350MW火电机组热电解耦深度调峰技术研究

350MW火电机组热电解耦深度调峰技术研究

李超

（华电新疆发电有限公司，新疆 乌鲁木齐 830000）

摘要：本文针对某发电厂所应用的350MW火电机组热电解耦展开论述，详细分析深度调峰技术应用过程中存在为部分问题，并对技术进行抽汽灵活性改造，根据运行情况了解供热采暖负荷效果。同时，在此基础上进行改造，对比初始所应用的抽汽灵活改造、抽汽+固体蓄系统以及抽汽++电极式液体蓄热系统这三种模式，以供相关技术应用参考。最终结果显示，后者的调峰负荷相对较低。

关键词：350MW火电机组；热电解耦；调峰技术

引言：近年来我国在能源应用方面的技术实现进一步发展，相关技术的应用逐渐满足多样化需求，针对火电机组方面，需要进一步提升调峰能力，保证技术实用性、规范性。针对350MW火电机组热电解耦深度调峰技术，在一定程度上能够提升能源应用效率和质量，在进行研究时需要从技术适配性、安全性等角度出发，实现技术可持续性优化。

1深度调峰风险分析

深度调峰350MW机组深度调峰过程中存在一定危险因素，一旦出现问题会对设备和操作人员均带来一定影响。本次研究优先针对调峰过程中会出现的风险进行分析，包括：（1）电网电压波动，在深度调峰时容易出现电压波动，对输出功率造成影响，引发电力系统连锁反应。（2）转速变化快，对其他机械部件造成冲击力，容易出现电机过载损坏或轴承磨损。（3）热力学参数变化，对机组内管道和相关设备要求较高，避免引发失火、汽轮机破裂等问题。针对以上风险因素，需要相关技术人员明确调峰过程中机组受压力影响敏感的部位，并进行局部升级改造，例如管道部分。

2机组概况

本文以某发电厂两个350MW火电机组的应用展开研究，在其运行期间，部分技术人员对机组热电解耦进行多次深度调峰。该火电机组的汽轮机为高中压合缸、单轴、双缸、亚临界的凝汽式汽轮机，投入使用后的第五年，技术人员为进一步满足城市采暖负荷需求，提升设备应用效果，对中、低压钢连通管的位置打孔，采用抽汽的方式改装为供热机组。针对连通管外置，该技术人员设置电动蝶阀和抽气口，主要用于控制抽气量，保证安全。经过改造后的中、低压管分缸压力从最开始的0.913MPa变为0.85MPa。

3热电解耦深度调峰技术分析

本次研究重点分析该发电厂两个350MW火电机组热电解耦调峰技术，目前该设备已经完成抽汽方式改造，本次研究在原有基础上进行再度优化，在原本抽汽方案的条件下，设计灵活性改造方式。由于机组不同运行模式下的调峰需求也存在一定差异，为保证研究合理性，相关技术人员对负荷条件进行确定，最终以第一档，即40%低负荷深度调峰，尽可能降低发电负荷。考虑设施运行安全性，技术人员选择对主蒸汽管抽汽、再热蒸汽抽汽以及中低压导管抽汽三种模式，能够有效调整抽气量，保证供暖和调峰需求[1]。

高压缸运作过程中压力会出现明显变化，并对整个机组结构中的局部位置造成一定影响，例如高压缸末级叶片强度、汽轮机轴向推力以及排气温度。因此，方案一能够利用调节阀帮助高压缸中控制排汽压力，使其始终处于稳定状态，控制低温到再热器、高温到再热器抽汽过程中的不稳定因素。完成抽汽灵活改造后，调节阀阀限能够实现5%的幅度调整，在负荷调节下保证运行稳定，避免出现频繁启停、伤害设备、供热不足等不良情况的发生。

为了让试验结果更加明显，相关设计人员在原有的灵活抽汽基础上又增加固体蓄热系统作为方案二，对前者方案进行延伸，通过增加锅炉的方式实现深度调峰。先利用方案一改造步骤实现对供热能力的改造，而后再利用锅炉、蓄热罐的方式来提升调峰能力，使其达到第二档，即30%。方案二的运作原理在于利用固体蓄热系统进行供暖，能够有效降低发电负荷，除了冬季供暖使其以外，其他季节也能进行深度调峰。

