660MW超临界机组深度调峰安全性与经济性分析

660MW超临界机组深度调峰安全性与经济性分析
发布时间：2022-09-20T02:21:06.867Z 来源：《科学与技术》2022年5月第10期作者：任战宏[导读] 随着“双碳”目标的提出，清洁能源装机容量持续增高，随之而来的是弃光率、弃水率等同步增高
任战宏
陕西商洛发电有限公司陕西省商洛市 726000摘要：随着“双碳”目标的提出，清洁能源装机容量持续增高，随之而来的是弃光率、弃水率等同步增高。

为了降低现阶段电网结构，保证电力稳定运行，需要对大容量机组深度调峰能力进行优化，实际调整过程中，存在一系列问题有待完善。

本文基于超临界机组深度调峰进行研究，实现机组运行的经济性和安全性。

关键词：660MW超临界机组；深度调峰；安全性；经济性引言
我国电力行业机组运行发电总装机容量达到12亿kW以上，为了保障当前大容量机组能够稳定运行，需要针对发电厂使用的设备深度调峰能力进行分析，提出相对应的措施，保障机组运行的安全性与经济性。

通过灵活调节，保障机组性能，为机组调峰能力提供保障。

一、火电机组调峰方式（一）调峰方式概况
当前调节峰值的方法分为以下几种：启停两班制，适用于白天机组负荷较大，夜间负荷较小的情况。

通过采取这一模式，保障设备白天运行，夜间停运，次日启动不影响正常运作。

能够满足系统较大的调峰要求，缺点在于频繁启动和停运，增加设备蠕变磨损，缩短了设备使用寿命；低速旋转热待机模式，能够降低设备涡轮机负载，缺点在于需要工作人员实时监视，使得该方法应用具有局限性；无负载调峰模式，通常应用于白天，由于蒸汽少，需要从电网吸收电力保证设备维持额定速度。

优点在于保障设备使用寿命，缺点是对单元性能有明确要求，国内的大多数设备并不具备调峰模式条件，导致该方法应用局限性较大；低负荷调峰是国内使用相对广泛的方法，能够满足电网的峰值负荷要求，与其他方法相比较，更能保障机组运行的安全性。

