期间，应熟知旁路跳闸条件，避免突关。旁路跳闸条件：（凝汽器液位大于1400mm，减温水压力小于1.5MPa，真空小于-63KPa，低压缸排汽温度大于80度。）

5、总结

龙岗660MW机组通过开启高旁实现不投油负荷减至20万负荷，继续向下调峰，需要投入油枪助燃，保留ABC三台制粉系统运行，保证锅炉稳燃，目标负荷250MW采取措施：汽轮机切单阀运行、减少燃料量至280MW负荷，汽水分离器液控阀放水降负荷至目标负荷。目标负荷200MW采取措施：在上述措施的基础上，维持单台真空泵运行，辅汽气源切至临机高辅带，通过逐步开启主蒸汽旁路，使得部分蒸汽排至凝汽机，不再进入汽轮机做功，实现降负荷。目标负荷100MW采取措施：投入AB层油枪，适当降低总煤量，锅炉转湿态，启动炉水泵，继续开大旁路，增加外排来实现负荷下降。经过近两个月的运行经验，机组运行平稳，没有出现锅炉灭火、壁温超限及汽轮机轴承振动大等异常事件，为660MW四角切圆锅炉灵活性改造前深度调峰提供参考。

[1] 浅析600MW超临界直流火电机组深度调峰技术措施及运行注意事项[J]. 郭君.  机电信息 .2018(27)

[2] 某超临界600MW机组直流锅炉深度调峰实践[J]. 张广才,周科,柳宏刚,韩磊,成汭珅,聂鑫.  热力发电 .2018(05)