深度调峰时火电机组安全运行的相关问题探讨

深度调峰时火电机组安全运行的相关问题探讨

张鹏宇

（内蒙古大唐托克托发电有限责任公司，内蒙古 托克托 010206）

摘要：随着人们用电需求的日益增长，普通的50%的调峰已经不能满足人们正常的生活和生产，因而，对火电机组的调峰能力进行深挖具有一定的现实意义，从过往的经验来看，在深度调峰的过程中，火电机组安全运行方面会受到各个因素的干扰，本文立足于深度调峰时火电机组安全运行的相关问题，提出了解决问题的对策，一方面，希望能给同领域的研究者带来一些工作的新思考；另一方面，希望能促进火电机组的安全运行管理的进步，进而更好的满足人们日常生活和生产的用电需求。

关键词：火电机组安全运行；深度调峰；相关问题；解决对策

引言：

受到特高压交流电以及直流电的广泛应用，电网结构早已有所变化，尤其是近些年来一些光能、风能等接入了电网，且人们的用电方式也发生的变化，使得我国电网中具有明显的谷差，所以火电机组在调峰的时候面临着越来越多的困难，在某种程度上，新的电网结构改变了调度的方法。客观来看，如果电网长时期的处于低负荷的运行状态，就必须通过深度调峰来消化新能源和特高压输电的电量。那么，在深度调峰的过程中，我们应当如何确保火电机组的安全运行呢？本文将围绕着这个问题进行探讨，希望能给大家带来一定的借鉴意义。

一、在深度调峰时火电机组安全运行的相关问题

（一）关于炉内受热面的问题

在深度调峰的过程中，机组会处于低负荷的燃烧状态，在这种状态下煤量和返灰就会失衡，一旦二者失衡，换热管道受热就会不均匀，管道的部分平面就会出现局部快速升温的情况，那么锅炉整体受热就会不均匀，锅炉整体受热不均匀就会使得炉内的局部管壁出现过热的状态，如果炉内水冷壁局部长时间处于持续过热状态，锅炉就可能会出现爆管[1]。

锅炉在低负荷的运行状态下还会影响锅炉的排烟温度，如果锅炉长时间的处于低负荷的状态下炉膛尾部过热器及低温再热器可能会被低温腐蚀，因为锅炉的低温腐蚀一般是由酸性物质引起的。首先，在燃煤时会产生二氧化碳，在遇到水后会形成碳酸，但是由于碳酸是一种非常容易挥发的物质，因此常常不能受到人们的重视，最终使锅炉尾部受到严重的低温腐蚀。但是，碳酸的腐蚀只是低温腐蚀的一方面，锅炉尾部的低温腐蚀主要还是硫酸以及三氧化硫的腐蚀。在煤中含有大量的硫，燃烧后会形成二氧化硫，经过与锅炉内的氧气反应，形成三氧化硫，再与水蒸气结合生成含有硫酸的雾气，当这种雾气的露点增大升高，并且受热面壁的温度低于露点时，这种雾气就会液化成硫酸，附着在金属管壁上，对其进行腐蚀在低负荷运行的过程中，蒸汽的流量会降低，其会和管壁内部的流量相互作用，在二者相互作用下，锅炉内部的换热会不均匀，就形成了腐蚀。长时间的受热不均会形成局部的温度过高，也会产生爆管[2]。

在深度调峰的过程中，想要确保火电机组的稳定燃烧，空气动力场就不能过高，风量过低可能会造成煤粉在炉内不完全燃烧，不完全燃烧产生的CO等可燃物，会被气流携带至空气预热器系统及除尘系统内沉积，由此引起预热器系统高温，产生结皮及堵塞；同时，会导致引风机入口温度高，而使叶片变形、结皮和振动加剧等。除此以外，炉膛的在负压的状态下会出现持续性的震动，烟道堆积的灰尘很有可能被震垮，震垮的灰落在锅炉上，可能造成锅炉灭火。不完全燃烧产生的可燃物质会在引风机内沉积，当达到一定程度时就会燃烧甚至发生爆炸事故。

