超临界大容量火电机组深度调峰对燃煤锅炉安全稳定的影响

刘建

（云南省能源投资集团有限公司，云南昆明 650103）

0.引言

随着社会的不断发展，很多新的科学技术得到应用，促使超临界大容量发电机组出现在火电厂发电之中，在这些发电机组深度调峰时，整个系统会处于一个低负荷运行状态，容易对超临界大容量发电机组经济性、安全性等产生影响。为此，相关工作人员应尽可能了解深度调峰过程对燃煤锅炉能够带来哪些影响，通过详细分析，制订切实可行的应对措施，维护整个发电过程的稳定性。

1.超临界大容量火电机组深度调峰对燃煤锅炉安全性的影响

1.1 锅炉燃烧稳定性

借助于燃煤锅炉执行发电任务，大多数发电厂会选择将燃煤锅炉最小稳定燃烧负荷保持在整体额定负荷的50%上下。但从实际要求中能够看出，深度调峰需要机组燃烧负荷处于40%BMCR时燃烧工况，部分电厂甚至还要求30%BMCR。从这里也能够看出，针对于火电机组的深度调峰，燃煤锅炉的最低运行负荷要比电厂中的最小稳定燃烧负荷低出很多，影响了着火稳定性，一旦燃烧火焰稳定程度降低到某一临界值，极容易出现灭火情况，不利于后续发电工作顺利开展。从其他角度来看，在燃煤锅炉运行时，所呈现出的稳定性与诸多因素相关，如锅炉形状、燃煤品种等。所以说，相关工作人员在执行工作任务时，要时刻确保燃煤锅炉燃烧处于稳定状态，并从多角度着手，制订维护措施。例如，各发电厂可以选择引进一些低负荷燃烧器，并将其应用到燃煤锅炉之中，与此同时，控制好燃煤锅炉内部风量配比，确保能够稳定燃烧[1]。

1.2 氧化皮加剧生成和剥落

纵观整个超临界大容量火电机组深度调峰过程，除了对燃煤锅炉安全燃烧产生影响外，还会对汽水系统安全性带来一定威胁。具体深度调峰操作时，电厂燃烧锅炉中的设备管路外部容易出现高温氧化情况，出现氧化皮，在经历一段时间后，氧化皮会逐渐脱落。为了将该类问题彻底避免，保证燃煤锅炉运行安全，工作人员需做好以下几方面工作：第一，在实际燃煤锅炉运行过程中，为了降低受热面的受热温度，可以将燃烧火焰位置适当降低，深度调峰时，维护蒸汽温度的稳定性，避免由于蒸汽温度大范围波动，加速氧化皮的产生和剥落；第二，当深度调峰工作开始后，工作人员应确保燃烧锅炉水温变化处于合理范围内，一旦波动过大，同样会引发氧化皮问题；第三，为了降低燃煤锅炉在吹灰时受热面积过大，让壁温保持正常状态下，人们需要合理选择燃烧煤的种类，重点关注其灰熔点。在锅炉吹灰时，管理者应做好提前准备工作，合理控制受热面温度，降低氧化皮出现的可能性。

1.3 管壁温度不均匀与易超温

执行深度调峰操作时，燃煤锅炉可能很长一段时间内，均会处于低负荷状态运行。此时，燃煤锅炉内部的汽压同样不高，水动力受到很大限制，在这些原因的促使之下，燃煤锅炉水冷壁上容易引发超温问题，再加上该阶段的燃烧锅炉吹灰次数比平时少很多，无法帮助锅炉更好地调整燃烧过程，锅炉壁管受热不均问题很难避免。为了合理解决该类问题，在锅炉维修保养时，工作人员应根据锅炉运行时所呈现出的管壁温度特点，执行合理的改造节流操作，让管壁流量始终处于平衡状态，避免在低负荷运行时出现管壁温度不合理等问题。实际燃烧锅炉在工作状态下，管壁超温现象大多集中在机组湿态向干态转变的过程，为了进行针对性改进，相关工作人员首先要做的就是对燃烧工况进行全面调整，避免出现壁温热偏差。其次，还要对燃烧锅炉中的煤、水比例进行合理设定，这也是避免管壁超温问题的最佳手段之一。

