高海拔地區(qū)660MW超超臨界煤電機(jī)組深度調(diào)峰試驗(yàn)解析

劉增春 劉江濤

摘? 要：青海省春夏季節(jié)新能源電量居多，對(duì)于給定負(fù)荷較小的火電機(jī)組來(lái)說(shuō)深度調(diào)峰是其唯一出路。為此，海拔高度2 366 m（大氣壓73.7 kPa）的某火電廠為了滿足深度調(diào)峰的要求做了大量試驗(yàn)。該文主要從準(zhǔn)備工作、試驗(yàn)階段加以論述。

關(guān)鍵詞：試驗(yàn)過(guò)程;試驗(yàn)條件;汽輪機(jī)

中圖分類號(hào)： TK221? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1 機(jī)組簡(jiǎn)介

超超臨界變壓運(yùn)行直流鍋爐采用П型布置、單爐膛、四角切圓燃燒方式，爐膛采用垂直上升和螺旋管膜式水冷壁、一次中間再熱、調(diào)溫方式除煤/水比外，還采用煙氣出口調(diào)節(jié)擋板、燃燒器擺動(dòng)、噴水減溫等方式。汽輪機(jī)是一次中間再熱、兩缸兩排汽、單軸、間接空冷凝汽式汽輪機(jī)。

2 試驗(yàn)過(guò)程

2.1 試驗(yàn)?zāi)康?/p>

通過(guò)低負(fù)荷穩(wěn)燃試驗(yàn)、燃燒調(diào)整、邏輯優(yōu)化等試驗(yàn)手段，確定深度調(diào)峰的可行性，提供機(jī)組適應(yīng)于深度調(diào)峰的長(zhǎng)期低負(fù)荷鍋爐運(yùn)行方式。在此基礎(chǔ)上優(yōu)化機(jī)組CCS，確定深度調(diào)峰的各項(xiàng)邊界工況。

2.2 試驗(yàn)條件

試驗(yàn)條件有13個(gè)。1）機(jī)組嚴(yán)密性檢查合格，無(wú)明顯漏點(diǎn)。2）汽機(jī)真空系統(tǒng)、氫系統(tǒng)嚴(yán)密性符合設(shè)計(jì)要求。3）確定試驗(yàn)機(jī)組系統(tǒng)已與其他非試驗(yàn)系統(tǒng)隔離。4）確認(rèn)各主、輔機(jī)能正常運(yùn)轉(zhuǎn)并滿足試驗(yàn)要求，具備試驗(yàn)條件。5）機(jī)組協(xié)調(diào)等主要運(yùn)行控制系統(tǒng)能正常投入。6）主要運(yùn)行參數(shù)測(cè)量一次元件應(yīng)經(jīng)過(guò)校驗(yàn)，DCS顯示正常。7）提供試驗(yàn)用煤的工業(yè)分析及元素分析，試驗(yàn)用煤保持相對(duì)穩(wěn)定并符合標(biāo)準(zhǔn)。8）機(jī)組油槍可靠備用，運(yùn)行正常，具備緊急備用投入條件。9）機(jī)組沒(méi)有較大缺陷，主保護(hù)、重要輔機(jī)保護(hù)投入，不影響機(jī)組正常升降負(fù)荷。10）試驗(yàn)前已經(jīng)完成鍋爐全面吹灰。試驗(yàn)期間，不吹灰、不進(jìn)行任何干擾工況的操作[2]。11）試驗(yàn)開(kāi)始前，鍋爐運(yùn)行持續(xù)時(shí)間大于72 h，正式試驗(yàn)前的12 h中，前9 h鍋爐負(fù)荷不低于機(jī)組額定負(fù)荷的75%，后3 h鍋爐應(yīng)維持預(yù)定的試驗(yàn)負(fù)荷，每種工況試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間2 h～4 h，試驗(yàn)期間主要運(yùn)行參數(shù)保持在允許波動(dòng)范圍內(nèi)。12）試驗(yàn)前確認(rèn)廠用電源切換正常，切至工作電源。試驗(yàn)前確認(rèn)柴發(fā)可以正常啟動(dòng)。13）試驗(yàn)前，已經(jīng)向運(yùn)行人員進(jìn)行安全技術(shù)交底，要求運(yùn)行人員對(duì)試驗(yàn)中的敏感測(cè)點(diǎn)加強(qiáng)監(jiān)視。

