大型燃煤锅炉深度调峰关键问题探讨

  目的  随着我国“双碳”目标的制定及构建清洁低碳、安全高效现代能源体系的迫切需求,可再生能源在电网中的发电比例将逐年提高。但因其自身的随机性及间歇性特点,可再生能源对电网调峰的贡献极其有限。为了提高对可再生能源的消纳能力,具有良好调峰潜力的煤电机组正担负着电网中基础调节能源的重要角色。其中,燃煤锅炉作为煤电机组的前端核心系统,其低（变）负荷运行性能直接影响着煤电机组的整体调峰能力。  方法  为此,文章从燃煤锅炉低（变）负荷运行过程中的燃烧稳定性、运行可靠性、环保性及经济性需求出发,首先总结了大型燃煤锅炉深度调峰所面临的关键问题,并分别从低（变）负荷运行下的燃烧稳定性、机组运行环保性和经济性、主要辅机适应性和安全性及热电机组的热电解耦四个方面,对目前的主要研究内容及进展进行分析总结。  结果  在此基础上,提出对燃煤锅炉调峰能力深度提升技术的研究及发展展望。  结论  通过文章分析得出,为了发挥燃煤锅炉在提升电网调峰能力方面的先发优势,应从燃煤锅炉的整体系统出发,综合开展主要辅机运行状态监测及评估、燃烧性能关键影响因素研究、过程智能优化控制及预测,从而提升燃煤锅炉在低负荷运行、快速启停及升降负荷过程中的综合性能。     

深度调峰下锅炉送风系统运行适应性的研究

针对机组深度调峰运行工况严重偏离设计工况,主辅设备存在适应性问题,结合具体实例,分析了燃煤机组深度调峰工况下锅炉送风系统的运行适应性。结果表明：深度调峰时送风机出力小,二次风压力低,送风系统适应性较差,存在二次风量波动、热风再循环失效以及风机运行效率低等问题,影响机组安全经济运行。据此提出了相应的运行调整、设备改造对策。深度调峰下送风系统的运行适应性应引起重视。     

600 MW亚临界锅炉深度调峰动态试验研究

随着新能源发电比例的提升,燃煤电厂实行深度调峰已成必然趋势.燃煤机组深度调峰动态升降负荷是实现机组深度调峰的基础.对某电厂600 MW亚临界机组30％～40％额定容量深度调峰动态过程进行研究.结果表明:在未进行设备改造、无助燃的前提下,锅炉在深度调峰动态试验过程中燃烧稳定,主辅机系统运行正常、安全,锅炉满足超低排放要求...     

1000MW超超临界机组深度调峰风险分析和控制策略

大容量火电机组进行低负荷深度调峰,运行中安全风险明显增加,但可通过合理的运行调整,将安全风险降至最低,确保机组安全运行。本文结合运行经验,对1000MW超超临界机组深度调峰潜在的安全风险进行分析,并制定出相应的控制策略。     

中国煤电机组调峰运行现状分析

随着国家电网提出的“全球能源互联网”的加快构建，风电、太阳能等新能源发电的大规模并网，但其出力不稳定的特定使得电力负荷的峰谷差日趋增大，电网调峰压力增加。而我国目前的能源形势和电力装机结构决定了煤电机组将承担主要调峰任务。分析了煤电机组在参与调峰过程中，长期处于变工况运行时引起的各类问题，从煤电机组调峰的需求、调峰方式、调峰引起的新问题及煤电机组参与调峰相关政策支持等角度出发进行分析。结果表明机组调峰运行时，各主、辅设备偏离最佳运行工况，对设备安全、能源利用率、环境污染物排放等造成一定的影响。在此基础上，从政策制定和电网调度侧出发，提出了应对调峰问题的相关建议，以实现社会资源的优化配置。     

调峰机组中蓄热器的应用

本文提出一种可用于调峰机组的蓄热器系统的设想。在机组处于低负荷时将一部分热量储存在蓄热器和除氧器中,到尖峰负荷时再把这部分热量放出来,其效果是可以提高调峰机组的平均循环效率、稳定锅炉的燃烧工况,并可减小配调峰机组的锅炉设备的容量。     

典型燃煤锅炉深度调峰能力比较研究

火电机组进行深度调峰低负荷运行将成为常态,摸清典型锅炉深度调峰能力具有较大意义。对3台试点典型燃煤机组进行深度调峰试验。结果表明:掺烧高挥发分、低热值煤对提高锅炉特别是设计燃烧器截面热负荷较低锅炉的低负荷稳燃能力是有利的;亚临界锅炉不存在干湿态转换的问题,深度调峰水动力性能优于超临界、超超临界锅炉;通过分级省煤器、省煤器旁路烟道改造或增设0号高压加热器,优化吹灰、增加锅炉送风量等方式,可以提高SCR入口烟气温度;分级省煤器的低负荷节能效果优于省煤器旁路烟道改造和增设0号高压加热器;低负荷运行中,在保证SCR入口烟气温度的前提下,应适当控制锅炉送风量以降低干湿态转换点和提高锅炉效率。     

