1000MW超超临界二次再热机组深度调峰技术探讨

1000MW超超临界二次再热机组深度调峰技术探讨

谢维锋

广东大唐国际雷州发电有限责任公司 广东湛江 524000

摘要  随着科技不断进步，人们对各类资源的利用变得日益频繁，需求在不断增加。在可再生能源的开发与利用过程中，国家对风电和水电的发展重视程度在的不断增加，这也造成电网的负载结构出现了明显的变化，电网在运行过程中所面临的负载差异明显增大。因此，大型火力发电机组需要频繁进行深度调峰，而这一调峰过程所承受的压力在不断增加。火电企业为了能够在激烈竞争的发电市场中占据更大的份额，需要满足电网的深度调峰需求，从而可以对机组的调峰能力进行提升，满足电网的安全调度以及正常运行的要求。基于此，本文深入分析了1000MW超超临界二次再热机组深度调峰技术。

关键词  1000MW超超临界；二次再热机组；深度调峰技术

一、深度调峰的相关概述

在进行调峰之前，需详细分析不确定因素，深入了解各机组的实际调峰能力，准确把握调峰技术难点，制定合理的调峰计划，优化机组的实际调峰。如有条件，可请相关专家实施实际调整。

一般情况下，进行深度调峰的方法主要包含：一是有效减少锅炉的热负荷，将干态转变为湿态，以使蒸汽和供水流量逐渐满足电力系统的需求。超临界锅炉的设计要求最小水冷壁冷却工质流量为其额定蒸发量的30%。在机组的启停过程中，干湿态转换一般控制在30%到35%的额定负荷范围内。如果需要深度调峰的负荷超过35%的额定负荷，可以不进行湿态转换。二是可采取保持锅炉最小燃烧负荷、启用高、中、低旁路等措施，从而能够减少蒸汽流量进入到汽轮机，有效减少机组的出力。然而，频繁开关旁路阀可能导致阀门内部泄漏，同时在高负荷时也可能导致旁路阀后温度过高的情况。因此，如何选择调峰方法还需根据具体机组情况来确定。

二、1000MW超超临界二次再热机组深度调峰技术

1、深度调峰的操作过程

为满足华东电力系统的需求，2016年2月，江苏省电力公司决定将句容发电厂1号机组列为直调电站。该机组在负载超过400 MW时的可变负载速度达到每分钟15 MW。除了常规的辅机切换和退出运行，机组的其他运行情况都较为平稳。

当机组负载下降至300 MW或更低时，系统进入湿工况，并且变载率减少至每分钟8 MW。此时，汽机侧的监控重点在于监测中间点温度、3#高压加热器疏水切换、再热蒸汽压力调节以及叶片温度调节等，同时对冷泵深度变频和主机滑压偏差进行校正；锅炉侧的监控系统则通过监测锅炉氧量和炉膛负压等指标来确定锅炉的稳定性，对锅炉的排烟挡板进行打开，有效减少一次风量，对锅炉的中心温度进行提升。这次深度调峰持续了一个星期，包括了七次深度调整，最低功率为200 MW。经过多次调峰实验，未发现任何危及装置安全生产的情况，并取得了良好的成果。同时，减少了设备的负担，实现了节能运行，提升了工作人员的技术水平。在控制峰值负荷的过程中，使用FSR脱硫设备来处理进口烟气，保持温度在285摄氏度以下，并且确保脱硝设备的安全和稳定运行。

2、深度调峰过程分析的探讨

11点到17点，句容1号机组进行了调峰，期间负载达到了250 MW，持续时间为1小时。与此同时，系统负载已经达到了200 MW。根据计划要求，随后将机组负载提高至330 MW，并保持3.5个小时。

根据经信委的要求，在火力发电厂调峰期间，禁止投油，并要求环境保护设施正常运行。通过对句容1#机组进行深度调峰特性测试，发现该机组的废气排放指标符合标准。在深度调峰期间，1号机组的烟尘浓度为1.6 mg/m3，SO2平均浓度为25 mg/m3，NO平均浓度为40 mg/m3，满足超净排放标准。此外，根据机组负荷和过热度的变化，我们对机组的供水流量进行了实时监测。在深度调峰过程中，SCR脱硝设备的烟气温度始终保持在285℃以上，确保其符合脱硝设备的运行要求。