2.3 試驗(yàn)內(nèi)容

機(jī)組40%～50%額定負(fù)荷區(qū)間內(nèi)的燃燒調(diào)整即磨煤機(jī)出口風(fēng)粉速度調(diào)平與標(biāo)定、風(fēng)煤比調(diào)整試驗(yàn)、加載力調(diào)整試驗(yàn)、磨出口溫度調(diào)整試驗(yàn)、磨投運(yùn)方式調(diào)整試驗(yàn)、鍋爐配風(fēng)調(diào)整試驗(yàn)、運(yùn)行氧量調(diào)整試驗(yàn)、二次風(fēng)門(mén)優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)[1]。200 MW負(fù)荷下穩(wěn)燃試驗(yàn)、負(fù)荷變動(dòng)試驗(yàn)。

3 試驗(yàn)注意事項(xiàng)

深調(diào)全過(guò)程中密切監(jiān)視火檢信號(hào)及火焰電視，如有火檢波動(dòng)則停止降負(fù)荷，經(jīng)調(diào)整火檢信號(hào)穩(wěn)定后再繼續(xù)降負(fù)荷。當(dāng)燃燒有明顯減弱的趨勢(shì)時(shí)，如氧量明顯上升，主汽壓下降較快，爐膛壓力波動(dòng)達(dá)到±200 Pa，火焰有閃爍現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)投油穩(wěn)燃，然后通過(guò)減小磨煤機(jī)一次風(fēng)量、提高磨煤機(jī)出口溫度，增加磨煤機(jī)加載力、提高磨煤機(jī)出力等措施進(jìn)行穩(wěn)燃。當(dāng)爐膛壓力波動(dòng)超過(guò)±500 Pa，且有明顯的滅火征兆時(shí)，嚴(yán)禁投油穩(wěn)燃，防止滅火放炮。機(jī)組深調(diào)期間如果磨煤機(jī)火檢波動(dòng)，應(yīng)將燃燒器擺角維持在水平位置。

低負(fù)荷或燃燒不穩(wěn)定時(shí)盡量避免磨煤機(jī)啟停操作，減少擾動(dòng)，必須進(jìn)行制粉系統(tǒng)啟停時(shí)，應(yīng)在鍋爐工況穩(wěn)定時(shí)或投油助燃后進(jìn)行。精細(xì)化調(diào)整鍋爐燃燒系統(tǒng)，保證合適的煤粉細(xì)度、過(guò)量空氣系數(shù)，保證充分燃燒，嚴(yán)防尾部煙道發(fā)生二次燃燒的惡劣事件。加強(qiáng)對(duì)制粉系統(tǒng)的監(jiān)視調(diào)整，防止斷煤、堵磨。低負(fù)荷情況下加強(qiáng)空預(yù)器吹灰，保證空預(yù)器扇形板正常投入，加強(qiáng)鍋爐金屬壁溫監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)異常立即停止試驗(yàn)，查明原因并消除隱患后方可繼續(xù)試驗(yàn)。如果一次調(diào)頻變化率較大，應(yīng)防止鍋爐主控指令突然大幅降低，煤量劇減，鍋爐燃燒不穩(wěn)，必要時(shí)可切除一次調(diào)頻、AGC。如果爐膛負(fù)壓達(dá)到鍋爐MFT動(dòng)作值但保護(hù)拒動(dòng)且爐膛壓力波動(dòng)幅度繼續(xù)增大，應(yīng)立即手動(dòng)MFT[3]。當(dāng)爐膛己經(jīng)滅火或己局部滅火并瀕臨全部滅火時(shí)，嚴(yán)禁投油。鍋爐滅火后，要立即停運(yùn)輕油系統(tǒng)及確認(rèn)制粉系統(tǒng)全部停運(yùn)，嚴(yán)禁用爆燃法恢復(fù)燃燒，重新點(diǎn)火前必須對(duì)鍋爐充分通風(fēng)吹掃。

