660MW超超临界二次再热火电机组深度调峰探讨

660MW超超临界二次再热火电机组深度调峰探讨

于乐博

淮河能源淮南潘集发电有限责任公司  安徽省淮南市  232000  

摘要：目前，我国境内的风电、水电、光伏这类新能源装机容量正在不断增加，但火电始终拥有较大的占比，考虑到在风力、枯水期和阴雨天这类特殊环境下，新能源发电的电能供给不够稳定，为了维护电网的安全，就必须形成拥有灵活调节特性的电源。因此，文章主要针对660MW超超临界二次再热火电机组的深度调峰进行研究，在简单分析超超临界火电机组基本原理以及技术的前提下，针对影响深度调峰的相关技术原因以及措施进行研究，主要分析了锅炉稳燃、辅机设备、汽轮机和控制策略等多个方面，为660MW超超临界二次再热火电机组的深度调峰以及安全稳定运行提供必要的支持。

关键词：660MW超超临界二次再热火电机组；深度调峰；影响因素

1、超超临界火电机组基本原理及技术

1.1原理

超超临界机组一般都会使用一次再热和二次再热布置方式，又以后者的应用频率最高，二次再热超超临界机组意味着机组的热效率能够明显提升。超超临界机组通常都是利用高温高压的超超临界蒸汽作为涡轮机发电的主要动力。超超临界发电机组的组成部分包括锅炉、涡轮机和发电机，锅炉是其中的核心组成部分主要负责将化石燃料燃烧所产生的热能逐渐转化为蒸汽能量，汽轮机机则可以将这些蒸汽能量转化为机械能，发电机则可以最终完成机械能到电能的转化。在超超临界机组运转的过程中，可以将煤炭、石油、天然气作为主要燃料，燃料在与空气全方位混合之后，便会点燃产生高温高压的燃烧气体，这些气体在进入锅炉之后，能够与其水分进行热交换，水分能够逐渐转变为蒸汽，再经过凝汽器冷却之后可以重新转化为水分，随后再次送到锅炉中进行加热。高温高压的蒸汽可以利用管道逐渐输送到涡轮机中，将其转化为旋转能量，为汽轮机提供相应的动力。同时，发电机组中的汽轮机和发电机使用了轴连接的方法，发电机也能够在旋转能量的带动下同步旋转，将机械能逐渐转化为电能。变压器则可以针对电能进行升压处理，将其送入到电网中，最终达到用户终端。

1.2技术

二次再热超超临界锅炉总体方案的研究，包括炉型选型、启动系统、整体布置、性能设计计算研究；适用于超超临界锅炉的锅炉计算程序开发；锅炉本体关键部件技术研究，包括蛇形管、集箱、管道；锅炉辅助设备的选型研究，包括温度阀门选型研究。在材料应用试验研究方面：研究在机组运行温度下材料的高温性能、长期时效性能、组织变化规律及材料的老化和材料的抗氧化性能研究。燃煤机组在深度调峰过程中，负荷波动较大，机组需要频繁调整，主、辅机系统的运行工况均大幅度偏离设计值，供电煤耗率、厂用电率、汽轮机热耗率、锅炉效率等经济性指标将会大幅度降低。特别是深度调峰在30%及以下负荷时，燃煤机组设备磨损和寿命损耗较大，度电成本增加较大，运行的安全性和稳定性较差。

2、影响660MW超超临界二次再热火电机组深度调峰的技术因素及措施

2.1锅炉稳燃

当锅炉的燃烧工况低于设计的最低稳燃负荷时，炉膛的温度会大幅下降，低于煤粉的燃点，煤粉不能快速着火，进而导致火焰燃烧稳定性差，容易发生熄火、炉膛灭火、放炮等问题。

2.1.1燃烧器

由于深度调峰低于锅炉稳燃负荷，因此需选用有助于稳定燃烧的新型煤粉燃烧器。公司锅炉配备等离子燃烧器，等离子点火燃烧器在锅炉达到锅炉最低稳燃负荷后，可以作为普通主燃烧器正常使用，不会造成锅炉受热面超温、燃烧器结渣等影响锅炉安全运行的问题，但是在深度调峰低于锅炉稳燃负荷时，等离子燃烧器如何操作，还有待公司在投产后通过不断的运行调整试验来取得最佳操控，同时，在深度调峰过程中禁止进行吹灰、打焦等干扰燃烧工况的操作。