计及火电深度调峰的高比例可再生能源电力系统日前优化调度研究

针对高比例可再生能源并网,提出含风、光、火、蓄的高比例新能源电力系统多目标日前优化调度模型。该模型考虑在火电机组深度调峰及频繁爬坡等新工况下的火电机组运行成本、污染物惩罚成本以及可再生能源弃电成本,以系统运行成本最低、风光出力最大以及净负荷波动最小为优化目标,采用NSGA-Ⅱ算法进行优化求解。通过对某典型日不同调度场景进行仿真计算,结果表明所建立的系统运行总成本计算模型能够兼顾该系统的经济、环保与消纳,所提出的多目标优化调度策略能够促进高比例可再生能源的消纳,缓解火电机组的调峰压力,降低系统运行总成本,指导电力系统火电灵活性改造,保证电力系统安全、稳定、经济运行。     

600MW亚临界锅炉30％额定负荷深度调峰试验研究

对某电厂亚临界600 MW机组深度调峰至30%额定负荷锅炉运行进行研究。结果表明:在无设备改造、无助燃前提下,锅炉低负荷燃烧稳定,主辅机系统运行正常、安全,锅炉满足超低排放要求,基本实现机组静态方式下深度调峰至30%额定负荷锅炉的预期目标。但锅炉也存在二次风流量测量信号较弱、脱硝反应器入口烟温偏低、喷氨流量偏大、锅炉效率偏低等问题,这是进一步完善锅炉深度调峰能力需要解决的问题。     

深度调峰工况下锅炉过量空气系数对炉内温度影响的分析

  [目的]  为了分析火电机组超低负荷运行工况下过量空气系数对于炉膛燃烧稳定性的影响,更好地指导机组参与调峰。  [方法]  通过深入分析锅炉运行和炉内传热机理,以炉膛出口烟温表征炉内燃烧温度,并作为燃烧稳定性的指标,在MATLAB/SIMULINK中搭建炉膛出口烟温模型。以某300 MW火力发电机组为例,首先选择几个典型工况点采用相似性求解方法计算炉膛出口烟温与锅炉厂家给出的设计数据进行比对,检验计算方法基本正确之后代入超低负荷运行参数,计算深调峰工况下不同过量空气系数对应的炉膛出口烟温。  [结果]  仿真结果表明:模型算得炉温与锅炉厂家给出的设计数据对比,计算误差小于±15 ℃,计算方法基本正确,可以将其应用于超低负荷工况计算。  [结论]  随着负荷的降低,使炉膛出口烟温达到最大值的最优过量空气系数逐渐增大。因此在超低负荷运行工况下,可在一定范围内适当增大过量空气系数以提高炉膛出口烟温,进而提高锅炉燃烧的稳定性,并且过量空气系数小于2.0时,数值越大炉膛出口烟温越高。     

330 MW亚临界锅炉深度调峰下单侧风机运行研究

针对燃煤机组普遍开展深度调峰的现状,以某亚临界330 MW机组为研究对象,探索锅炉低负荷阶段单侧风机运行的方式,结合煤耗试验开展经济效益分析和安全性评估。试验结果表明:只要保证空预器双侧运行、风烟道联络门通畅,低负荷下单列风机运行对锅炉本体影响有限;在机组50%～30%负荷下,单侧风机运行可节省厂用电0.37%～0.73%,降低煤耗1～3 g/kWh。     

亚临界强制循环锅炉20%低负荷稳燃优化调整的数值模拟与试验研究

为研究火电机组深度调峰过程中,锅炉低负荷燃烧的稳燃和最佳的安全、高效运行方式,依托某电厂亚临界660 MW机组,对亚临界强制循环四角切圆锅炉在超低负荷（20%）下的稳燃性能进行了试验研究和数值模拟计算,对低负荷下燃烧运行工况优化进行了研究。研究结果表明：某电厂3号机组锅炉在低负荷燃烧时,能保持较高的煤粉燃尽率,炉膛最高温度可以达到1 400~1 600 K左右,运行O2体积分数为12%~13%左右,低负荷燃烧较为稳定;运行选择较为靠近炉膛上部的磨组运行方式、调整AA托底风门开度5%~10%、燃烧层之间辅助风门开度维持在9%~18%以及燃烧层周界风门开度约为18%等燃烧优化手段可以实现低负荷下的合理空气动力场,维持稳定燃烧。     