基于对深度调峰特性的分析，结果表明，当1000MW机组负载低于400 MW时，必须使用微油来辅助燃烧以实现褐煤掺烧。因此，在进行深度调峰过程中，不得进行褐煤掺烧。

三、深度调峰控制策略

1、对锅炉在低负荷下的燃烧稳定性提升

第一，改善粉末制备方式。采用合理的制粉系统运行模式可以明显改善锅炉的燃烧稳定性。与分散燃烧煤粉进行对比，集中燃烧煤粉的稳定性要更强。因此，在降低机组调峰负荷时，应避免运行制粉系统的隔层投运。此外，还应确保带有等离子点火和稳燃系统的制粉系统连续运行，并在火势不稳定时及时投入等离子稳燃。对于使用油枪点火和稳燃的机组，还应确保油枪备用可靠。为了确保单台制粉系统在达到400MW的深度调峰后仍能保持着火的稳定状态，需要维持4台底层制粉系统的运行并保持制粉系统备用容量，以防止磨煤机出现断煤异常，从而导致总煤量下降过低，进而对炉膛燃烧造成较大影响。其次，这样的操作还能有效地缓解热负荷过于集中所导致的水冷壁螺旋管段和垂直管段的超温问题。在进行深度调峰之前，我们需提前更改上煤方案，以防止易粘结煤种、热量过低或挥发分过低等煤种进仓，进而增加深度调峰过程中的风险。

第二，调整煤粉细度和稠度。煤粉的着火温度会随着煤粉粒度的减小而降低。机组深调过程需要对制粉系统分离器的转速进行适当增加，从而能够对磨煤机出口煤粉的细度进行提升。同时，需要注意避免分离器转速过高导致磨煤机出粉堵塞。根据不同的煤种，可以适度提高磨煤机出口风粉温度，并调整磨煤机的风量以维持风粉比在1.8左右。粉管粉速保持在约20m/s左右较为合适，这样能够有效避免磨煤机的一次风量过大，降低煤粉浓度，燃烧不稳定。

2、提升脱硝系统效能和入口烟气温度

在深度调峰过程中，烟气温度下降，导致催化剂的活性减少，极大得影响脱硝效果。因此，需要对锅炉烟气温度进行提升。在深度调峰前，需要适度减少锅炉受热面的吹灰次数，以改善受热面的传热效果，从而达到提高脱硝入口烟气温度的目标。四台制粉系统运行时，脱硝入口温度高于三台制粉系统运行时的温度。上层制粉系统运行时，较底层制粉系统运行时，脱入口温度会增高约10℃。当机组需要大幅度增加煤量时，可以通过调节燃烧器摇角和磨煤机火检来稳定上层制粉系统，并防止振动，从而使炉内火焰中心位置提高，进而提高脱硝入口温度，以避免脱硝入口温度过低损害脱硝效果或导致脱硝保护系统跳闸。此外，为了减少原烟中NOx的产生，在确保炉膛稳定燃烧的基础上，有助于对总风量降低。

3、预防水冷壁过热问题

通过改变粉煤灰喷射方式可以有效地提高火焰中心的高度，从而预防水冷壁的超温问题。当调整B、C、D、F或B、C、D、E制粉系统的运行方式时，水冷壁的温度情况要好于A、B、C、D这四台底层制粉系统的运行情况。将燃烧器摆角往上调整可以在一定程度上减轻水冷壁温度过高的现象。提高二次风箱的压力，并保持二次风的稳定性，适当增大偏置风的开启程度可以在一定程度上缓解水冷壁温度偏差过大的问题。

结语

深度调峰对设备的稳定性和操作人员水平构成了巨大的挑战。只有全面了解和掌握深度调峰所面临的问题，并制定相应的防范措施，才能有效避免深度调峰过程中可能产生的安全风险。同时，在确保火电机组安全稳定运行的前提下，应积极参与电网负荷调节，并做好深度调峰前的准备工作。

参考文献

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