基于靈活性改造的600 MW 超臨界燃煤機組深度調峰技術分析

畢曉祥

（國家電投集團東北電力有限公司本溪熱電分公司，遼寧 本溪117000）

1 600 MW 超臨界燃煤機組簡介

電廠一期引進2×600 MW 燃煤火力汽輪發電機組，鍋爐為東方鍋爐廠引進技術生產的超臨界參數與變壓運行鍋爐，結構為單爐膛、一次中間再熱以及前后墻對沖燃燒方式。機組的額定功率為660 MW，發電機額定容量為733.3 MVA，額定功率因數0.9，連續最大輸出功率為700 MW。該機組具有理想的性能優勢，能滿足電廠的日常運行生產要求。

2 600 MW 超臨界燃煤機組深度調峰需要面臨的問題

2.1 運行風險

若機組長期處于低負荷的運行狀態，且各段抽汽壓力低，使各個相鄰段蒸汽壓力差逐漸降低，致使高壓與低壓加熱器之間的疏水壓力差下降，這一情況所引發的直接后果是輸水動力不足[1]。假設上級加熱器的水位低，會導致疏水調閥開度逐漸下降，雖然可以滿足水位要求，但是疏水調閥開度下降又會造成加熱器水位上升，進而加大了調度，最終形成了一個循環。在這個過程中疏水調閥的調節過程是緩慢的，期間可能無法適應水位快速變化的要求，最終出現疏水不穩等情況，造成加熱器內的水位波動，引發運行風險。

2.2 經濟效益

對于發電企業而言，影響企業經濟效益的關鍵指標是汽輪機的熱耗以及鍋爐運行效率等，在正常設備運行環境下，當鍋爐的負荷約為75%時，整個設備的運行效率最理想[2]。但是在深度調峰技術的影響下，設備的運行效率會進一步下降。造成這一情況的主要原因為鍋爐內的溫度降低，受燃燒不充分影響，機組會出現嚴重的熱量損失。而相對應的，隨著負荷下降，汽輪機所產生的熱耗也會逐漸增加，導致循環效率不高。由此可以認為，受深度調峰技術的影響，電廠會出現資源浪費的問題，影響了最終經濟效益。

2.3 環境保護

近些年環境保護已經成為社會各方關注的重點問題，而發電廠應該在環境保護中發揮自己的作用。現階段中國的電廠都配備了脫硫設施，并且積極開展鍋爐尾部受熱面改造的工作，這種情況在一定程度上減少了氮氧化物以及二氧化硫的排放量。而深度調峰技術會導致機組的負荷下降，導致污染氣體的濃度略有上升，但是整體上符合國家的排放標準。也有研究認為，雖然深度調峰技術對環境的影響不明顯，但還是需要預防各類潛在環境問題的發生[3]。

3 基于靈活性改造的深度調峰技術研究

3.1 基本改造原則

針對600 MW 超臨界機組進行分析后，考慮發電機的穩定運行對相關參數提出了詳細的技術要求。本文案例中所介紹的鍋爐帶有脫硝裝置，并通過平行擋板來調節，最終實現了固態排渣與通風的同步進行。在改造期間，設計中所使用的燃燒物為山西潞安貧煤與晉城無煙煤，結合相關實驗，計算出煤的發熱量達到22 600 kJ/kg 的情況下，實際燃料消耗物為238.1 t/h。

靈活性改造時所設計的調溫方式為：過熱氣溫調節中間點溫度，一級、二級減溫水配合調整，在熱汽溫通道，用放置在尾部煙道的調溫煙氣擋板來調整問題。在鍋爐運行期間，通過帶基本負荷并參與調峰方式，并結合發電廠的具體運行要求來優化制粉系統。該系統整體性能滿意，滿足設備的運行要求。

3.2 具體措施

3．2．1 煙風系統

深度調峰前，檢查鍋爐形態，在確認“鍋爐風量小于等于25%，負荷大于30%，三取二”的動作保護退出；在機組負荷下降至300 MW 情況下，可以退出機組的CCS（協調控制系統），并實現引風機與一次風機聯調；當引風機頻率下降至30 Hz 后，不需要再次調整引風機；而隨著機組負荷進一步下降，當低至200 MW 情況下，1 號爐的送風機動葉最低下降至8%，維持送風機的出風口風壓控制在1.2～1.3 kPa，期間可以適當降低停運磨對應的二次風門開度，確保投運磨層二次風箱在壓力在0.35 kPa 以上運行；在條件允許的情況下，需要進一步調整引送風機以及一次風機，需要同時控制2 臺風機均勻的出力，這樣能夠避免風機出現喘振以及失速等問題，通過監測風機的軸承溫度變化以及振動情況，避免風險事件發生。

