深度調(diào)峰下鍋爐燃燒改造方案一、背景與目標(biāo)隨著全球能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的深入推進(jìn)，新能源發(fā)電占比逐年提升，給電網(wǎng)的穩(wěn)定性和調(diào)峰能力帶來了前所未有的挑戰(zhàn)。為了適應(yīng)新能源高滲透率的發(fā)展趨勢，火電機(jī)組必須具備一定的深度調(diào)峰能力，以應(yīng)對(duì)電網(wǎng)負(fù)荷波動(dòng)。然而，在火電機(jī)組參與深度調(diào)峰的過程中，鍋爐燃燒系統(tǒng)面臨著低負(fù)荷穩(wěn)燃能力不足、煤質(zhì)適應(yīng)性差、排放超標(biāo)等一系列問題。為了解決這些問題，本方案提出以燃燒器改造為核心的鍋爐燃燒系統(tǒng)優(yōu)化方案，旨在實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：提升低負(fù)荷穩(wěn)燃能力：通過優(yōu)化燃燒器結(jié)構(gòu)和運(yùn)行參數(shù)，使鍋爐在深度調(diào)峰過程中能夠保持穩(wěn)定的燃燒狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)不投油最低穩(wěn)燃負(fù)荷降至220MW以下（以600MW機(jī)組為例）。增強(qiáng)煤質(zhì)適應(yīng)性：在保證燃燒穩(wěn)定性的前提下，通過調(diào)整燃燒器結(jié)構(gòu)和運(yùn)行參數(shù)，確保揮發(fā)分15%-25%的混煤摻燒工況下燃燒穩(wěn)定。降低污染物排放：通過優(yōu)化燃燒過程和煙氣處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)NOx排放濃度≤50mg/m3，CO排放濃度≤100ppm。優(yōu)化運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性：通過提高燃燒效率和減少燃油助燃成本，實(shí)現(xiàn)供電煤耗降低2-3g/kWh，減少燃油助燃成本。二、技術(shù)路線與改造措施（一）燃燒器升級(jí)改造燃燒器選型采用濃淡分離低NOx燃燒器，通過水平濃淡分離技術(shù)形成“濃煤粉著火區(qū)+淡煤粉燃盡區(qū)”，提升低負(fù)荷著火穩(wěn)定性；配置可調(diào)式穩(wěn)燃齒，通過機(jī)械結(jié)構(gòu)調(diào)整燃燒器出口流場，增強(qiáng)煤粉氣流剛性；引入微油點(diǎn)火燃燒器作為備用穩(wěn)燃手段，單支油槍出力≤50kg/h，滿足極端工況需求。燃燒器布置優(yōu)化針對(duì)四角切圓鍋爐，調(diào)整燃燒器噴口角度（原±5°調(diào)整至±8°），強(qiáng)化爐內(nèi)旋轉(zhuǎn)動(dòng)量，延長火焰停留時(shí)間；分層布置燃燒器：下層（A/B層）采用高揮發(fā)分煤種專用燃燒器，中層（C/D層）配置通用型燃燒器，上層（E層）增設(shè)燃盡風(fēng)噴口（SOFA），實(shí)現(xiàn)分級(jí)燃燒。（二）燃燒系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化制粉系統(tǒng)改造將現(xiàn)有的雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)出口靜態(tài)分離器更換為動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)分離器，通過動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)分離器轉(zhuǎn)速和角度，實(shí)現(xiàn)煤粉粒徑的精準(zhǔn)控制，確保煤粉細(xì)度R90保持在18%-22%的范圍內(nèi)，有利于提高燃燒效率和降低排放。增設(shè)煤粉均流裝置，確保各燃燒器煤粉濃度偏差≤±5%，避免因煤粉濃度不均導(dǎo)致的局部過熱、結(jié)焦或熄火現(xiàn)象，提高燃燒穩(wěn)定性和安全性。