（二）关于直流炉水动力的安全问题

汽包炉一般没有关于水动力的安全运行的问题，直流锅炉是靠锅炉给水泵的压头一次性强制流动通过给水管道、省煤器、水冷壁及汽水分离器，水的加热、蒸发、过热之间没有固定的分界，这样就是直流炉的水冷壁安全方面存在比较突出的两个问题：水动力不稳定和传热恶化。在深度调峰的状态下运行人员需要关注的是，当负荷出现了变化，运行人员应调整给水压力，避免给水压力不足导致给水流量低，锅炉MFT动作跳闸。如果处于深度调峰的状态下的负荷变化的比较快，那么锅炉内部的省煤器可能会因为给水压力低，水煤比不平衡出现汽化的现象[3]。

在深度调峰的状态下超临界的直流炉在火电机组整体负荷30%BMCR时，省煤器进口的水流量就会和保护定值逐渐地接近，也就是说锅炉内部的水动力情况不容乐观，如果此时锅炉内部的局部受热没有得到改善，那么就会出现爆管的现象；而且在深度调峰的状态下，磨煤机投运组合会让锅炉内部热量的密度快速的增加，进而将管壁的温差逐渐地拉大。

（三）关于燃烧器与制粉系统的配合问题

火电机组在正常工作的时候，如果接收了来自深度调峰的调度指令，应当将火电机组调到确保机组可以正常安全运行的最小负荷，在调节负荷的过程中一定要确保制粉系统的安全，现阶段火电机组燃烧器和制粉系统如果长时间的处于低负荷运行过程当中，会影响系统的安全运行。如果燃烧器与制粉系统配合度存在问题就会致使运行的环境更加恶劣。控制的难度进一步的增大以及降低自动化的程度。从某种意义上来分析，如果二者的配合度不高，这一定会给火电机组的安全运行带来一定的负面的影响

[4]。

二、解决深度调峰时火电机组安全运行的相关问题的措施

（一）解决炉内受热面安全问题的措施

火电机组在深度调峰的过程中负荷会始终保持在比较低的水平，负荷长时间的在较低的水平相关的工作人员要再一次的计算锅炉受热面能够承担的壁温的安全性，也要再一次的评估拉裂风险的等级。在火电机组整体负荷降低的情况下，有烟气的一侧以及受热面的工质一侧的偏差会进一步的拉大，那么锅炉内部的局部受热面的温度会进一步的增高。基于此，相关的工作人员要在确保受热面附近温度安全的基础上，再一次的对避免的报警程序进行完善，报警系统在低负荷的状态下重点琢磨锅炉的整体压力和温度的升高或者降低，工作人员要适当调整报警系统的相关功能，最好可以达到能够提前对锅炉内部的温度提前进行调节。相关的工作人员可以定期增加水平方向烟气通道的风速，这可以有效的解决烟道内部积灰的问题，如果外部的风向出现了明显的变化，相关的工作人员要及时对积灰的情况进行查询，可根据相关的标准和规范来采取有效的措施，可以避免烟灰出现垮塌而熄灭锅炉内的火焰。

（二）解决直流炉水动力安全问题的措施

在深度调峰的过程中解决直流炉水动力安全问题的主要对象是超临界直流炉。首先，要根据直流炉水动力实际的施工情况再一次的计算循环水的流速以及水动力的停滞状态，可以让锅炉内部的受热面保持在一个可靠的温度，然后再计算汽水系统承受的所有压力，基于此算出压力损耗值，在选择最科学的水压泵头；相关的工作人员应当给直流炉颞部的分离器工质的过热程度足够的关注度，如果在深度调峰时负荷出现了急剧的变化，要平衡投入水和燃料的速度，让燃水比在合理的状态之内；还要定期对省煤器进行检查，避免省煤器装置进口处的工质出现汽化[5]。

（三）关于脱硫装置安全运行的措施

在深度调峰的状态下，如果机组锅炉的脱硫装置不能正常的运行，那么火电机组就会产生环保等相关问题。因而在该状态下一定要确保脱硫装置的安全运行。如果火电机组运行的状态负荷相对较低，那么要从脱销装置入口处烟气的温度入手，然后进一步增强宽温催化器的负荷。现阶段常用的方法主要分为以下几种：可以将脱硫装置里面的省煤器分级布置、可以加宽脱硫装置末尾的烟气旁路、也可以把锅炉里面的热水循环放到脱硫装置中省煤器的入口区域。上述的几种方法能够使烟气的温度增强，只有烟气温度升高到一定温度的时候脱硫装置内部催化剂活性降低的问题才能被有效避免。火电机组运行在实际的工作中，在深度调峰的状态下可以根据火电运行的实际情况采取相关的措施。

