火電廠燃煤機(jī)組深度調(diào)峰技術(shù)分析摘要：目前在我國電力系統(tǒng)中，常規(guī)火力發(fā)電依然占有較高的比例，當(dāng)電力系統(tǒng)中不確定性電源占比較高時，常規(guī)的火電機(jī)組需要進(jìn)行深度調(diào)峰，以滿足系統(tǒng)內(nèi)的功率實(shí)時平衡和系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。深度調(diào)峰即火電機(jī)組在電網(wǎng)調(diào)度指令下運(yùn)行出力在50%以下甚至更低的水平，這樣的運(yùn)行狀態(tài)對火電機(jī)組具有較大的影響，會折損火電機(jī)組的運(yùn)行壽命，并且也不利于火電機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。本文詳細(xì)分析了火電廠燃煤機(jī)組深度調(diào)峰技術(shù)，在實(shí)際中具有較強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用價值。關(guān)鍵詞：燃煤機(jī)組；深度調(diào)峰；精細(xì)化運(yùn)行由于風(fēng)電、光伏發(fā)電的隨機(jī)性、間歇性較強(qiáng)，其大規(guī)模并網(wǎng)給電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來了負(fù)面影響。為提高可再生能源的消納能力，承擔(dān)著全國70%以上發(fā)電量的火電機(jī)組須承擔(dān)電網(wǎng)的調(diào)峰任務(wù)。提高燃煤機(jī)組深度調(diào)峰能力主要包括兩個方面：1）鍋爐精細(xì)化運(yùn)行調(diào)整；2）提高機(jī)組主輔機(jī)及其環(huán)保裝置在低負(fù)荷下的設(shè)備適應(yīng)性。本文將就燃煤機(jī)組深度調(diào)峰的主要技術(shù)進(jìn)行論述，為即將開展火電靈活性改造的機(jī)組提供改造思路。1鍋爐精細(xì)化運(yùn)行調(diào)整當(dāng)前300MW以上新投產(chǎn)煙煤機(jī)組的設(shè)計不投油穩(wěn)燃負(fù)荷為35%額定負(fù)荷左右，但實(shí)際運(yùn)行時最低穩(wěn)燃負(fù)荷僅為50%額定負(fù)荷左右?？梢?，大部分鍋爐的低負(fù)荷穩(wěn)燃能力值得挖掘。鍋爐精細(xì)化運(yùn)行調(diào)整旨在在現(xiàn)有煤質(zhì)和設(shè)備條件下挖掘鍋爐的低負(fù)荷穩(wěn)燃能力，其包括以下方面。1.1粉管一次風(fēng)速大小及其偏差調(diào)整研究發(fā)現(xiàn)隨著煤階的增加，最低著火溫度對應(yīng)的煤粉濃度逐步增加，如煙煤的最佳煤粉濃度約為0.5kg/kg，貧煤、無煙煤為1.0kg/kg以上。然而，大部分鍋爐實(shí)際運(yùn)行過程中，粉管內(nèi)平均煤粉濃度僅為0.3~0.4kg/kg。因此，應(yīng)先將各粉管一次風(fēng)速偏差調(diào)平，在確保不堵管的前提下，適當(dāng)降低一次風(fēng)速，增加粉管內(nèi)煤粉濃度。1.2煤粉細(xì)度調(diào)整隨著煤粉細(xì)度的降低，煤粉顆粒的比表面積增加，煤的表觀活化能大大降低，有利于揮發(fā)分的析出和顆粒的非均相著火。研究發(fā)現(xiàn)隨著煤粉粒徑的降低，煤粉著火溫度明顯降低，以晉城無煙煤為例，煤粉平均粒徑從90μm降低至60μm后，其著火溫度從640℃左右降低至570℃左右。在機(jī)組深度調(diào)峰期間，可通過調(diào)整磨煤機(jī)分離器擋板或轉(zhuǎn)速，在保證磨煤機(jī)運(yùn)行安全的前提下降低煤粉細(xì)度。