風(fēng)煙系統(tǒng)調(diào)整優(yōu)化二次風(fēng)配風(fēng)方式：低負(fù)荷時(shí)（<300MW）采用“束腰形”配風(fēng)，減少下層二次風(fēng)量（占總風(fēng)量25%），增強(qiáng)下層燃燒器著火條件，有利于鍋爐在低負(fù)荷時(shí)穩(wěn)定燃燒；高負(fù)荷時(shí)（>450MW）切換為“倒塔形”配風(fēng)，強(qiáng)化上部燃盡區(qū)氧量供應(yīng)，促進(jìn)燃料充分燃燒，減少不完全燃燒損失。增設(shè)燃盡風(fēng)率調(diào)節(jié)裝置，通過調(diào)整SOFA風(fēng)門開度（0%-100%）實(shí)現(xiàn)NOx與飛灰含碳量的動(dòng)態(tài)平衡。根據(jù)負(fù)荷變化和煤種特性，自動(dòng)調(diào)節(jié)燃盡風(fēng)量，優(yōu)化燃燒過程，降低NOx和飛灰含碳量排放。智能控制系統(tǒng)集成部署燃燒優(yōu)化控制系統(tǒng)（BOCS），實(shí)時(shí)監(jiān)測爐膛溫度場、氧量場及火焰穩(wěn)定性參數(shù)；通過先進(jìn)的算法模型，對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，為運(yùn)行人員提供實(shí)時(shí)的優(yōu)化建議和指令。建立基于深度學(xué)習(xí)的燃燒調(diào)整模型，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)，自動(dòng)生成煤粉細(xì)度、風(fēng)煤比、運(yùn)行氧量等關(guān)鍵參數(shù)的優(yōu)化指令。通過智能控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)燃燒過程的精細(xì)化管理和動(dòng)態(tài)優(yōu)化，提高燃燒效率，降低污染物排放。三、實(shí)施步驟與驗(yàn)證方法（一）實(shí)施步驟現(xiàn)狀評(píng)估對(duì)鍋爐進(jìn)行全面的熱力性能試驗(yàn)，包括但不限于燃燒效率測試、排煙溫度測量、飛灰含碳量分析等，以獲取當(dāng)前鍋爐運(yùn)行的各項(xiàng)基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。對(duì)入爐煤質(zhì)特性進(jìn)行深入分析，包括煤的揮發(fā)分、熱值、硫分等化學(xué)成分，以及煤粒大小、水分、灰分等物理特性，探究其與鍋爐燃燒效率偏差之間的關(guān)聯(lián)性。改造施工根據(jù)鍋爐的實(shí)際情況和改造需求，制定詳細(xì)的改造施工方案。單臺(tái)鍋爐的改造周期預(yù)計(jì)約為15天，期間需要安排停機(jī)時(shí)間以確保施工安全和質(zhì)量。在進(jìn)行燃燒器更換的同時(shí)，對(duì)配套的風(fēng)門執(zhí)行機(jī)構(gòu)、煤粉管道彎頭等部件進(jìn)行耐磨處理，以提高設(shè)備的耐用性和整體性能。調(diào)試與優(yōu)化在改造完成后，分階段開展冷態(tài)空氣動(dòng)力場試驗(yàn)和熱態(tài)燃燒調(diào)整試驗(yàn)。通過冷態(tài)試驗(yàn)，驗(yàn)證空氣動(dòng)力場的均勻性和穩(wěn)定性；通過熱態(tài)試驗(yàn)，在不同的負(fù)荷點(diǎn)下對(duì)燃燒過程進(jìn)行精細(xì)調(diào)整。重點(diǎn)驗(yàn)證220MW、300MW、450MW三個(gè)典型負(fù)荷點(diǎn)的穩(wěn)燃能力及排放指標(biāo)。確保改造后的鍋爐在不同工況下均能保持良好的燃燒狀態(tài)和環(huán)保性能。（二）驗(yàn)證方法性能測試指標(biāo)參數(shù)改造前改造后目標(biāo)值測試方法最低穩(wěn)燃負(fù)荷260MW≤220MW降負(fù)荷至燃燒不穩(wěn)定臨界點(diǎn)，觀察并記錄燃燒器是否能夠維持穩(wěn)定燃燒，同時(shí)監(jiān)測相關(guān)參數(shù)如爐膛壓力、火焰檢測等，以確定燃燒是否真正穩(wěn)定。NOx排放濃度80-100mg/m3≤50mg/m3使用CEMS（連續(xù)排放監(jiān)測系統(tǒng)）進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測，確保在改造后的運(yùn)行過程中，NOx排放濃度能夠滿足或低于設(shè)定的目標(biāo)值。