火力发电机组

火力发电机组锅炉尾部受热面水平管组为了防止管排受热变形下沉等情况发生，多采用直通管排固定卡及悬吊管处吊卡吊耳等固定方式，烟气进入后在此区域容易形成烟气走廊而造成吊耳等处局部冲刷，尤其在吹灰区域内吹灰器运行发生问题时，更加速了上述部位的冲刷，虽尾部竖并烟道低温过热器、低温再热器、省煤器外侧管都加有护铁，但由于管卡吊耳等阻碍，护铁并不能充分加到根部，会有空白裸露处管段，它们在烟气走廊里在吹灰器的作用下加速局部吹损减薄，特别是管排深处第3根管以后的，防爆检查人员很难触及到，这样就会留下爆管隐患，从其它方面说这些位置如果更换管段也十分困难。 创新点就是在无法改变目前运行状况的情况下，让尾部受热面特殊部位不被冲刷和吹损。然后通过类比和分析的方法，并受承压管段加防磨瓦的启发，针对不同部位不同状况，借鉴新工艺等技法解决问题。

随着国家更为严格的火力发电厂大气污染物排放标准的实施和各发电公司对经济效益的追求，对大型电站锅炉的运行要求越来越高，而与之相对应的入炉煤质却变差，设备越来越复杂，运行人员操作水平并没有相应提高，这种矛盾在低氮燃烧器改造后更为明显地表现出来，低氮改造后锅炉经常出现：结焦、水冷壁高温腐蚀、低负荷时的炉膜压力大幅度波动、甚至灭火等问题，这些间题的出现基本都与锅炉的局部燃烧气氯变化造成的，尤其是锅炉水冷壁表面氛围，而炉底的可燃气体的积聚和爆燃又会造成炉膜压力波动，低负荷运行时表现更为明显，与此同时电网容量不断增大，新能源所占比重快速升高，电网对于可再生能源的消纳压力大幅度增加，另外用电结构也发生了明显变化：工业用电比重下降，居民生活用电比重上升，使的电网负荷峰谷差呈不断增大的趋势，这样电力系统的调峰能力就显不足，火力发电就要承担更多的调峰任务，尤其是深度调峰任务，而火力发电机组的深度调峰能力取决于锅炉的最低稳燃能力，因此局部燃烧气氛对锅炉低负荷稳燃能力也有着关键性影响，因此只有掌握这些局部气氛的变化规律，消除不利因素才能保证锅炉运行在经济性和环保特性的最佳 状态，并能有效提高机组的深度调峰能力。

高温螺栓紧固件是火力发电机组的关键部件，其质量可靠性及长周期服役特性对汽轮机安全运行至关重要上。火力发电机组从亚临界参数发展到超临界及超超临界参数，相应的高温螺栓紧固件用材经历了从铁基材料到镍基材料的跨越式应用。GH4145、GH4169 及 In783 三种镍基高温合金因具有优良的抗松弛性能、抗氧化性能和高温持久强度，因此从航空领域应用拓展到高参数火力发电领域应用，是超临界及以上机组汽缸、主汽门、法兰等紧固部件广泛采用的材料。GH4145、GH4169 及 In783 镍基合金螺栓在高参数火力发电机组服役以来，经常性遇到断裂、硬度异常、应力松弛性、疲劳损伤等问题。由于这些镍基合金用于超临界及以上机组的时间较短，火力发电机组长周期服役工况下材料力学及组织演变规律分析研究不到位，致使电力行业内未能建立起其有效的使用评价标准，相应的技术监督措施制定过于宽泛，镍基紧固部件频繁更换成为常态，造成巨大浪费和相当的经济损失。以上汽超超临界机组使用的 In783 镍基螺栓为例，一次更换（88 根）仅螺栓材料费就达 800 万元。因此需要建立基于超临界及以上机组服役环境及特点的材料使用评价体系，弥补相应的空白，进而纳入行业标准，从而为机组安全可靠提供支撑。 本项目从工程实际出发，对 GH4145、In783 镍基高温螺栓断裂失效作了深入分析，全面研究了 GH4145、In783 镍基高温合金性能及组织演变规律，制订了 GH4145 镍基螺栓里氏硬度与布氏硬度可靠的换算方法，获取了 GH4145 镍基螺栓抗高温松弛性能和持久强度变化规律；形成了全面评判 GH4145 镍基合金螺栓服役期的可靠性的指导文件。基于 In783 镍基高温螺栓服役时间、力学性能及组织结构，形成了符合火力发电设备长周期服役特点的使用评价体系。同时获得了 GH4169 镍基合金螺栓长时服役的组织及性能。项目研究成果已广泛推广，并在国华公司的定州电厂、沧东电厂、宁海电厂、徐州电厂、台山电厂、陈家港电厂等多个单位等到应用。该项研究可为 600MW 等级以上机组汽轮机用镍基高温螺栓安全运行提供科学、可靠的技术支持，机组的安全可靠运行必然使机组获得最大的经济效益。