2.1.2烟气温度

锅炉低负荷燃烧时尾部烟道温度较低，不符合脱硝系统运行条件和环保设施正常投运条件。这时可调整煤粉系统运行方式，将火焰中心向上调整，进而提高排烟温度，提高磨煤机出口温度值；加大二次风温度，加装省煤器旁路烟道，减少省煤器吸热量，也可提高烟气温度，进而达到脱硝催化剂的反应温度条件。

2.3辅机设备

燃煤发电机组在低负荷下长时间运行时，各辅机设备（包括风机和给水泵）均偏离了原来的设计工况，这将直接影响辅机系统的做功效率，发生风机抢风和失速，导致喘振、跳闸以及逻辑保护动作等一系列安全问题。

2.3汽轮机

2.3.1汽轮机水冲击

深度调峰过程中燃料量将会伴随负荷的变化而逐渐降低，锅炉侧的出汽温度也会出现逐渐降低，在锅炉“干湿态”转换的过程中，汽轮机的进汽温度过热度不足，导致汽轮机水冲击事故，因此建议660MW以上汽轮机深度调峰期间，汽轮机进汽温度及时调整水煤比以适应深度调峰“干态”运行的需要，此对分离器出口过热度按相应的曲线标准进行调控，业界同类型的机组做法，将过热度要提高5℃以上。

2.3.2给水流量波动

在深度调峰过程中汽机负荷将会降低，工业抽汽压力、给水流量也会减少出力，由于运行人员操作不当造成给水流量低保护动作，造成机组跳闸，经过研究分析在同类机组中，在深度调峰过程中因运行人员操作不当导致逻辑保护动作造成机组跳闸的情况达到10%，因此公司深度调峰期间，锅炉给水流量的调整上应注意：①在深度调峰过程中如要求机组负荷低进行时，首先对给水泵汽轮机的汽源进行切换时，要保证在高负荷下完成，注意观察给水泵小机进汽调门动作是否流程、卡顿，转速、流量是否稳定，防止出现二次再热冷段蒸汽、五抽在切换过程中互相串汽，造成给水泵不出力，直接后果造成流量低保护动作；②在深度调峰过程中给水泵流量将达到给水泵最小流量阀开启值时，应通知汽机监盘人员注意最小流量阀是否动作，通过查阅相关资料，汽泵最小流量阀误动造成给水流量波动引起机组跳闸的情况事故时有发生，因此给水泵流量接近给水泵最小流量阀开启值时应严密监视，必要时可将给水泵最小流量阀转为手动方式，手动开启至固定位置，进而达到稳定给水的目的。

2.4控制策略

优化协调控制策略，需要公司在机组投产后，通过以往运行参数及运行经验，对不同煤种配比、不同的变负荷段、不同的变负荷速率及幅度进行负荷前馈量的修正，对动态和稳态工况下的参数进行单独设置，从而满足机组在变负荷过程中各参数的要求。脱硝系统由于存在大延迟大惯性，PID控制回路很难解决这种系统，尤其是在负荷波动大的时候，喷氨调门往往大幅波动而出口NOx依然超标，因此需要建立过程数据模型，搭建新型的过程控制策略，从而使脱硝系统能在深度调峰过程中稳定运行，符合环保数据要求。

总结

660MW超超临界二次再热火电机组作为我国电力系统持续发展过程中不可或缺的重要基础因素，能够在风电、水电、光伏等新能源无法稳定供给电能的状况下，针对火电机组进行负荷调整，以此维护我国电网的安全稳定运行。相较于传统的超超临界机组，二次再热机组在热效率以及稳定性方面都具备明显的优势。但在具体运行的过程中，锅炉稳燃、辅机设备和汽轮机都会对深度调峰的具体效果产生明显的要求，要求相关单位在维护电力发电系统安全稳定运转的前提下，针对各项影响因素深入进行分析，以此为基础提出针对性的管理对策，确保二次再热机组能够始终处于安全稳定的运行状态。

参考文献

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