三、关于深度调峰时火电机组安全运行的案例

下文对600MW火电机组的深度调峰能力进行了系统的探讨，以供给大家提供参考。

（一）机组情况

研究对象为2*600MW燃煤汽轮机发电组，汽轮机是直接冷凝汽式汽轮机，发电机是三相交流阴极式同步发电机，锅炉为封闭Ⅱ型汽包炉，设置六台中速磨煤机，2台等离子拉弧设备。

（二）煤质影响分析

该运行的机组使用煤种具有水分少和高挥发的优势，但是受到准煤来量少以及600MW火电机组需要频繁调峰的影响，汽轮发电机组长期被稳燃问题困扰，现拟定两种深度调峰的手段对其进行调整，第一种，给A磨煤机配备高热值、高挥发分的标准煤，第二种，将单机负荷降低到240MW以下，使用油枪来给锅炉底层助燃。

（三）深度调峰的基本方法

想要确保600MW火电机组的深度调峰得以实现，在实际工作的时候，可以遵循负荷分配原则，如果机组的燃煤煤质相对较差可以使用等离子拉弧点火，燃煤煤质较高的机组可以将负荷控制在240MW以上。此外，要确保标准煤分区堆放，确保其热值达到18000KJ/kg，锅炉不应当掺烧褐煤。相关的工作人员要加强巡检的次数，要确保输煤皮带、斗轮机以及翻斗车始终处于可靠的备用状态。

（四）深度调峰的具体方法

首先，接到了深度调峰任务以后，相关的工作人员要对捞渣机的运行情况进行检查，确保压风机能够稳定的运行，要按照深度调峰的需求使用科学的配煤方式，当引风机的出口压力高于-400pa时，应立即上报。

然后，在600MW正式进行深度调峰以前，要脱离机组协调系统，使用手动方式调整机、炉，引风机出口压力应当控制在-300pa和-400pa之间，

其次，在600MW深度调峰的期间，要求确保3台以上的磨煤机持续的运行，如果总煤量每小时低于150吨时，应该停运第四台磨煤机。

最后，如果锅炉的负荷低于210MW要使用离子拉弧形设备来稳定燃烧，要加强对磨煤机的监控，时刻注意燃烧情况和炉膛负压的变化。

（五）总结分析

首先，600MW的火电机组当双机组负荷超过50%BMCR最低稳燃负荷时候可以参与深度调峰，但是长时间最低负荷运行可能会引起风机戗风的问题。

然后，600MW火电机组自从参与深度调峰以来在50%BMCR负荷运行下即使没有进行投油，也没有发生过锅炉灭火事故，由此可见，600MW火电机组深度调峰可以确保安全运行。

此外，经过科学的计算发现，深度调峰机组也同样具有经济性。

结束语：

在经济迅速发展的背景下，人们的用电需求逐年增加，这使得人们的用电结构也变得复杂化，基于此，必须在火电机组运行的过程中进行深度调峰，这样才能满足人们正常的生活和生产的需求，在进行深度调峰的过程中势必会遇到影响机组安全运行的情况，相关的工作人员应当针对存在的问题采取有效的措施，本文对存在的问题进行了阐述，并且给出了解决的措施，希望能给同领域的研究者带来参考，进而让处于深度调峰的火电机组也能安全、平稳地运行。

参考文献：

[1]孙晓东,姜东娇,任益,邵毅.超临界火电机组深度调峰时给水系统控制方法改进[J].东北电力技术,2022,43(08):21-23.

[2]胡嘉立.深度调峰时火电机组安全运行的相关问题分析[J].新型工业化,2022,12(06):31-34+39.

[3]强均.600MW超临界火电机组不投油深度调峰技术分析[J].设备管理与维修,2021(20):110-112.

[4]许大通.超超临界燃煤发电机组深度调峰价值工程及运行策略研究[D].东南大学,2021.

[5]祁乐,陈标,江平,赵燃,高小镜.燃煤火电机组提供调峰辅助服务的成本和效益分析[J].电力大数据,2019,22(10):23-29.