4 試驗(yàn)過(guò)程

負(fù)荷330 MW時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)每臺(tái)磨煤機(jī)4個(gè)出粉管可調(diào)縮孔來(lái)保證各出粉管風(fēng)速一致，保持在30 m/s。做配平試驗(yàn)時(shí)一定要保證單臺(tái)磨煤機(jī)的風(fēng)量、加載力、分離器頻率、給煤機(jī)煤量不變。找到每臺(tái)磨煤機(jī)的最佳運(yùn)行工況，保證燃燒穩(wěn)定。試驗(yàn)前修改鍋爐對(duì)應(yīng)的邏輯。降負(fù)荷至300 MW以下時(shí)，負(fù)荷率改至11 MW/m，投入空預(yù)器連續(xù)吹灰。并且投入鍋爐暖管系統(tǒng)，并將儲(chǔ)水箱至一級(jí)減溫水系統(tǒng)電動(dòng)門(mén)、調(diào)門(mén)打開(kāi)（暖管系統(tǒng)投入完成的標(biāo)志為儲(chǔ)水箱液位不漲，暖管系統(tǒng)溫度維持緩慢上升狀態(tài)至≥250 ℃穩(wěn)定）。暖管系統(tǒng)入口手動(dòng)門(mén)開(kāi)啟半圈手動(dòng)節(jié)流，控制最小流量。如果期間過(guò)熱度正常的情況下，儲(chǔ)水箱液位>3 m，則關(guān)閉暖管系統(tǒng)電動(dòng)門(mén)。嚴(yán)密監(jiān)視中間點(diǎn)過(guò)熱度在10 ℃～40 ℃，嚴(yán)防過(guò)熱度過(guò)低，儲(chǔ)水箱水位高鍋爐MFT動(dòng)作。

加強(qiáng)監(jiān)視汽輪機(jī)上下缸溫差、脹差、軸向位移等主要參數(shù)的變化，發(fā)生異常變化時(shí)立即停止試驗(yàn)，調(diào)整正常后方可繼續(xù)試驗(yàn)。盡量保持下層磨煤機(jī)集中運(yùn)行，至少維持連續(xù)3臺(tái)及以上制粉系統(tǒng)運(yùn)行，最好為A+B+C制粉系統(tǒng)運(yùn)行方式，出力均勻分配，保證鍋爐燃燒中心集中。當(dāng)給煤機(jī)出力過(guò)低時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意切換為2臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行方式，以保證燃燒器煤粉濃度。首次在低負(fù)荷工況下制粉系統(tǒng)啟停時(shí)，應(yīng)在鍋爐工況穩(wěn)定時(shí)或投油助燃后進(jìn)行。加強(qiáng)對(duì)燃燒系統(tǒng)的監(jiān)視調(diào)整，總風(fēng)量要按照規(guī)程參照經(jīng)濟(jì)氧量上限控制，一、二次風(fēng)量配比要適當(dāng)，一次風(fēng)量不宜過(guò)大，要保證一定的煤粉濃度，一、二次風(fēng)壓要同步調(diào)整。根據(jù)曲線，控制二次風(fēng)/爐膛差壓合適。機(jī)組負(fù)荷在300 MW以下時(shí)逐漸緩慢退出一臺(tái)汽泵，保持3 000 rpm備用，操作過(guò)程中嚴(yán)密監(jiān)視煤水比和給水流量。將機(jī)組輔汽由四抽供氣自動(dòng)切為冷再供汽，確保輔助蒸汽壓力不低于0.75 MPa，確保輔汽溫度>300 ℃，如果輔汽聯(lián)箱壓力低，則適當(dāng)關(guān)小鍋爐一、二次暖風(fēng)器汽源調(diào)門(mén)開(kāi)度。

