浙江電網(wǎng)實行發(fā)電側(cè)電力市場后，對發(fā)電機組有功功率的控制精度作出了明確的規(guī)定，并且作為經(jīng)濟考核的重要指標之一。臺州發(fā)電廠#7、8機組鍋爐采用直吹式制粉系統(tǒng)，由于其調(diào)節(jié)慣性較大，不利于機組精確地控制負荷。本文試就制粉系統(tǒng)運行方式、啟停過程對控制負荷指令的影響進行初步分析，探討更好地控制機組出力、滿足系統(tǒng)需要的方法和措施。
關(guān)鍵詞：制粉系統(tǒng)　負荷　調(diào)節(jié)　啟停
       1　導言
       MGC指令是電力市場下達給發(fā)電機組的實時發(fā)電負荷命令，市場內(nèi)的每臺發(fā)電機組都必須嚴格執(zhí)行。《浙江電網(wǎng)發(fā)電市場發(fā)電出力及電量偏離調(diào)度范圍罰則》即是保證MGC指令被有效地執(zhí)行的具體規(guī)定，以維護市場有序、規(guī)范地運行。臺州發(fā)電廠也出臺了《電力市場經(jīng)濟責任考核細則》，以進一步加強全廠機組參與電力市場運作的管理。減少負荷偏差，是發(fā)電廠提高利潤、降低發(fā)電不良損失的重要工作內(nèi)容。
對于臺州發(fā)電廠#7、#8機組，由于鍋爐采用配MPS中速磨煤機的直吹式制粉系統(tǒng)，其本身具有較大的調(diào)節(jié)遲滯和啟停熱沖擊，使機組精確地控制負荷、嚴格執(zhí)行MGC指令帶來了一定的困難。本文試就根據(jù)制粉系統(tǒng)運行方式、啟停過程的特點，分析對執(zhí)行負荷指令的影響，探討更好地調(diào)節(jié)機組出力、滿足系統(tǒng)需要的方法和措施。
       2　鍋爐主輔設(shè)備簡況及機組運行方式
       臺州發(fā)電廠#7、#8鍋爐型號：B－1025/18.44M，為亞臨界一次中間再熱自然循環(huán)汽包爐，最大連續(xù)蒸發(fā)量（MCR）1004t/h，過熱器出口新蒸汽壓力18.44MPa，計算燃料消耗量152.4t/h。每臺鍋爐配置四套直吹式制粉系統(tǒng)，磨煤機型號MPS－225，最大出力62.35t/h，最低限制出力16t/h，專用一次風機送粉。
制粉流程：原煤經(jīng)電子稱重皮帶給煤機送入磨煤機，經(jīng)破碎碾壓及熱風干燥后，由8根一次風管將風粉混合流體送入前后墻對沖布置的8個旋流燃燒器。在330MW負荷下，額定主汽流量936t/h，三臺制粉系統(tǒng)投運，一臺備用，實際燃料消耗量120-135T/h（根據(jù)煤種發(fā)熱量有所變化），每臺磨煤機出力40-45t/h。
運行方式：機組正常采用機爐協(xié)調(diào)控制（COORD方式），鍋爐、汽機主控共同接受負荷和主汽壓力信號，維持發(fā)電出力和主汽壓力穩(wěn)定，此時可投入MGC自動方式。當遇到鍋爐設(shè)備不符合自動條件時，可切至汽機跟隨方式（TF方式），手動控制給煤量決定發(fā)電出力，由汽機調(diào)門自動控制主汽壓力穩(wěn)定。若機爐均不能投自動，則手動控制給煤量并在DEH上手動設(shè)置負荷指令，發(fā)電出力和主汽壓力均由操作員手動控制（BASE方式）。
制粉系統(tǒng)切換：為防止MPS磨煤機磨盤與磨輥直接接觸引起震動，設(shè)計有最低出力限制，實際運行中保持一定的裕量，最低出力一般不低于20t/h。因此在啟停磨煤機時，給煤量存在0-20t/h的階躍。
