电厂深度调峰运行对机组的影响

电厂深度调峰运行对机组的影响

常海强

山西大唐国际临汾热电有限责任公司  041000

摘要：随着电网峰谷差的逐年增加，电网装机容量增长较快，并且新能源装机所占比重较大，而电网用电量的增长却缓慢，火电利用小时数、负荷率下降趋势明显，对节能工作要求更高，在网运行的火电机组厂必然要进行深度调峰。

关键词：深度调峰  汽轮机  锅炉

一、深度调峰的定义及形式要求

深度调峰是受电网负荷峰谷差较大影响而导致各发电厂降出力，发电机组超过基本调峰范围进行调峰的一种运行方式，深度调峰范围超过该电厂锅炉最低稳燃负荷以下。调峰运行机组的下潜更深，启动、负荷变化速率更快，自动调节品质更高。

   为了提高电力系统深度调峰能力，挖掘火电机组深度调峰潜力，促进风电、火电、水电等清洁能源消纳，保障电网安全稳定运行，实现碳达丰碳中和的控制目标，近几年各区域能监局也相继出台了《两个细则》，明确了火电机组参与深度调峰的相关政策和要求，加快煤电调峰运行，优化煤电功能定位，充分发挥保供作用，更多承担系统调节功能，由电量供应主体想电力供应主体转变，提升电力系统应急备用和调峰能力。

二、深度调峰对锅炉的影响

1、低负荷运行时锅炉燃烧稳定性差

   深度调峰时锅炉负荷远低于最低稳定运行负荷，炉膛火焰充满度差，整个炉膛的温度偏低，煤粉浓度不够高，煤粉着火困难，造成火焰的稳定性差，很容易发生灭火。

2、低负荷运行时受热面更容易超温

   锅炉低负荷下炉膛火焰充满度差，存在偏烧情况，工质流量低，水动力特性变差，容易发生受热面超温现象，使锅炉四管提前老化。尤其直流锅炉湿态转干态时受热面超温现象较为突出。因此深度调峰运行的机组需要开展锅炉水动力核算和受热面壁温偏差计算，以及相关的摸底试验，确定锅炉能够安全、稳定运行燃烧。同时锅炉低负荷运行时，过热器、再热器压力下降，管内工质流速降低，而高温蒸汽炉管氧化皮的生长是不可避免的自然过程，这样超温极大加速了氧化皮的生长速度，氧化皮厚度增加与温度有正比例关系。

3、低负荷运行加剧水冷壁结焦及腐蚀

   锅炉长时间低负荷运行，易造成水冷壁大面积结焦，煤价居高不下，电厂配煤掺烧，燃用高硫煤种，含硫量增加，处于环保要求，锅炉低氮燃烧改造后锅炉缺氧燃烧，致使水冷壁处于还原性气氛中，均加剧了水冷壁的高温腐蚀。

4、低负荷运行烟道积灰及空预器堵塞

   低负荷下烟气流速慢，烟温低，烟道易积灰，长时间下去烟气中的可燃物在尾部烟道积累，尾部烟道烟气中氧量过剩较多，为烟道再燃焼创造了条件，而且积灰后负载增加，存在烟道垮塌的风险。低负荷下排烟温度偏低，造成空预器冷端综合温度的下降，再加上过量空气系数较大，容易生成S03，大量的氨逃逸与SO3反应，易造成空预器的堵塞和腐蚀。

三、深度调峰对汽轮机的影响

1、对汽轮机缸温的影响

   机组在不同负荷下运行，高中压主汽门、调门开度以及各级的压降均会发生变化，这样必然会引起通流部分各处温度的变化，抵压通流部分由于进汽温度较低，各监视段温度变化负荷较小，高中压通流部分由于调节汽门节流、压降变化较大的原因，温度会有较大的变化，特别是定压运行，高压调门节流严重的情况下，高压通流部分温度会有很大的下降，会产生很大的热应力，长期频繁深度调峰运行，会产生缸温温差大，汽缸变形等问题。

2、汽轮机末级叶片水蚀

   深度调峰工况下，再热汽温大幅下降以及高真空的原因，低压通流部分蒸汽湿度大幅增加，如果汽轮机末级叶片长期在低负荷工况下运行，叶片根部具有很大的负反动度，在末级叶片末端产生回流团，回流团夹带着水滴撞击在叶片的出汽边上，造成水蚀，长期下去存在叶片损坏的风险。

3、小容积流量运行，影响低压通流部分安全

   深度调峰工况下，随着容积流量的减少，汽流在静叶内挤向根部，而在动叶片内偏向外缘，动叶片根部出现脱硫，进而在喷嘴与动叶外缘间隙产生涡流，鼓风、叶片颤振、抵压末级动叶片出口背弧水蚀等风险明显增加。

4、对热力系统及辅机设备的影响

   深度调峰运行后，四段抽气压力降低较多，可能会出现小汽机出力不足，影响锅炉正常上水的情况，需做好小汽机备用汽源的备用工作，给水泵通流量会达到最小流量动作值，造成给水流量的大幅波动。

四、深度调峰对发电机的影响

当发电机从常规运行转向频繁调峰时，定、转子绕组热膨胀差值将成为发电机深调的主要限制因素。定子铁芯和定子绕组之间热膨胀系数不同，相对速率较快的负荷深度调整引起的温度变化速率也差异较大，造成在发电机铁芯和绕组之间的轴向膨胀和收缩量不一样，产生铜铁膨胀差。机组正常运行时或负荷缓慢调整时定、转子热膨胀差值均在可控范围内，但长期、频繁深调运行可能会因绝缘材料与铜导体膨胀系数不同形成剪切应力，造成二者间的联接破坏，使得铜导体表面的环氧云母绝缘发生分层或脱壳，降低绝缘材料的性能，进而加剧定子绕组的松动。长期、频繁的胀缩会使转子铜线，特别是转子端部顶匝线圈的铜线容易因应力蠕变而发生变形，进而可能发展成匝间短路。

五、结束语

综上所述，当前我国深度调峰已经被广泛普及，但是在深度调峰期间，各种辅助设备和汽轮机可能会出现偏离最初设计工况的现象，对机组运行安全产生不利影响，降低设备使用寿命，需要对深度调峰技术进行深入分析，合理制定深度调峰目标值，对各个环节进行严格管控，确保深度调峰能够稳定运行。

参考文献