1.3配風(fēng)方式調(diào)整配風(fēng)方式對鍋爐低負(fù)荷穩(wěn)燃能力的影響與燃燒器的結(jié)構(gòu)形式有關(guān)。針對四角切圓鍋爐，低負(fù)荷下應(yīng)適當(dāng)關(guān)小周界風(fēng)，降低煤粉著火熱，同時投運(yùn)燃燒器之間的輔助風(fēng)開度應(yīng)合適，過大或過小都不利于低負(fù)荷穩(wěn)燃；針對前后墻對沖旋流燃燒器，低負(fù)荷下內(nèi)二次風(fēng)風(fēng)量應(yīng)適當(dāng)關(guān)小，過大會增加煤粉的著火熱。1.4燃燒器旋流強(qiáng)度調(diào)整對前后墻對沖燃燒鍋爐，可通過調(diào)整燃燒器旋流強(qiáng)度改變?nèi)紵鲊娍谝?、二次風(fēng)和高溫?zé)煔獾牧鲌龇植迹{(diào)節(jié)煤粉的著火距離。在一定范圍內(nèi)，旋流強(qiáng)度越大，高溫?zé)煔饣亓髁吭酱螅悍壑鹪饺菀?，著火距離越近，燃燒越穩(wěn)定，但旋流強(qiáng)度過大會導(dǎo)致氣流“飛邊”現(xiàn)象，引起風(fēng)粉分離，反而不利于低負(fù)荷穩(wěn)燃。因此，低負(fù)荷下燃燒器應(yīng)維持相對較強(qiáng)的旋流強(qiáng)度，同時確保二次風(fēng)對煤粉有較好的“包裹”作用。1.5運(yùn)行氧量調(diào)整合適的運(yùn)行氧量有利于提高鍋爐低負(fù)荷穩(wěn)燃能力。運(yùn)行氧量過大，總風(fēng)量增加，會導(dǎo)致爐內(nèi)平均溫度降低，影響燃燒穩(wěn)定性；反之，運(yùn)行氧量過小，一、二次風(fēng)混合變差，爐內(nèi)煤粉顆粒燃燒不完全，也會威脅鍋爐的燃燒穩(wěn)定性?？紤]到鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行過程中，大多存在運(yùn)行氧量偏大的情況，因此在確保爐內(nèi)氣體和固體可燃物充分燃盡的同時，適當(dāng)降低運(yùn)行氧量。1.6磨煤機(jī)投運(yùn)方式調(diào)整磨煤機(jī)投運(yùn)方式對鍋爐低負(fù)荷穩(wěn)燃能力的影響十分明顯。相對于分散火嘴燃燒，集中火嘴燃燒穩(wěn)定性更強(qiáng)，因此低負(fù)荷下應(yīng)投運(yùn)相鄰的燃燒器。此外，適當(dāng)減少磨煤機(jī)或給粉機(jī)的投運(yùn)臺數(shù)，粉管煤粉濃度會相應(yīng)提高，熱負(fù)荷會更加集中，鍋爐低負(fù)荷穩(wěn)燃能力也會增強(qiáng)。2提高主輔機(jī)及環(huán)保裝置適應(yīng)性機(jī)組在深度調(diào)峰過程中，可能存在設(shè)備低負(fù)荷下適應(yīng)性差問題，制約其深度調(diào)峰能力，因此需提高主輔機(jī)及環(huán)保裝置的適應(yīng)性。2.1鍋爐受熱面超溫鍋爐低負(fù)荷下爐膛火焰充滿度較差，可能存在偏燒的現(xiàn)象，且工質(zhì)流量低，水動力特性變差，易發(fā)生水冷壁等受熱面超溫現(xiàn)象，尤其當(dāng)直流鍋爐濕態(tài)轉(zhuǎn)干態(tài)時其受熱面超溫現(xiàn)象較為突出。因此，深度調(diào)峰的機(jī)組需要開展鍋爐水動力核算和受熱面壁溫偏差計算，以及相關(guān)的摸底試驗(yàn)，以確定鍋爐安全運(yùn)行的負(fù)荷下限。針對直流鍋爐，需通過水動力計算確定干態(tài)安全運(yùn)行的最低給水流量。對于因熱負(fù)荷偏差導(dǎo)致的受熱面超溫，可以通過調(diào)整配風(fēng)方式、磨煤機(jī)投運(yùn)方式等運(yùn)行優(yōu)化來緩解，必要時可進(jìn)行受熱面的材料升級。