       3　制粉系統(tǒng)調(diào)節(jié)遲滯對發(fā)電出力的影響分析
       直吹式制粉系統(tǒng)與中間儲倉式制粉系統(tǒng)相比較，最明顯的缺點是送入爐膛的煤粉量不能直接調(diào)節(jié)。直吹式制粉系統(tǒng)調(diào)整鍋爐負荷的手段是改變給煤機的轉(zhuǎn)速，即調(diào)節(jié)磨煤機的給煤量。從調(diào)節(jié)指令發(fā)出，到最終發(fā)電出力變化，除了燃燒率變化—→蒸發(fā)量變化—→汽機作功變化的熱力環(huán)節(jié)外，還包含磨煤機制粉出力變化這一個具有較大時間常數(shù)的慣性環(huán)節(jié)。見圖1。
圖1：配直吹式制粉系統(tǒng)機組負荷調(diào)節(jié)各環(huán)節(jié)
在制粉系統(tǒng)出力范圍內(nèi)，存在以下平衡：
Q2 ＝Q1 ＋ΔQ3－Q4
Q1：給煤量
Q2：輸出的煤粉量
ΔQ3：磨煤機筒體儲存煤粉量的變化量
Q4：石子煤量
一般情況下石子煤量很少，Q4可以忽略不計。在穩(wěn)定平衡狀態(tài)下，ΔQ3＝0，所以Q2 ＝Q1；但在給煤量變化的初期，由于磨煤機筒體的存儲作用，穩(wěn)定平衡狀態(tài)尚未建立，ΔQ3≠0 Q2 ≠Q(mào)1，輸出的煤粉量的變化就遲滯于給煤量的變化。
影響磨煤機出力的因素有磨煤出力、干燥出力、通風出力。在給煤量變化的同時，調(diào)節(jié)冷熱風門開度，使進入磨煤機的熱風量變化，干燥出力發(fā)生變化，同時，調(diào)節(jié)一次風量調(diào)節(jié)檔板開度，使進入磨煤機的一次風量變化，通風出力發(fā)生變化。由于氣流量的變化速度遠遠大于干燥量的變化速度，因此通風出力的變化是很快。為了抵消磨煤機存儲作用，可以采用通風量超前變化的手段。在調(diào)節(jié)上，改變給煤量的同時，改變通風量，雖然研磨出力來不及變化，但通風攜帶的煤粉量已發(fā)生變化，可以部分克服了存儲作用帶來的遲滯。所以，保持磨煤機風量調(diào)節(jié)的準確度和靈敏度可以減小制粉系統(tǒng)遲滯特性對發(fā)電出力的影響。其次，保持合適的研磨壓緊力、較小的磨輥的磨損程度、合理的磨煤機出口分離器檔板開度也可以減小制粉系統(tǒng)遲滯時間。從調(diào)試和運行的有關(guān)報告得出的結(jié)論，經(jīng)上述措施的綜合運用，#7（#8）爐從給煤量變化，到機組負荷變化所具有的慣性時間可以減少到2—3min。
       4 　制粉系統(tǒng)啟停特性對對發(fā)電出力的影響分析
330MW機組額定負荷下由三臺制粉系統(tǒng)向鍋爐供粉，8×3共24個燃燒器運行。由于受結(jié)構(gòu)的限制，MPS磨煤機要求最低出力不小于40%正常出力，約16t/h，否則可能導致磨輥與磨盤直接接觸，造成嚴重震動。磨煤機有一條P1跳閘保護邏輯內(nèi)容是：給煤機運行時煤量＜40%，延時45秒跳磨煤機。因此，一般每臺磨煤機出力不低于24t/h，最低不低于20t/h，再降低則磨煤機震動就逐漸增大。這樣在啟停磨煤機時，給煤量就存在0-20t/h的階躍，產(chǎn)生了負荷變化的連續(xù)性與燃燒量變化的階躍性之間的矛盾。
       4.1　停運磨煤機操作