解除機(jī)組AGC，第一階段降負(fù)荷至264 MW，第二階段降負(fù)荷至200 MW，檢查總煤量、給水量下降，水煤比保持不變。負(fù)荷降至220 MW時(shí)將軸封供汽逐漸倒至輔汽接帶。降負(fù)荷至30%以下時(shí)，主汽閥采用單閥控制方式，負(fù)荷繼續(xù)下降時(shí)給水流量會(huì)低于MFT動(dòng)作值552.7 t/h，試驗(yàn)前要將給水流量保護(hù)定值修改為450 t/h，給水流量下降過(guò)程中加強(qiáng)對(duì)水冷壁壁溫的監(jiān)視，如水冷壁短時(shí)間內(nèi)上升超過(guò)20 ℃或水冷壁壁溫達(dá)到450 ℃，應(yīng)停止試驗(yàn)。降負(fù)荷過(guò)程中過(guò)熱度不得低于12 ℃。注意爐膛出口煙溫低于500 ℃時(shí)，根據(jù)溫度變化率暫停機(jī)組深度調(diào)峰。深度調(diào)峰期間總風(fēng)量不低于900 t/h時(shí)，如需降低風(fēng)量應(yīng)緩慢操作。如果尾部煙道發(fā)生輕微二次燃燒，排煙溫度不正常升高20 ℃以內(nèi)時(shí)，應(yīng)立即檢查各段煙溫，判斷二次燃燒部位并投入連續(xù)吹灰。如果尾部煙道發(fā)生嚴(yán)重二次燃燒并威脅設(shè)備安全時(shí)應(yīng)立即停爐。停爐后停運(yùn)送、引風(fēng)機(jī)，保持空預(yù)器運(yùn)行，密閉各風(fēng)煙檔板并連續(xù)對(duì)空預(yù)器吹灰。待二次燃燒現(xiàn)象消除，煙道溫度不再上升并穩(wěn)定下降時(shí)，可以緩慢調(diào)節(jié)風(fēng)、煙檔板，進(jìn)行必要的通風(fēng)冷卻和吹掃。

在200 MW時(shí)由于給水量較低，一定要監(jiān)視好各受熱面壁溫。防止壁溫超限。如璧溫上漲明顯應(yīng)采取降低過(guò)熱度或調(diào)整給水量偏置等方式進(jìn)行調(diào)整。深度調(diào)峰期間，給水流量的調(diào)整應(yīng)緩慢進(jìn)行，防止給水流量大幅波動(dòng)。磨煤機(jī)的風(fēng)煤盡量不變，觀察各磨煤機(jī)的火檢，煤量下降過(guò)程中，磨煤機(jī)的風(fēng)量可手動(dòng)控制，盡量靠近試驗(yàn)前煤量和風(fēng)量的試驗(yàn)比例，提高出口溫度。加載力調(diào)整不但要參考煤量，還要參考石子煤的排放和磨煤機(jī)的振動(dòng)。一定要監(jiān)視好磨碗差壓，防止堵磨。分離器頻率盡量保持不變，根據(jù)試驗(yàn)前煤粉細(xì)度的要求設(shè)定分離器頻率。負(fù)荷264 MW穩(wěn)定一段時(shí)間后，繼續(xù)向200 MW降，此時(shí)一定要監(jiān)視磨煤機(jī)的火檢，當(dāng)一臺(tái)磨煤機(jī)的火檢開(kāi)關(guān)量消失后立即投油穩(wěn)燃。由于此時(shí)給水量比低，應(yīng)退出一臺(tái)汽泵運(yùn)行并保持3 050 r/m備用。在退汽泵的過(guò)程中要監(jiān)視運(yùn)行汽泵的流量在290 t/h以上。防止汽泵給水流量低于290 t/h再循環(huán)開(kāi)度小于85%導(dǎo)致汽泵跳閘。

降負(fù)荷至200 MW過(guò)程中，根據(jù)磨煤機(jī)出力調(diào)整二次風(fēng)門(mén)（20 t/h～50 t/h給煤量對(duì)應(yīng)30%～50%的小風(fēng)門(mén)開(kāi)度），將未投運(yùn)的制粉系統(tǒng)二次風(fēng)門(mén)關(guān)至10%。僅油槍投入時(shí)，燃油二次風(fēng)門(mén)AB、CD開(kāi)度為40%。低負(fù)荷為維持二次風(fēng)差壓，盡量將高低位燃盡風(fēng)開(kāi)度關(guān)小，逐漸將燃盡風(fēng)關(guān)小至10%，將二次風(fēng)差壓提高至0.6 kPa以上。如脫硝煙溫降低至300 ℃，應(yīng)停止降負(fù)荷，增加燃料調(diào)整燃燒或提高火焰中心提高煙溫，待煙溫回升后再繼續(xù)降負(fù)荷。