而在實際上，當機組的負荷下降至250 MW 左右時，工作人員需要根據安全運行要求來監測系統的運行情況，依靠機組自身的空預器密封間隙來調整設備，確保空預器能夠與設備正常配合，在掌握數據變化的基礎上，針對電流異常以及電流擺動等采取應對措施，并適當調整空預器位置。

運用了YOLO模型中的回歸思想進行目標區域的獲取，將人臉檢測問題轉化為單個回歸問題，并將改進后YOLO模型用于ATM機上的目標人臉區域定位，大大提升了檢測的速率。改進的YOLO模型訓練步驟主要如下：

3．2．2 制粉系統

在深度調峰期間，制粉系統防爆以及防燒粉管、燃燒器等都容易出現安全問題，因此需要工作人員密切觀察鍋爐內的運行狀態，包括爐膛負壓、著火情況等，將爐膛負壓波動控制在±100 Pa 水平下，若發現火焰出現閃爍等情況可以考慮投油助燃。同時為了避免調門波動而造成燃燒調節的大幅度波動，可以通過滑壓方法將負荷維持在滿意水平下，一般燃燒調節幅度不應過大，盡量緩慢降低。

而考慮到煤種的特殊性，機組的運行負荷未達180 MW情況下維持在100～250 t/h，此時為了確保燃燒穩定性，可以考慮適當降低下層磨處理情況，其中2 臺磨的出力應大于40 t/h，中層磨維持在較低水平下處理，在3 臺磨的聯合配合下，保證磨粉管一次風速不超過30 m/s。

3．2．3 給水系統

給水系統需要密切監測汽溫調節系統與水調節系統運行的穩定性，嚴禁出現氣溫驟降以及超溫、缺水等問題；期間根據機組的運行狀態，在負荷下降至300 MW 時，機組的運動負荷會隨著運行狀態變化，在經歷主、再熱汽溫變化后，繼續觀察機組運行狀態；而當負荷下降至180 MW 情況下，可以將主、再熱氣溫控制在550 ℃情況就可以基本滿足機組運行要求。若發現降低負荷難等問題，可以適當改善機組的真空水平，這樣能夠強化耗氣量水平。而當機組負荷下降至180 MW 之后，361 閥開啟的開啟容易受到分離器出口壓力以及主汽壓力的邏輯閉鎖限制，并且由于低負荷環境下會影響給水，導致鍋爐水罐壓力變化而出現斷水等情況。一般情況下，在改善主給水旁門路后，逐漸調整主給水電動門，電動門維持15%的開度即可，將給水量控制在500～600 t/h。

而當2 臺小機轉速約為3 000 r/min，在氣泵再循環門全部打開的情況下，主給水旁門路關閉至35%以下依然無法保證過熱度的情況下，通過開啟高低壓旁路將壓力控制在8 MPa 左右，這樣不僅能夠滿足361 閥的開啟條件，也能維持理想的給水量，確保鍋爐在濕態環境下運行。

3.3 注意事項

向調度申請之后，在機組深度調峰期間，將機組設備減負荷至280 MW 時，可解電平自動控制、協調控制后，將鍋爐從主控手動轉變為設備主動自動化控制模式（機跟隨方法），期間通過手動的方法逐步減少煤炭用量，并繼續降低負荷至240 MW；采用電平自動控制降低負荷時，減負荷率在直接下降至4 MW/min 以下水平后緩慢進行。機組在進行加負荷與減負荷的相關操作時，應該關注蒸汽過熱度以及主汽壓力的變化，在發現過熱度降低的情況下，進一步調整中間點溫度燃料，通過補償以及暫時停止減荷載等手段進行處理，確保過熱度大于等于2 ℃；此外，將主汽壓力與給水壓力的差值控制在一定水平內，保障鍋爐的上水情況滿意。

當褐煤磨煤機保持低負荷運行的狀態下，減少運行期間的冷一次風量，確保風量在分離器出口的溫度維持在40～45 ℃水平，通過降低通風量的方法，且二次風門時刻處于關閉狀態。保證備用磨煤機能夠隨時在準備的情況下啟用，若發生磨跳閘故障的情況，隨時準備啟用備用設備。當負荷下降至300 MW 以后，需要進一步觀察氣泵的流量變化，而考慮到給煤量減少的情況，依然需要將水煤比控制在理想水平下。

4 效果評價

該電廠機組做深調負荷試驗后，機前壓力為15.6 MPa，燃煤量為160 t，給水量維持在660 t。通過試驗，機組的運行安全性得到保證，負荷下降至240 MW 之后，機前壓力維持在14.5 MPa，水煤比控制在3.7，汽溫的各個環節保持額定，并且隨著多次操作，機組的運行安全得到保障，多次配合最終順利完成調峰任務，取得了預期效果。

5 結束語

本文介紹的靈活性改造600 MW 超臨界燃煤機組深度調峰技術具有可行性，相關技術安全、有效，因此值得進一步推廣。