但是经济性方面来看，该方法并不适用。

（二）不同调峰方式对比根据实际需求，对不同的调峰运行方式进行对比。

按照调峰幅度、安全性等规定要求来看。

调峰幅度方面，设备调整按照低速旋转和低负荷调峰模式，分为两种模式；从安全性角度来看，选择低负荷调节方式最佳。

两班制效果最差，操作复杂出现的问题也多，容易出现事故；机动性按照四种调节方式，机动性与低负荷有着较好的机动性。

起停两档复杂的操作，由于需要消耗过多的时间，机动性最差；经济性角度来看，低负荷运行时间越长，效率更低下。

其他运行模式受到低负荷持续时间影响，相同情况下经济效益更差。

通过对比不同调峰方式差异，能够发现低负荷调峰方式在性能方面略胜一筹，因此选择这种方式进行试验。

二、火电机深度调峰组影响因素（一）煤质特性
通常厂家会根据稳定负荷对锅炉进行设计。

实际来看，最小稳定负荷受到环境影响。

煤炭价格增长，工厂为了降低燃料成本，会掺配偏离国家规定的燃煤，增加机组运行风险。

未来还可能对设备制粉系统造成影响，导致锅炉煤粉燃烧时的稳定性，造成更危险的事故发生。

电厂应根据燃煤情况对锅炉进行调整，保证运行控制方式的有效性，提高设备运行稳定性与安全性[1]。

（二）低负荷燃烧稳定性限制机组最小工作负荷的关键要素在于燃烧性与稳定性，正常情况下，煤气锅炉热负荷运行会随着燃烧量下降，减少内部流动的空气温度。

同时，锅炉内部氧气含量以及水汽汽化反应导致炉壁温度增加，热负荷与炉膛温度下降。

这也造成燃烧稳定性下降，随着锅炉一直处于低负荷状态，锅炉燃烧性与稳定性同步变差，严重时导致锅炉灭火。

需要在管理过程中，控制点火能量，增强锅炉气流连续性，提高煤粉细度等方法[2]。

三、660MW机组直流锅炉性能试验与分析
调峰过程中，随着机组运行负荷降低，与实际设置的参数偏离。

造成机组运行过程中，经济性与安全性大幅度下降。

通过对比不同负荷条件下，机组运行实际数据，选择最佳的优化方法，提高机组整体经济效益。

（一）机组调峰运行各子系统为了更系统的对机组运行参数变化趋势进行研究，根据设备系统中子系统收集数据，保证试验结果的准确性。

根据当前的电力环境，机组运行通常保持低负荷运行，采取低负荷与两班运行的方式进行调节。

两班制调峰由于不同阶段因素不同，需要对各个阶段经济性进行考虑；低负荷则是因为机组运行偏离设计，导致运行时持续时间不科学。

当下，各个发电厂都对内部系统进行优化升级，最大程度减少了废气与污染物的排放量。

目前更为关注的是氮氧化合物，当锅炉深度达到峰值条件下，机组低负荷运行，尽管方便对排放物进行控制，但是难以维持良好的经济性，需要消耗较高的成本。

对此，可以对燃烧器进行优化改造，改变一次与二次空气比例，对内部空气间距进行调节。

燃烧过程中，过量空气系数降低，减少氮气含量，能够抑制污染物产生。

在保持低负荷燃烧时，需要对氧气浓度进行合理控制。

（二）锅炉机组调峰特征根据不同深度负荷峰值变化，在具体要求下，大型机组可以通过改变启动参数的方式，控制负荷大小。

通过采用定压定流的控制方式，减少机组部件温度波动，延长设备的使用寿命。

燃煤机组运行过程中，参数产生变化后，阀门开度保持不变和滑压运行方式，能够在开度变化的基础上，引发节流损失降低循环热效率，然后对经济性造成影响。

为保证机组运行最佳工况，需要对运行经济性和安全性提出更高要求。

通过手动调节的方式，满足负荷快速变化，适应深度调峰的应用要求。

当负荷减少时，切换阀门进行调节。

需要深度调节时，采取定压整流运行的模式，通过定压调节，保证机组运行的稳定性。

通过两种方式对比，需要根据不同工况选择经济性最高的方式，保障机组运行安全。

（三）运行方式经济性对比
根据火电厂锅炉设备运行情况，对两款超临界设备运行经济型进行对比。

具体参数如表1所示。

为保证超临界机组能够满足机组深度调峰的运行需求，对各负荷段消耗量、电效率等计算后，选择定压与滑压的方式，计算各自的参数。

经过对比，能够发现在中低负荷降低后，机组经济性开始出现持续下降的趋势。

实际运行过程中，尽管气耗率最低，但是负荷降低导致其增大，并且热耗率与绝对电效率呈现相同变化趋势，深度调峰必然要牺牲经济性保障电网运行。

通过对机组运行数据进行分析采集，能够发现，较高负荷下选用定压运行，较低负荷则选用滑动运行。

这样能够最大程度保障机组运行效率，同时降低机组系统运行能耗，满足高负荷下的运行要求。

通过分析各项参数指标，验证了改变峰值负荷，能够提高单元运行经济效率，对于机组深度调峰优化，有着现实意义。

结论
综上所述，对于现代化电力行业发展而言，大型机组运行成为常态。

通过对机组深度调峰进行分析，优化机组调峰次数，控制机组各个环节运行状态，保障机组运行稳定性。

机组运行时，深度调峰影响机组运行工况，降低供电煤耗量、锅炉效率等指标，需要充分将其考虑在内，对机组进行科学改造，提高各单元经济性。

使机组符合国家环保要求，实现稳定运行。

参考文献：
[1]慕昀翰. 基于燃煤机组深度调峰安全性条件下负荷优化分配[D].华北电力大学(北京),2021.
[2]倪晓滨. 650MW超临界锅炉超低负荷水动力特性及SCR入口烟温调节方式[D].东南大学,2020.。