1.4 尾部烟道和尾部受热面

由于锅炉长时间在低负荷状态下运行，内部存在不完全燃烧情况，再加上烟气流速不高，可燃物飞灰容易累计在对流烟道之中，其中还存在很多过剩氧，很容易引发二次燃烧问题。从低负荷调峰过程中能够看出负荷变化十分明显，而且锅炉排烟温度以及尾部烟速波动异常明显，排烟温度等参数也会跟着下降，加剧了尾部受热面积灰等问题。与此同时，低负荷运行状态之下，燃烧锅炉内部空气过量系数值也会提升，生成三氧化硫，提升锅炉内部空间的腐蚀性能力。冬季时，当锅炉处于低负荷状态下，由于排烟温度有限，更容易出现空气预热器堵塞等问题，对整个火电机组稳定运行产生影响。

2.超临界大容量火电机组深度调峰对燃煤锅炉经济性的影响

2.1 对锅炉效率的影响

执行深度调峰操作过程中，燃煤锅炉低负荷运行时间较长，此时，蒸汽温度同样不高，最终导致燃煤锅炉运行效率大幅下滑。在此种工作状态之下，锅炉内部燃煤不能实现充分燃烧，无法为燃煤锅炉提供充足动力，受此影响，很多烟气携带热量流出设备之外。除此之外，由于燃煤锅炉长时间低负荷运行，吹灰作业很难开展，这同样也会降低锅炉工作效率。为了避免上述问题，工作人员可以采取以下几种策略：第一，根据设备的具体运行情况，确保提升机组再热温度处于合理状态之下，让燃煤锅炉蒸发量能够得到提升，以此来缓解燃煤锅炉低负荷运行压力；第二，管理者可以根据锅炉具体运行状态，保证对磨煤机运转方式有一个合理设定，为后续工作开展创造有利条件；第三，为了更好地维护燃煤锅炉燃烧稳定性，人们可以根据锅炉运行特点对各个阶段加入的燃煤品种进行适当调整，在保证其充分燃烧同时消除各种因素的影响[2]。

2.2 对辅机的影响

在执行超临界到容量机组深度调峰过程中，整个发电厂的发电系统均处于低负荷工作状态，此时，辅机的运行也会出现低效率情况，与正常工况之间存在明显偏差，长此以往，不仅工作效率大幅下滑，还会增加燃煤消耗量。为此，在实际低负荷状态之下，辅机运行的经济性不高，再加上锅炉燃烧不充分，烟气中夹杂大量燃烧介质，增加了空气预热器被腐蚀、堵塞等风险概率，让锅炉很难处于稳定运行状态。为了尽可能避免燃煤锅炉出现上述问题，保证辅机的运行质量和效果，在具体深度调峰操作时，应结合辅机运行维护策略，让辅机始终处于正常运行状态之下，为相关企业减少不必要的经济损失。

2.3 主汽温、再热汽温降低

当锅炉负荷持续降低之后，主汽温、再热汽温同样也会出现下降情况，无法满足初期设计值要求，影响了燃煤锅炉运行的经济性。该过程中，如果能够应用变压运行手段，虽然能够在较大负荷范围内维护汽温稳定，但在深度调峰工作正式开展后，负荷会逐步降低，当降低到一定数值之后，汽温仍旧会随着负荷的下降而下降，对整个发电系统带来不利影响。为了避免该类问题出现，相关工作人员首先要做的就是提升过剩空气系数。其次，在系统中加入上位燃烧器，并保证其运行稳定性。再次，控制好煤粉细度，避免出现煤粉细度过大问题。最后，适当提升对外供热量，维护系统内部的热平衡。

3.超临界大容量火电机组深度调峰对燃煤锅炉环保性的影响

3.1 对除尘与脱硝的影响

深度调峰操作过程中，燃煤锅炉所处的低负荷运行状态时间较长，此时，烟气排放量大幅下降，伴随着烟气温度的下降，除尘器工作效率提升幅度明显，此时，如果烟气温度打不到合理状态，便会影响除尘器工作，严重时还会导致故障问题出现。为了避免上述情况，工作人员需采取以下措施：第一，尽可能提升燃煤锅炉内部温度，避免温度过低引发的各种问题；第二，对锅炉内部设备进行合理改造，引进更加先进的装置，避免烟道进口位置的烟气温度变化幅度过大；第三，受烟气温度降低的影响，脱硝系统中的催化器工作效率大幅下降，有时还会因为化学反应产物影响而生效，引发催化器拥堵问题，改变原有的风烟系统阻力。所以说，为了确保低负荷状态下系统的稳定运转，工作人员应保证烟气温度始终处于合理状态之下，避免脱硝系统出现变化[3]。