固体蓄热系统原理在于应用水电分离技术和高压控制技术，在外胆与内胆之间形成空气加热后的热风，再进入风机和换热器中，借助储能保温技术，转换电能为热能，并进行存储。针对交换装置，需要满足24h连续启动，是设备发挥大规模供热效果。在供暖期间利用抽汽系统+固体蓄热锅炉系统的方式，能够有效降低电负荷。同时，在非供暖期间也能实现循环供应。但在此环节中，对于蓄热介质的要求较高，需要满足一定热值。因此，技术人员从保温材料的角度出发，对锅炉主体进行保温从外向内结构依次为：外保温层、内保温层、冷墙、加热带沟槽、加热风道。经过试验显示，当炉体处于0℃封闭空间时，内部温度若在500℃，主体外壁温度能保证在20℃以下。

4方案一、二比选

本文针对抽汽灵活系统和抽汽+固体蓄热系统这两种方案进行对比，方案一的调峰负荷为40%，采暖负荷为422MW，被改造的内容主要为主蒸汽管道150t/h，热再抽汽250t/h以及冷再抽汽50t/h，为保证安全性，配套了减温减压站。而方案二的调峰负荷为30%，采暖负荷为422MW，被改造的内容除了方案一中的内容外，还增加了5台固体蓄热锅炉、1台高压变压器、2台低电压器以及配套的风机设备、循环泵和热水箱。根据两种方案的运行情况来看，方案一并不存在蓄热方式，方案二则能用锅炉本体完成蓄热，蓄热温度达到600℃，相较于前者，多出3000m

2的占地面积。方案一的抽汽灵活改造技术目前已经成熟，但调峰能力方面仍具有一定上升空间，调峰收益相对有限[2]。

5方案二、三比选

经过方案一抽汽灵活改造和方案二抽汽灵活改造+固体蓄热系统比选后，能够发现方案二的调峰能力更佳，但也存在一定缺陷，如投资成本较高，技术落实难度相对较大。本次研究对现有技术进行总结，并提出第三种方案，针对350MW火电机组热电解耦进行深度调峰，即将固体蓄热系统换为电锅炉液体蓄热系统，通过增加电极式水蓄热锅炉方式降低负荷[3]。该方式能够增大机组供热能力，由电极锅炉、蓄热罐组成，最终调峰能力也满足第二档条件，即30%。

在蓄热罐选择方面相关技术人员应用8000m3容积的常压蓄热罐，在调峰期间进行水加热，温度控制在90℃。对比方案二和方案三，后者的采暖负荷为422MW，被改造的内容除了方案一中的管道部分，还包括2台电极式锅炉、2台低压变压器以及一台高压变压器、承压蓄热罐和常压蓄热罐，并配套循环水泵用于内部水循环。整个运行过程通过8000m3容积的常压罐储热，改造后占地面积为200m2，改造成本也先能够对较低。此外，方案三中，当存在突发性热网事故时，还能用于紧急补水，降低热网故障的影响。但方案三中抽汽灵活改造+电锅炉液体蓄热系统需要额外的排污成本，需要定期进行电解液补充与污水排放。

综合来看，方案二中固体蓄热系统能够配合深度调峰，既提升供热可靠性，又能用于非供暖季期间，提供一定量的城市用水，降低额外运行成本，如排污成本。此外，从调峰收益角度来看，根据《东北电力辅助服务市场运营规则（试行）》中的内容来看，方案三的年调峰收益明显高于方案二，除去固体蓄热系统自身的设备购置、改造成本外还有盈余。

结束语：综合来看，本次研究根据某发电厂350MW火电机组热电解耦深度调峰情况，并汇总相关技术人员对设备的改进程度，最终总结三种方案，第一是电厂设备抽汽灵活改造技术，第二是抽汽+固体蓄热系统，第三是抽汽+电极式液体蓄热系统。针对三种方案的选择，主要思考成本、调峰情况这两项因素。首先调峰情况，可根据项目调峰要求而定，若以40%负荷为目标，则可直接选择方案一抽汽灵活改造，其技术相对成熟且成本低。若以30%负荷为目标，则应选择方案三，首先，二者的调峰负荷一致，其次，后者的占地面积成本更低，最后后者收益情况相较于方案二更高。

参考文献：

[1]马亮,刘翔,吴学崇.330MW火电机组深度调峰下AGC控制优化研究及应用[J].电工技术,2023(06):1-2+6.

[2]徐建兵.660MW火电机组深度调峰控制技术探讨[J].能源与环境,2021(01):54-56.

[3]刘谢.300MW级火电机组深度调峰安全经济运行措施[J].中国设备工程,2019(05):36-37.