2.2磨煤機(jī)振動、風(fēng)機(jī)喘振磨煤機(jī)低出力下易出現(xiàn)振動現(xiàn)象，風(fēng)機(jī)低出力下也易出現(xiàn)“搶風(fēng)”、“喘振”等現(xiàn)象，從運(yùn)行方式上可采取減少磨煤機(jī)投運(yùn)臺數(shù)、單風(fēng)機(jī)運(yùn)行的方式來提高其運(yùn)行穩(wěn)定性，也可開展磨煤機(jī)、風(fēng)機(jī)變頻等改造來實(shí)現(xiàn)徹底根治。2.3空預(yù)器堵塞和低溫腐蝕對于空預(yù)器堵塞和低溫腐蝕，須降低氨逃逸率和提高空預(yù)器的冷端綜合溫度，開展噴氨優(yōu)化調(diào)整與控制，低負(fù)荷下通過投運(yùn)暖風(fēng)器、熱風(fēng)再循環(huán)等方式提高空預(yù)器入口風(fēng)溫；或采取暖風(fēng)器與低溫省煤器聯(lián)合系統(tǒng)，利用煙氣余熱加熱冷一、二次風(fēng)，將空預(yù)器入口風(fēng)溫提高至50-70℃，緩解空預(yù)器堵塞和低溫腐蝕的同時，提高機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。2.4水平煙道積灰鍋爐深度調(diào)峰至35%額定負(fù)荷以下時，水平煙道風(fēng)速將低至5m/s以下，煙道積灰將趨于嚴(yán)重，長期低負(fù)荷運(yùn)行需要考慮煙道積灰后煙道載荷增加，開展煙道結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和基礎(chǔ)校核，必要時增加除灰清灰裝置。目前，防止低負(fù)荷水平煙道積灰的主要措施有加裝蒸汽吹灰器、加裝壓縮空氣風(fēng)帽、增加落灰斗等。2.5脫硝裝置入口煙溫低受脫硝催化劑活性和壽命的影響，絕大多數(shù)燃煤機(jī)組脫硝裝置的工作溫度在290-420℃。鍋爐深度調(diào)峰期間，脫硝裝置入口煙溫低于允許工作溫度就會導(dǎo)致脫硝裝置退出運(yùn)行。對此有2種解決思路：一是開發(fā)工作溫度范圍更廣的脫硝催化劑，確保高、低負(fù)荷下催化劑的活性滿足脫硝需求，該項(xiàng)技術(shù)在工程上鮮有應(yīng)用；二是開展提高低負(fù)荷下脫硝裝置入口煙溫改造，主要的改造技術(shù)有省煤器外部煙氣旁路技術(shù)、省煤器內(nèi)部煙氣旁路技術(shù)、省煤器給水旁路技術(shù)、熱水再循環(huán)技術(shù)、分級省煤器技術(shù)等。2.6布袋除塵器入口煙溫低根據(jù)入爐煤質(zhì)的不同，配置有布袋除塵器的電廠會對除塵器入口煙溫設(shè)置一低限值，當(dāng)布袋除塵器入口煙溫低于煙氣酸露點(diǎn)時，就會存在結(jié)露的風(fēng)險。因此，對于深度調(diào)峰的機(jī)組，應(yīng)確保其布袋除塵器入口煙溫不低于其低限值。目前，提高布袋除塵器入口煙溫的主要技術(shù)方案有空預(yù)器煙氣旁路改造、提升空預(yù)器入口風(fēng)溫改造、受熱面改造等。3結(jié)語近年來電力系統(tǒng)中可再生能源發(fā)電的裝機(jī)容量在不斷擴(kuò)大，可再生能源發(fā)電在系統(tǒng)中的占比不斷提高，可再生能源發(fā)電已經(jīng)成為我國重要的能源形式之一。但可再生能源出力具有隨機(jī)性和波動性，大量可再生能源并網(wǎng)后會給系統(tǒng)帶來一定的沖擊和挑戰(zhàn)，本文總結(jié)了火電機(jī)組深度調(diào)峰技術(shù)，以使可再生能源并網(wǎng)后系統(tǒng)仍能保持穩(wěn)定運(yùn)行。參考文獻(xiàn)[1]李軍徽，張嘉輝，穆鋼，等.儲能輔助火電機(jī)組深度調(diào)峰的分層優(yōu)化調(diào)度[J].電網(wǎng)技