3.2 脱硫影响

由于燃煤锅炉长期处在低负荷运行状态，很多燃料无法充分燃烧，正因如此，该阶段会出现很多硫化物。很多发电厂为了安全度过该阶段会选择投油稳燃措施，虽然可以提升锅炉的燃烧效率，但极有可能引发脱硫浆液中毒问题，对整个脱硫系统产生影响。因此，相关工作人员在具体脱硫浆液以及脱硫石膏分析中，应尽可能提升重视程度，避免对其他工作产生影响。一般情况下，工作人员可以应用以下措施，例如，保证燃烧锅炉的燃烧条件，尽可能避免无油燃烧情况出现，保证整个锅炉系统的持续稳定。

4.针对深度调峰的运行措施

为了让机组在深度调峰过程中依旧处于稳定运行状态，发电企业和相关工作人员可以从以下几方面着手：

4.1 锅炉侧运行措施

首先，当相关工作人员收到调度深度调峰预告时，应在第一时间内通知燃料运行，明确深度调峰时间段，并在中下层磨煤机中加入合理的煤种，控制好煤的品质，对于灰煤点以及挥发份控制，同样需要满足相关要求，确保锅炉燃烧稳定性；其次，提升油枪的可靠性。当油枪处于最低稳燃负荷以下，工作人员应做好煤火检查等工作，一旦发现主汽温等参数出现异常应在第一时间内进行修复，在保证稳定燃烧的同时，尽可能让燃油供油压力处于最低状态，避免出现太多浪费情况；最后，在深度调峰过程中，要保证脱硝入口烟气温度稳定，以空气系数监测为基础，对二次风旋流强度进行充分控制，让SCR入口温度处于正常范围内。另外，在低负荷运行状态之下，催化剂无法发挥出全部作用，此时，人们需要对氨的逃逸率进行监测，避免出现堵塞等问题。

4.2 汽机侧运行措施

如果机组负荷处于330MW以下，工作人员在监督过程中，可以强化对汽泵再循环调阀动作的关注度，定期降低打开查看，了解给水流量的具体情况，如果出现波动较大情况，工作人员应对其进行及时调整，避免更多意外情况发生。当机组低负荷运行时间较长，还要注重小机进汽调门开度监测，维护小机转速处于合理状态。除了上述内容之外，工作人员还要重点关注辅汽联箱压力情况，并保证温度正常。为了保证该效果，值班人员应做好除氧器、凝汽器等装置的水位监视工作，及时了解汽轮机轴承振动、轴向位移等参数。还要根据低压胀差变化情况，调整好低压轴封温度，避免对整个发电系统带来新的问题。另外，深度调峰时，还要做好四轴压力以及进汽阀开度调整，如果开度偏大，应及时将小机用汽改换到辅汽供汽状态[4]。

4.3 电气侧运行措施

首先，机组在深度调峰操作过程中，值班人员应做好AVC监视工作，尤其是对于发电功率低于240MW的发电机，其AVC装置应保证闭锁调节功能始终处于可靠状态，励磁调节器的运行方式为自动“恒压”。当负荷处于最低状态时，电压会超过曲线上限，此时，AVC需要立即停止工作，并根据实际情况做好发电机励磁调整。当发电机处于进相运行状态时，为了保证电压数值处于合理范围，工作人员应时刻了解电机电流情况，避免出现电机电流过大，影响相关设备的正常工作。如果发电机进相运行时间较长，甚至超过6h，工作人员应及时向上级部门汇报。其次，当发电机工作频率处于50Hz状态时，实际偏差范围应处于±0.1Hz内。对于机组所呈现出的有功出力，同样也要满足负荷调度曲线以及调度命令要求。

5.结论

实际深度调峰工作执行时，火电厂中的燃煤锅炉运行负荷较低，此种情况下进行超临界大容量发电机组深度调峰，管理者要充分了解发电系统的具体情况，明确燃煤锅炉最大承受力。之后，工作人员可以根据具体情况制订行之有效的应对措施，在确保机组安全运行同时让深度调峰需求得到满足。