       為克服這一矛盾，當#7（#8）機組負荷減至220MW以下時，就必須停運一套制粉系統(tǒng)，并且必須按照如下操作步驟進行：
       4.1.1 撤出機組MGC自動，撤出RB功能、爐主控自動，改TF方式，改定壓。
       4.1.2 投入對應(yīng)層油槍，至少前后墻各3支。減待停磨煤機煤量為最低值。計算此時總煤量。
       4.1.3 預加其他磨煤機煤量之和為上述總煤量（或略少）。
       4.1.4 延時2-3min左右，停運待停給煤機。
       4.1.5 45s內(nèi)停運待停磨煤機。根據(jù)計劃停運時間長度決定是否關(guān)閉給煤機上閘板。關(guān)閉有關(guān)風門。
       4.1.6 撤油槍，調(diào)節(jié)總煤量至要求值。
停磨煤機過程中，適當調(diào)節(jié)主汽壓力設(shè)定值，保持#1、#2高壓調(diào)門全開，#3高壓調(diào)門開度一般保持20%左右，并留有調(diào)節(jié)余量，維持負荷穩(wěn)定。改變主汽壓力設(shè)定值時，還要考慮主汽壓力基準值變化的慣性速率。
        4.2　啟動磨煤機操作
當兩磨運行、機組負荷加至240MW以上時，就需要啟動一套制粉系統(tǒng)。啟動操作如下：
       4.2.1 預減運行磨煤機給煤量，投入對應(yīng)層油槍，至少前后墻各3支，一般可靠起見，8支全部投入。
       4.2.2 打開待啟給煤機上閘板，疏通下煤。
       4.2.3 打開待啟磨煤機出口門、進口快關(guān)門和混、冷、熱風門進行暖磨。
       4.2.4 待磨煤機啟動條件滿足，預減其他磨煤機給煤量之和為：此前總煤量減20t/h。
       4.2.5 一般延時2-3min左右，啟動磨煤機，15s內(nèi)啟動給煤機，45s內(nèi)將給煤量加至20t/h。
       4.2.6 調(diào)節(jié)該磨煤機風量、出口溫度正常。
       4.2.7 根據(jù)燃燒穩(wěn)定情況撤除油槍。
       4.2.8 調(diào)節(jié)機組參數(shù)穩(wěn)定后，投入爐主控自動、RB功能，改COORD方式、滑壓（壓力內(nèi)給定），投入MGC自動。
       4.3　啟停操作對負荷控制的影響分析
從以上操作過程分析，制粉系統(tǒng)啟停對負荷的影響有以下幾個方面：
       4.3.1 油槍投停。由于旋流燃燒器的引燃特性，無論啟、停磨煤機都必須投油。每支油槍出力為0.5t/h，按照發(fā)熱量計算，8支油槍相當于8—10t/h給煤量。
       4.3.2　給煤量的階躍。為了彌補磨煤機啟停時突增或突減20t/h煤量對鍋爐的影響，必須進行煤量預加減。實際上，煤量預加減的數(shù)量、速率的準確控制是很難做到的，因為熱沖擊還受磨煤機內(nèi)存煤量的影響，而這往往是無法知道的，只能進行估計。
       4.3.3　啟動或停運后火焰位置突變。雖然進行了總煤量預調(diào)整，但總是存在某層火焰出現(xiàn)或消失的過程。由于燃燒器在爐膛中位置的不同，下層燃燒器變化對汽壓影響大，上層燃燒器變化對汽溫影響大。
       4.3.4　汽壓設(shè)定值改變。燃燒量的變化引起鍋爐蒸發(fā)量的變化，必須調(diào)整汽壓給定值，控制高壓調(diào)門開度，控制主汽壓力的變化速率在高壓限制、以及高旁控制值之內(nèi)，這反過來又影響負荷。