供電煤耗315g/kWh≤312g/kWh采用正平衡法進(jìn)行計(jì)算，即根據(jù)實(shí)際發(fā)電量、原煤消耗量以及煤的熱值等參數(shù)，計(jì)算出供電煤耗，并與改造前的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，以評(píng)估改造效果。長期跟蹤評(píng)估在完成改造并連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行3個(gè)月后，開展經(jīng)濟(jì)性分析。統(tǒng)計(jì)燃油助燃次數(shù)、磨煤機(jī)單耗等衍生指標(biāo)，以全面評(píng)估改造對(duì)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的影響。每季度進(jìn)行煤質(zhì)適應(yīng)性測試，驗(yàn)證揮發(fā)分15%、20%、25%三種工況下的燃燒穩(wěn)定性。通過調(diào)整煤質(zhì)參數(shù)，觀察并記錄燃燒器在不同工況下的適應(yīng)性及穩(wěn)定性表現(xiàn)，以確保改造后的燃燒系統(tǒng)能夠滿足多種煤質(zhì)的要求。表格1：燃燒系統(tǒng)改造性能測試指標(biāo)參數(shù)改造前值改造后目標(biāo)值測試方法監(jiān)測指標(biāo)評(píng)估周期最低穩(wěn)燃負(fù)荷260MW≤220MW降負(fù)荷至燃燒不穩(wěn)定臨界點(diǎn)，觀察并記錄燃燒器是否能夠維持穩(wěn)定燃燒爐膛壓力、火焰檢測信號(hào)、燃燒穩(wěn)定性即時(shí)測試NOx排放濃度80-100mg/m3≤50mg/m3使用CEMS（連續(xù)排放監(jiān)測系統(tǒng)）進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測排放濃度實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、達(dá)標(biāo)率統(tǒng)計(jì)連續(xù)監(jiān)測供電煤耗315g/kWh≤312g/kWh采用正平衡法計(jì)算（基于實(shí)際發(fā)電量、原煤消耗量及煤的熱值）發(fā)電量、燃煤量、熱值數(shù)據(jù)月度統(tǒng)計(jì)燃油助燃次數(shù)__統(tǒng)計(jì)改造后穩(wěn)定運(yùn)行期間的燃油使用情況助燃次數(shù)、燃油消耗量3個(gè)月跟蹤期磨煤機(jī)單耗__記錄磨煤機(jī)在不同負(fù)荷下的電能消耗電能計(jì)量數(shù)據(jù)、運(yùn)行小時(shí)數(shù)季度評(píng)估煤質(zhì)適應(yīng)性_多工況穩(wěn)定測試揮發(fā)分15%、20%、25%三種工況下的燃燒穩(wěn)定性火焰穩(wěn)定性參數(shù)、爐膛溫度分布季度專項(xiàng)測試表格2：燃燒系統(tǒng)改造經(jīng)濟(jì)性與運(yùn)行評(píng)估指標(biāo)評(píng)估維度關(guān)鍵指標(biāo)數(shù)據(jù)采集方法基準(zhǔn)參考值改造后表現(xiàn)要求影響因素分析運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性燃油消耗量統(tǒng)計(jì)改造后穩(wěn)定運(yùn)行期間的燃油使用記錄歷史平均值減少30%以上燃燒穩(wěn)定性、點(diǎn)火成功率設(shè)備效率磨煤機(jī)單耗電能表計(jì)量數(shù)據(jù)與磨制煤量比值計(jì)算7.5-8.5kWh/t≤7.2kWh/t煤質(zhì)硬度、碾磨件磨損狀態(tài)環(huán)保性能NOx排放達(dá)標(biāo)率CEMS系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)計(jì)算現(xiàn)行排放標(biāo)準(zhǔn)100%達(dá)標(biāo)燃燒配風(fēng)、SNCR系統(tǒng)投運(yùn)率燃料適應(yīng)性臨界揮發(fā)分通過煤質(zhì)調(diào)配測試不同揮發(fā)分(15%/20%/25%)下的穩(wěn)定燃燒能力原設(shè)計(jì)≥