周瑞志 李晓宇 李恒 陈军伟

摘要：在大力发展新能源的背景下，火电机组逐渐由原来的主要任务为发电向发电与调峰变负荷双重任务转变，需要其能够参与深度变负荷调峰过程。超临界直流锅炉在低负荷调峰时存在干湿态转换问题，保证干湿态运行模式切换的稳定性、快速性已然成为机组快速响应调峰要求、顺利完成灵活变负荷的关键因素。鉴于此，对某2×350 MW机组开展的自动干湿态转换改造进行试验研究。

关键词：深度调峰;干湿态转化;清洁能源

0    引言

为解决日益严峻的弃风、光、水问题，提高新能源的消纳能力，提高火电机组的运行灵活性已迫在眉睫。目前，已有东北、甘肃等多地出台燃煤机组深度调峰的补贴政策，极大鼓励了各电厂开展灵活性改造的积极性。无论是从新能源消纳的角度，还是从电厂提升网上竞争力和盈利能力的角度，燃煤机组开展灵活性改造均是必然趋势。而干湿态转换作为燃煤机组灵活性改造的关键步骤，则决定着改造的成功与否。

本文将结合350 MW机组锅炉传统干湿态运行模式转换方法中存在的问题，对如何更高效地进行干湿态自动切换进行试验研究。

1    机组概况

研究对象为某2×350 MW机组，锅炉为哈尔滨锅炉厂生产的一次中间再热、超临界直流炉，带有启动炉水循环泵;汽轮机为东方汽轮机有限责任公司生产，额定转速3 000 r/min;采用一台汽动给水泵加一电动给水泵组合给水方式，稳定运行时单台汽动给水泵运行，电动给水泵最高可带30%锅炉BMCR。

2    干湿态模式自动转换过程

2.1    干态转换湿态条件

对于350 MW超临界机组，转换条件为：系统要在协调方式下运行，负荷要低于130 MW，原则上只要保证转换时的负荷比饱和蒸汽压力下对应的负荷稍大一些就可以。负荷、给水流量的波动在正常范围值内，保证主要参数没有较大的波动，防止在转换过程中，由于锅炉燃烧的不稳定性和现场情况的多耦合性导致转换失败。汽动给水泵的转速应在正常范围内，转入湿态，将不再用給水泵来控制省煤器入口的给水流量，而是用给水旁路调节门对锅炉给水进行控制。为了保证给水泵的最小出力，在干态转换湿态方式运行开始前将汽动给水泵再循环门全开，以保证整个过程的稳定进行。顺控相关参数无坏质量，由于整个转换过程是在机组CCS模式下自动进行的，同时为了保证转换过程准确进行，所有相关参数不得出现坏质量现象。

2.2    干、湿态CCS模式控制方式

湿态运行方式下的CCS协调控制和干态模式下的CCS协调控制有一定的差别。干态运行模式下CCS协调控制方式的侧重点在于给水主控对过热度的一种控制。在湿态运行方式下，不存在过热度，此时的给水流量并没有太大的变化，CCS协调控制方式侧重点是对贮水箱水位的控制，保证贮水箱液位在稳定范围内。试验机组在调峰中不使用炉水循环泵，采用贮水箱溢流阀对贮水箱水位进行控制。

3    干态转换湿态试验

转换试验为逻辑自动顺控完成，无人工干预。

3.1    主参数预调整

顺控开始，将主蒸汽温度、主蒸汽压力设定值预先向湿态方式下的设定值调整，减少给煤量，降低主蒸汽温度和锅炉实际过热度到合适范围值，缓慢打开汽泵再循环门至100%开度。汽动给水泵会在此过程中自动调节省煤器入口的给水流量，保证转换稳定。完成条件为主蒸汽温度小于550 ℃，实际过热度低于25 ℃，蒸汽压力转换到湿态模式下对应压力，主给水波动在30 t/h以内，给水泵转速在3 000～5 000 r/min，汽泵再循环门全开。

3.2    给水主路切旁路

开启给水旁路调门前、后电动门后，给水调门会缓慢打开，最后保持在全开位置，主给水电动门会缓慢关闭至零位，最后主给水调节门投入自动。汽动给水泵自动调节转速稳定给水。完成条件为主给水旁路调门在自动且反馈正常，旁路调节门前后电动门全开，主给水电动门全关，给水流量波动在正常范围内，汽动给水泵转速正常。