機(jī)組深度調(diào)峰期間控制主、再熱汽溫在550 ℃以上，如汽溫降低至550 ℃以下時(shí)保持機(jī)組負(fù)荷穩(wěn)定，調(diào)整恢復(fù)主、再熱汽溫至550 ℃以上再繼續(xù)降負(fù)荷，在汽溫降低時(shí)嚴(yán)密監(jiān)視汽輪機(jī)振動(dòng)、膨脹、差脹和軸向位移等各項(xiàng)參數(shù)。降負(fù)荷過(guò)程中要監(jiān)視好一次風(fēng)壓，必要時(shí)增開(kāi)備用磨一次風(fēng)通道，防止一次風(fēng)機(jī)發(fā)生搶風(fēng)和失速。低負(fù)荷工況中，機(jī)組單側(cè)二次風(fēng)量200 t/h～300 t/h，因測(cè)點(diǎn)設(shè)備特性，處于低流量時(shí)檢測(cè)不到流量，有可能由300 t/h跳變?yōu)?，導(dǎo)致風(fēng)量低觸發(fā)MFT。應(yīng)提高機(jī)組風(fēng)量，避開(kāi)測(cè)量死區(qū)，將增加的風(fēng)量由燃盡風(fēng)處排入爐膛。降負(fù)荷過(guò)程中應(yīng)控制分離器壓力維持在13.5 MPa（±0.2MPa）。

凝結(jié)水泵最低轉(zhuǎn)速不低于850 rpm，凝結(jié)水泵出口壓力不低于1.0 MPa，當(dāng)凝泵出口流量接近400 t/h時(shí)，開(kāi)啟凝結(jié)水泵再循環(huán)調(diào)門(mén)保證流量>400 t/h。凝結(jié)水泵轉(zhuǎn)速或出口壓力接近下限時(shí)，及時(shí)將凝泵變頻調(diào)節(jié)除氧器水位切手動(dòng)，利用除氧器上水調(diào)門(mén)調(diào)節(jié)除氧器水位。在此期間確保凝汽器、除氧器水位正常。鍋爐一、二級(jí)低溫省煤器投入時(shí)保證低溫省煤器凝結(jié)水壓力不低于0.7 MPa，利用低溫省煤器旁路調(diào)門(mén)進(jìn)行調(diào)節(jié)，二級(jí)低溫省煤器出口煙溫降至103 ℃以下時(shí)，停運(yùn)低溫省煤器增壓泵。提高低溫省煤器系統(tǒng)凝結(jié)水側(cè)壓力>0.7 MPa，關(guān)閉低溫省煤器至6號(hào)低加進(jìn)、出口電動(dòng)門(mén)，啟動(dòng)一、二級(jí)低溫省煤器再循環(huán)泵，減小深調(diào)期間煙溫過(guò)低帶來(lái)的低溫腐蝕且防止一、二級(jí)低溫省煤器內(nèi)部汽化，見(jiàn)表1[1]。

不同的總?cè)剂狭浚瑢?duì)應(yīng)不同的總風(fēng)量，總風(fēng)量過(guò)低會(huì)導(dǎo)致火檢波動(dòng)、燃燒不穩(wěn)等一系列問(wèn)題，主控與總風(fēng)量要匹配調(diào)節(jié)見(jiàn)表2。

給水調(diào)節(jié)，主要依據(jù)因素有機(jī)組負(fù)荷、過(guò)熱度、主再熱蒸汽溫度，防止煤多水少導(dǎo)致受熱面超溫，防止煤少水多使汽水分離器出口溫度降到471 ℃觸發(fā)鍋爐MFT，給水控制見(jiàn)表3。

鍋爐主控最終體現(xiàn)的是總煤量，總煤量不能快加、快減，總煤量過(guò)調(diào)會(huì)引起過(guò)熱度正向和變化率加快，不及時(shí)控制會(huì)導(dǎo)致受熱面超溫，總煤量調(diào)節(jié)滯后會(huì)引起主再熱蒸汽溫度長(zhǎng)時(shí)間過(guò)低，影響機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。負(fù)荷指令對(duì)應(yīng)鍋爐主控指令函數(shù)見(jiàn)表4。

自動(dòng)控制最小值。為防止過(guò)調(diào)，機(jī)組給水流量、一次風(fēng)壓、總風(fēng)量、單臺(tái)磨煤機(jī)出力、總煤量、一次風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)需要設(shè)置最小值?？傦L(fēng)量下限設(shè)定為600 t/h。給水流量下限修改為500 t/h，MFT值由552.7 t/h改為450 t/h，單臺(tái)磨煤機(jī)最小出力為15 t/h。一次風(fēng)壓下限值為6 kPa。總煤量下限為85 t/h。送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉最小20%，一次風(fēng)機(jī)動(dòng)葉20%，引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉5%。

參考文獻(xiàn)

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