通过对哈汽1000MW超超临界汽轮机进行配汽优化研究与试验，在确保机组振动、瓦温正常，轴系及通流部分强度安全的前提下，将哈汽1000MW汽轮机组高压调门配汽方式由原设计的“三阀先开、两级管理”模式（即CV1、CV2、CV3同时开关→CV4），创新更改为“两阀先开、三级管理”模式，即：CV2、CV3同时开关→CV1→CV4。在此配汽模式下，各工况下进汽节流损失减小、机组热耗明显降低，尤其是在1000MW机组参与电网调峰、带部分负荷运行时节能效果更为显著。 本项目已在潮州发电公司#3、4机组上成功实施，对促进高参数、大容量火力发电机组优化运行方式、深入开展节能减排活动具有积极的推动与促进作用。该项目对于已投产的同类型1000MW机组，具有示范推广作用；对于其它采用两级阀门管理模式的600MW及以上大机组，也具有一定的借鉴意义；对于设计制造单位在进行机组配汽方式设计时也有一定的借鉴和参考作用。

由于超（超）临界机组容量大、控制参数多、系统复杂，需要较高的自动化水平。随着特高压的接入，网调越来越需求机组具备AGC深度调峰的能力。机组在AGC运行时，通常将负荷下限设置在50%额定负荷，各辅机均能正常运行。如果要使机组具备深度调峰能力，需要将负荷下限设置在30%额定负荷左右，此时对机组辅机的正常运行是一个严重的考验。根据国家能源局关于火力发电机组科技发展十三五规划，随着特高压电网的发展，火电机组需要参与电网深度调峰，具备灵活发电能力。如果火电机组能够将AGC运行范围扩大至20%~100%BMCR，则能够大大加强火电机组参与电网调峰的能力。 本课题是在上述背景下进行的，首先分析了机组的基本情况，包括燃烧系统、给水系统和启动系统等。其次在分析了该机组的各种控制系统，包括协调控制系统、给水控制系统和启动控制系统；根据具体控制系统特点，设计相应的优化控制策略，保证机组在深度调峰时能够获得较好的控制品质。本成果给出了具体的优化方法，主要包括滑压曲线优化、给水再循环阀控制优化、煤水基准线优化和湿态给水优化等方面。在深度调峰变负荷试验时，分别进行了千态变负荷和湿态变负荷试验，千态变负荷试验最低负荷至200MW；湿态变负荷试验最低负荷至120MW。 通过大型火电机组深度调峰运行优化及控制研究项目可以有效扩大机组的AGC调节范围和提升机组的调节品质，根本解决了机组的低负荷段机组调峰能力差的问题，有助于提高机组安全稳定运行。项目的实施对于稳定机组运行水平有着显著效应，尤其是在大规模特高压电接入情况下保证电网的安全性有着积极深远的意义，可以有效减少了电网事故造成的经济损失和社会影响，维护了社会安定，保证了工农业生产和人民生活的正常运转，因此本项目具有很好的社会效益。