18%擴(kuò)展至15-25%燃燒器結(jié)構(gòu)、一次風(fēng)溫控制系統(tǒng)可靠性非計(jì)劃停運(yùn)次數(shù)運(yùn)行日志統(tǒng)計(jì)年度≤2次零非停設(shè)備維護(hù)質(zhì)量、控制系統(tǒng)穩(wěn)定性綜合效益供電煤耗降幅通過正平衡法計(jì)算改造前后差值設(shè)計(jì)值312g/kWh實(shí)際≥3g/kWh降幅鍋爐效率、廠用電率優(yōu)化四、預(yù)期效果與風(fēng)險(xiǎn)控制（一）預(yù)期效果技術(shù)效益通過優(yōu)化鍋爐燃燒系統(tǒng)，提高鍋爐在低負(fù)荷下的燃燒穩(wěn)定性和效率，使鍋爐能夠在30%-100%的額定負(fù)荷范圍內(nèi)靈活調(diào)節(jié)，滿足電網(wǎng)深度調(diào)峰需求。在低負(fù)荷工況下，通過精確控制燃燒過程，降低燃燒產(chǎn)物中CO含量60%，減少高溫腐蝕風(fēng)險(xiǎn)，延長鍋爐使用壽命。經(jīng)濟(jì)效益通過提高鍋爐調(diào)峰能力，增加深度調(diào)峰時(shí)間，年節(jié)約燃油助燃成本約120萬元（按每年深度調(diào)峰200小時(shí)計(jì)算）。供電煤耗降低帶來的年經(jīng)濟(jì)效益約480萬元（按發(fā)電量30億kWh/年測算）。（二）風(fēng)險(xiǎn)控制改造風(fēng)險(xiǎn)燃燒器更換可能引發(fā)爐膛局部過熱：在燃燒器更換過程中，需對(duì)水冷壁壁溫進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，通過增設(shè)監(jiān)測點(diǎn)來確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性。一旦發(fā)現(xiàn)壁溫異常升高，應(yīng)立即停止施工并采取相應(yīng)措施，以防止局部過熱導(dǎo)致設(shè)備損壞或安全事故?；烀簱綗龑?dǎo)致結(jié)渣加?。簽榱丝刂苹烀簱綗^程中的結(jié)渣問題，需要嚴(yán)格控制煤粉細(xì)度及SOFA風(fēng)率。每日開展?fàn)t膛看火孔檢查，觀察火焰狀態(tài)和爐膛內(nèi)結(jié)渣情況，及時(shí)調(diào)整燃燒參數(shù)，確保燃燒過程穩(wěn)定高效。運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)低負(fù)荷時(shí)SCR入口煙溫低于300℃：在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，SCR脫硝系統(tǒng)可能因入口煙溫過低而無法正常投運(yùn)。為了解決這個(gè)問題，可以安裝省煤器旁路煙氣調(diào)溫裝置，通過調(diào)節(jié)旁路煙氣的流量和溫度，使SCR入口煙溫保持在適宜范圍內(nèi)，從而保證脫硝系統(tǒng)的正常運(yùn)行和氮氧化物的有效去除。燃燒調(diào)整過度導(dǎo)致飛灰含碳量上升：在燃燒調(diào)整過程中，過度調(diào)整可能導(dǎo)致飛灰含碳量上升，影響鍋爐效率和環(huán)保性能。為了避免這種情況發(fā)生，可以設(shè)置BOCS系統(tǒng)報(bào)警閾值（飛灰含碳量>3%時(shí)自動(dòng)觸發(fā)參數(shù)復(fù)歸），當(dāng)飛灰含碳量超過設(shè)定閾值時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)調(diào)整相關(guān)參數(shù)至預(yù)設(shè)值，確保燃燒過程穩(wěn)定高效。五、結(jié)論本方案針對(duì)火電機(jī)組在深度調(diào)峰場景下面臨的高效燃燒與靈活調(diào)節(jié)難題，提出了通過燃燒器硬件升級(jí)與燃燒系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化的技術(shù)方案。通過優(yōu)化燃燒器結(jié)構(gòu)與性能，使其適應(yīng)更廣泛的煤種和更靈活的燃燒工況，同時(shí)結(jié)合先進(jìn)的燃燒控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了鍋爐燃燒過程