3.3    转换运行方式

为稳定主蒸汽压力，防止波动，将机组干态CCS模式转换成TF模式，汽机主控调节蒸汽压力。将贮水箱冲洗管路电动阀打开，为贮水箱建立液位做准备。此时主蒸汽过热度应在正常范围内。完成条件为机组转换为TF控制方式，实际过热度正常，贮水箱冲洗管路电动门开启。

3.4    等待水位建立，进入湿态模式

干预煤水调节，给水维持最小流量不变，减少给煤量，中间点温度和焓值会降低。中间点过热度持续降低，贮水箱中的水位增加，当水位开始建立并大于0.5 m时，将贮水箱溢流阀投入自动，此时贮水箱水位设定在10 m（为了保证湿态运行的稳定性和安全性，基本在贮水箱高度中间位置），贮水箱溢流阀自动控制保证水位及波动正常。完成条件为贮水箱液位大于0.5 m。

3.5    投入湿态CCS模式

机组运行方式由TF模式转换为湿态CCS模式，整个干态转湿态过程结束。

4    湿态转换干态试验

4.1    转换运行方式

将机组湿态协调控制方式转换为汽机跟随方式运行，增加稳定性。同时，现场运行稳定，贮水箱液位在正常范围内，贮水箱溢流阀在自动状态。完成条件为机组转换为TF控制方式，贮水箱液位在正常范围，贮水箱溢流阀在自动。

4.2    开始等待过热度建立

增加给煤量为升负荷补充热量，同时维持给水流量在水冷壁最小流量附近。此时贮水箱液位逐渐降低至零位，中间点过热度逐渐升高。完成条件为中间点过热度大于1 ℃，贮水箱液位小于0.5 m。

4.3    关闭贮水箱调门及调门后电动门

当过热度开始建立时，工质已成为饱和干蒸汽，贮水箱将不再产生液态水，顺控发脉冲指令及时关闭贮水箱调门及调门后电动门，防止工质浪费，造成热损失。完成条件为贮水箱调门切手动且开度小于2%，贮水箱冲洗管路及调门后电动门关闭，实际过热度大于5 ℃。

4.4    给水旁路切主路

缓慢将主给水旁路调门全开，随后打开主给水电动门至全开位，再将主给水旁路调门缓慢关闭，主给水旁路调门前后电动门关闭。完成条件为主给水旁路调门在手动且开度小于2%，旁路调节门前后电动门关闭，主给水电动门全开。

4.5    关闭给水泵再循环门，进入干态运行

缓慢关闭给水泵再循环调门至合适位置，此时给水泵出口流量指令降低，给水泵转速自动调节在合适范围内，保证给水流量的稳定。完成条件为锅炉已完全转入干态运行方式，负荷大于30% BMCR，负荷波动变化稳定，过热度正常，给水波动小于50 t/h。

4.6    投入干态CCS模式

机组运行方式转换为干态CCS模式，整个湿态转干态过程就结束了。

5    试验结果

对目标锅炉进行了干湿态自动转换试验，结果如下：干湿态整体转换时间在9分30秒左右，转换过程全程无运行人员手动干预，实际负荷由128 MW到99 MW，负荷波动正常，过热度变化平稳，给水流量波动最大在25.2 t/h，给水调门及主给水电动门动作正常，湿态运行方式下，贮水箱液位稳定。整个转换过程未发生自动跳出。

6    结语

火电机组调峰任务的增加对低负荷下机组安全稳定运行提出了更高的要求。风、光等新能源发电机组数量与日俱增，此时火电机组不仅要作为主要电力供给机组，还要担负起电网调峰调频的艰巨任务，为电网稳定做好保障，這就对机组负荷响应的快速性、灵活性、稳定性提出了新的要求。由于350 MW超临界直流炉的特性，在低负荷运行的过程中必然存在干湿态两种运行模式，传统的操作过度依赖于运行人员经验，在转换过程中，主参数的调整、流程的缺少和操作的失误，将会导致干湿态转换过程过长或反复转换，造成经济损失，无法达到电网调峰要求，更严重的还会导致机组非停，严重影响了安全生产的稳定性。在某2×350 MW机组上的试验表明，干湿态自动转换技术能够使整个转换过程平稳、快速进行，且安全、可靠。

[参考文献]

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[3] 王晓辉.660 MW锅炉启动阶段湿态转干态燃烧调整[J].内燃机与配件，2017（23）：127-128.

[4] 王亚欧，陶谦，肖杰，等.1 000 MW双切圆燃烧锅炉干湿态转换过程中水冷壁温度控制[J].中国电力，2019，52（1）：161-165.

收稿日期：2020-05-19

作者简介：周瑞志（1993—），男，内蒙古呼伦贝尔人，检修技术员，研究方向：自动化。