基于零号高压加热器的深度调峰控制策略研究

为提高燃煤火电机组深度调峰脱硝装置投运率、满足电网快速调峰和调频需求,以及提升机组低负荷运行经济性,设计基于零号高压加热器的宽负荷脱硝、深度调峰和调频等控制策略,针对某660 MW机组加以实施和试验验证。试验结果表明：基于零号高压加热器的深度调峰控制功能,利用机组高压回热系统蓄能参与负荷控制,机组深调期间能够满足1%P_e/min的AGC变负荷和电网频差0.083 Hz内的一次调频响应需求;在机组深度调峰期间可增开汽轮机进汽调阀,减少节流损失,全开工况下可降低发电煤耗超过1.6 g/(kW·h);协同深度调峰期间机组快速负荷响应和脱硝烟温控制需求,能够维持脱硝入口烟温超过安全限值,实现脱硝系统安全稳定投运。     

燃用神华煤超低NO_x燃烧系统受热面吸热比例优化研究

为解决某电厂600 MW亚临界燃煤锅炉超低NO_x燃烧系统改造后出现的低负荷和变负荷工况下再热汽温偏低的问题,提升机组运行安全性和经济性。从设计、运行、机理等方面入手,深挖问题根源,探究其解决方案。通过运行调整优化、系统优化配置、亚临界机组受热面调整等措施来提升再热蒸汽温度,改造后低负荷稳定工况下再热汽温提升10℃;高负荷工况下,主、再热蒸汽不超温,达到预期效果。     

1000MW超超临界火电机组深度调峰研究及应用

近年来,随着国家重视可再生能源的利用,尤其是风电、水电、光伏的迅速发展,电网负荷结构发生了较大的变化,电网在运行中峰谷负荷差明显增大。火力发电机组肩负着重大的调峰任务也承受着更大的调峰压力。火电企业为了在竞争日益激烈的发电市场中立于不败之地,必须满足电网规定的深度调峰要求,提高机组的调峰能力,满足电网安全调度与正常运行的能力。     

1 000 MW机组深度调峰期间典型问题分析和解决方法

目前火电机组深度调峰已成常态,因机组负荷较低,深度调峰期间机组存在锅炉燃烧不稳、两侧汽温偏差、脱硝入口烟温低等问题,严重威胁机组深度调峰期间的安全稳定运行.机组厂用电率、供电煤耗等经济性指标均不同程度上升.针对深度调峰期间的典型问题,提出相对应的方案,成功解决了以上难题,同时对于分析燃煤电厂成本增加也有一定参考意义.     

300MW供热机组调峰性能及其影响因素研究

研究供热机组的调峰性能,对保证电网安全运行,增强电网消纳可再生能源的能力具有重要意义。以某300MW供热机组为例,充分挖掘厂家提供的设计数据,建立了供热机组调峰性能的预测模型,得到了供热量与机组负荷、主蒸汽流量与机组负荷的关系,分析了影响调峰性能的主要因素,计算了供热机组的可调峰范围。结果表明,当供热量一定时,机组存在最大负荷和最小负荷,随着供热量的增加,机组的最大负荷降低,最小负荷升高,机组的调峰性能将变差。排汽压力升高、汽水损失率增加、返回疏水温度下降也将使机组调峰性能变差。     

燃煤机组最小边界出力稳定性评价方法分析

为进一步提升电网对可再生能源发电量的消纳水平,提高电网低谷运行的可靠性,开展了燃煤机组最小出力运行方式的核定研究.基于电站锅炉切圆燃烧机理与运行调整技术,并兼顾安全、稳定、环保、节能等指标,进行了最小出力稳定性评价方法探讨,并在示范机组完成了25％ 额定负荷的稳燃能力评价,以供同类进行借鉴.     

减少小浪底水电站机组空载运行时间

小浪底水电站是河南电网重要的调峰调频电站,为了维持河南电网的稳定,机组经常需要长时间空载运行^[1]。近年来由于河南电网运行方式改变,空载现象愈发频繁,为了保证小浪底机组的长期安全稳定运行,进一步提高水能利用率,本文结合机组运行方式、工况以及河南电网负荷规律、调度方式等,研究机组空载时间与运行方式、流量和调度习惯等的关联性和规律,分析总结影响机组空载时间过长的关键因素^[2],并提出相应的解决方案,为促进小浪底发电机组安全稳定运行提供参考和依据。     

330 MW机组深度调峰控制系统问题分析及优化

在电力消费增速放缓、煤电机组投产过多、非化石能源高速增长的形势下,煤电的深度调峰或低负荷运行将成为常态.以某330 MW火电厂机组为例,全面评估排查深度调峰下的机组自动调节品质,深入分析协调控制、汽温控制、给水控制等方面存在的问题,通过开展现场设备治理、优化负荷指令前馈函数和最小流量再循环阀控制逻辑、模拟电网频率开展一次调频试验等措施,机组主蒸汽压力、过热汽温、给水控制等调节品质显著提高,机组达到了在30％额定负荷的灵活性深度调峰和长期安全稳定运行的能力.