       4.4　減小啟停操作對負荷沖擊的措施
經(jīng)過以上分析我們看到，要減小制粉系統(tǒng)啟停對負荷的沖擊影響，特別是減小動態(tài)擾動，可以從以下幾個方面考慮措施：
       4.4.1　綜合考慮投停油槍和煤量的突變。投油、預加減給煤量要結(jié)合負荷變化趨勢和啟動時機。比如：在加負荷，投油后應(yīng)把燃油量計算在內(nèi)。為了使煤量調(diào)整有余地，應(yīng)避免所有磨煤機已在最低煤量時停磨。并且考慮好遲滯特性時間，盡量使得煤量突增、突減的缺口能夠被平滑掉。
       4.4.2　通過觀察主汽壓變化，分析實際燃料量。主汽壓力變化反映的是機、爐間能量的平衡狀況。主汽壓力變化率大，說明燃料量階躍大，需要加大調(diào)節(jié)力度。此外，在計算煤量預加（減）量時，要根據(jù)對應(yīng)磨煤機的狀態(tài)，充分估計存粉情況。
       4.4.3　下層燃燒器對應(yīng)的磨煤機（如A磨）啟停，對蒸發(fā)量的影響比上層大得多，操作前要保證#3高壓調(diào)門有較大的調(diào)節(jié)余量；上層燃燒器對應(yīng)的磨煤機（如D磨）啟停，對爐膛出口煙溫的影響比下層大得多，進而影響主、再汽溫，操作前要保證減溫水調(diào)門、煙道檔板有較大的調(diào)節(jié)余量。這樣，可以利用蒸汽側(cè)的調(diào)節(jié)，如高壓調(diào)門開度、減溫水量變化影響主汽流量，抵消一部分燃燒側(cè)的擾動對負荷的影響，維持機組發(fā)電出力滿足要求。
       4.4.4　精確標定磨煤機進口一次風量，加大一次風量調(diào)節(jié)檔板調(diào)節(jié)靈活性，更好地利用一次風量超前調(diào)節(jié)能力。改變目前此類檔板多卡澀、非線性嚴重，以及風量指示晃動的情況。
       4.4.5　制粉系統(tǒng)改進。磨煤機加裝可調(diào)加載裝置，是解決最低煤量限制的根本措施，目前將在#7B磨煤機上改造，如果效果好，將全面推廣。
       4.4.6　從考核角度，我們還要考慮電力市場對機組出力偏差考核取樣時間問題，盡量避開取樣點啟停制粉系統(tǒng)，減少不必要的經(jīng)濟損失。
       4.4.7　對于啟停磨煤機是否必須投用油槍的問題，涉及燃燒器特性，需要進一步研究。從設(shè)計意圖講，是因為旋流燃燒器相互點燃條件差，為了防止煤粉不著，投停時要投油。旋流燃燒器能卷吸高溫煙氣回流，自身穩(wěn)燃效果好，這一點已在低負荷穩(wěn)燃試驗所證實，高負荷階段能否實現(xiàn)燃燒器投停不點油槍，還需經(jīng)過試驗確證。
       5　結(jié)語
       在日常運行調(diào)節(jié)和啟停操作中，不斷摸索設(shè)備特性，提高運行操作技能，是保證機組經(jīng)濟運行的重要基礎(chǔ)，在電力工業(yè)改革和發(fā)展的新形勢下，顯得尤為重要。直吹式制粉系統(tǒng)的特點決定了其運行情況直接關(guān)系整臺機組出力。掌握其特性，加強調(diào)整，實行必要的技改，是提高機組負荷控制精度的重要環(huán)節(jié)之一。通過這項工作，在消除大量的負荷偏差、提高AGC品質(zhì)等方面起到重要的作用，提高了發(fā)電企業(yè)的經(jīng)濟效益。