引言

 

近年来，我国能源和电力消耗日益增长，火电装机容量在世界能源发展战略中排名第一。这一战略“加快建立全球能源互联网”，使我国风能和太阳能资源结构以火电为基础，这意味着火电厂必须成为各电网的主力军。因此，火电厂参与深度调峰是未来的必然趋势。但当火电厂参与电网调峰运行时，由于运行状况的多次变化，辅机设备会频繁启停，影响机组的经济性和可靠性。本文主要研究热流对发电机和主要部件效率的影响。

 

一、机组特性对火力发电机组调峰运行性能的影响

 

机组特性对火力发电机组峰值调整运行性能的影响主要是由于机组特性会影响负荷变化，具体体现在两个方面：1）锅炉响应延迟。接到负荷指令后，将煤量变为蒸汽流量变化所需的时间作为响应时间。采用双磨直吹制粉系统300MW机组锅炉进行试验，改变一次风量和煤粉细度。经试验观察，发现蒸汽纯延迟时间多为1．0min到2．5min之间，煤粉的携带能力与风量和风速成正比。如果煤粉比较厚，纯延迟时间会减少。由于煤粉细度和风量的影响，很难有效解决这种延迟时间。2)汽机动态变化。汽机动态变化会影响主汽压力。通常，锅炉燃烧和汽机负荷变化之间存在延迟。如果汽机调门开度没有变化，机组蓄热变化也会受到干扰。

 

二、机组深度调峰影响因素

 

2.1锅炉燃烧过程的稳定性

 

炉内燃烧过程的稳定性直接关系到整个机组的可靠运行。当机组负荷变化较大时，需要锅炉同时调整风、煤、水。如果不能同步，燃烧条件会恶化，锅炉甚至会灭火，因此系统必须迅速响应。

 

2.2汽轮机容易发生振动

 

锅炉过热器﹑再热器﹑主蒸汽管道和再热蒸汽管道中剥落的氧化皮是坚硬的固体颗粒，严重损坏汽轮机通流部分的高压喷嘴﹑动叶片及主汽阀﹑旁路阀等。，导致汽轮机通流部分效率降低，严重损坏甚至需要更换叶片。同时，由于负荷降低，汽轮机末端叶片的排气湿度增加，叶片的汽蚀加剧，会导致汽轮机振动，损坏设备。

 

降低2.3对外供热的可靠性

 

对于火力发电厂来说，外部加热量越大，冷凝器蒸发的热损失越小，电厂的经济效益就越好。当机组负荷降低时，机组加热就会受到影响。火力发电厂的热量不仅要满足每个用户的热量需求，还要确保每个用户所需的热量参数。例如，加热的热量随着时间的推移而变化，为了满足用户的要求，需要调整加热。当机组负荷较低时，加热参数降低，外部热量的可靠性降低。

 

三、煤粉锅炉发电机组深度调峰技术

 

3.1锅炉主控优化

 

锅炉控制的主要任务是加强燃烧锅炉的变化，确保主蒸汽在不同负荷下的高质量，快速增加或减少风量和煤量，以满足快速改变汽轮机控制所需的能量要求，确保汽轮机需要匹配机组负荷所需的主蒸汽压力，以实现更高的调整质量；为了使锅炉及时平衡与机组负荷相对应的能量，在一定范围内稳定主蒸汽压力和温度，更好地适应汽轮机负荷的变化，确保主蒸汽在锅炉燃烧控制电路中增加入口部分，减少主蒸汽压力对机组负荷调整的影响，更快、更准确地响应机组目标负荷，锅炉主输出是煤供应的命令，充分监测煤的实际数量，煤质的变化直接导致供应、供气和供水的变化，煤质的变化可能导致协调控制系统参数的不一致和机组人员的贬值。

 

3.2协调系统控制优化优化

 

传统的协调控制策略通常采用先进的策略：负载指令反馈和PID反馈，但锅炉不能蒸发，锅炉延迟和惯性时间在数百到数千秒之间，惯性蒸发时间只有几秒到十秒，能量不平衡导致运行参数不稳定的主要优化方向：如果可能，将锅炉过度调整参数改为“但”或“超过”，预测控制和神经网络学习技术作为闭环控制的核心，取代了原来的PID控制，一方面，预测控制可以根据未来的主要压力、空气温度等参数进行控制，从而有效地调整锅炉侧的时间，为了使锅炉跟上汽轮机的变化，通过神经网络实时调整控制系统的参数，估计控制系统的各种特性，使优化系统仍处于学习状态，从而适应煤炭的变化，实时改变系统中添加的营养饲料量，根据系统各特征参数的变化提供最佳的前馈。

 

3.3转子部分控制

 

如果要提高参与峰值控制的转子的可靠性，请执行以下步骤:(1)在合理范围内控制转子的运行温度；(2)转子圈采用镀银铜丝，提高其灵活性；(3)可放置在槽下使用聚乙烯绝缘材料的热滑层、安全环下使用的绝缘材料和槽内壁，以减少冷启动时的摩擦和摩擦应力。(4)变形需要低频加热，加热温度约为标称温度的一半。因此，转子在提高额定转速时进行预膨胀，以减少应力和变形。转子应承受长时间的弯曲应力。这些弯曲应力对转子齿槽有足够的疲劳强度，不仅能承受恒定的离心力，还能承受工作带内的弯曲应力。

 

3.4机组自身的损失控制

 

在峰值调整深度，需要主动降低火力发电机组的整体性能，导致火力发电机组转子热应力过大，进一步扭曲损失和低周疲劳寿命损失，严重导致主体变形或破裂，缩短寿命。据统计，燃煤电厂发电减少对新能源的抵消将受到一系列条件的限制，其中最重要的是机组设计为不可调峰单元，深度调节峰会影响设备的安全稳定运行；无油锅炉最低稳定燃烧负荷；入口温度；蒸汽涡轮机低压缸最小限制；峰值设置时电网稳定性的限制。峰值调节深度对主机的损失主要包括：对锅炉的影响主要体现在低负荷下燃烧稳定性降低、流体动力能稳定线降低、表面热过热、金属压力元件疲劳裂纹等。；对蒸汽轮机的影响主要体现在负荷的快速变化、蒸汽轮机静态部分甚至磨损的动态变形，降低了蒸汽加热系统的效率，突出了气缸的低压运行问题。

 

结束语：

 

在“双碳”目标下，利用燃煤发电机组参与深度峰值调整任务是促进新电力系统建设的重要措施。煤粉锅炉发电机组作为燃煤机组的主要力量，需要深入研究其深度峰值调整能力和变负荷速率。目前，我国相对成熟的峰值调整技术路线包括锅炉燃烧侧的灵活峰值调整改造（包括低负荷稳定燃烧、水动力安全、宽负荷脱硝性能和经济运行）、热电联产机组的热电解耦和快速变负荷性能。