0、前言

近年來國家大力發(fā)展風電、光電等非化石能源，但風電、光電的不穩(wěn)定性造成棄風、棄光嚴重。因此，增強火電靈活性為非化石能源發(fā)電上網(wǎng)保駕護航勢在必行。

國家電力規(guī)劃總院總結的2016年國內(nèi)棄風率

一、技術要求

國家能源局綜合司于2016年6月發(fā)布《關于下達火電靈活性改造試點項目的通知》，其燃煤火力發(fā)電機組靈活性的主要內(nèi)容：

（1）運行靈活性，即：

     A）20%~40%額定負荷深度調(diào)峰；

     B）2~4h快速啟停，

     C）2%~5%MW/min爬坡能力；

（2）燃料靈活性：煤種適應力強；

（3）靈活性運行時煙氣排放達標；

（4）靈活性運行時不降低機組效率、不縮短整體使用壽命。

燃煤火力發(fā)電機組只有做到上述指標，才滿足靈活性運行要求，達到為非化石能源發(fā)電上網(wǎng)保駕護航的目的。在前幾次文章里已經(jīng)分析了深度調(diào)峰應用，本次就重點說說快速啟停、快速爬坡。

三、國內(nèi)燃煤發(fā)電機組快速啟停/爬坡現(xiàn)狀

（1）鍋爐啟停過程耗時較長

在鍋爐啟停過程中，為維持爐內(nèi)工況穩(wěn)定，燃燒充分，壓力及溫度同步上升，需緩慢調(diào)節(jié)燃燒參數(shù)，確保鍋爐安全、穩(wěn)定運行，導致鍋爐啟停時間較長，不能滿足靈活性要求。

（2）爬坡速度慢（機組負荷升降速率慢）

由于爐內(nèi)燃燒穩(wěn)定性差，為了保證爐內(nèi)燃燒安全，需在調(diào)峰過程中緩慢調(diào)整燃燒熱量，不能快速增加入爐煤量，從而導致爬坡速度（負荷升降速率）慢；

 

四、國外燃煤發(fā)電機組快速啟停/爬坡現(xiàn)狀

（1）快速啟停/爬坡能力

①國外以達到先進技術水平，800MW超臨界機組實現(xiàn)3h快速啟停；

②爬坡能力（負荷升降速率）達到3%額定負荷/min。

（2）主要技術措施

①燃燒煤種預處理——減少煤粉進入爐內(nèi)的吸熱量，促使煤粉提前著火燃燒，提前放熱；

②新型材料減薄壁厚——在安全穩(wěn)定運行的前提下，減薄壁厚，提高鍋爐運行效率；

③優(yōu)化制粉、供粉系統(tǒng)——通過油壓的改變和風量的控制來改變進入爐膛的煤粉燃料量，使燃料輸出量得到更精確的控制；

④優(yōu)化運行操作過程——通過精細化操作管理，提高機組各環(huán)節(jié)的效率。

上述技術措施的先進性不可否認，但與我國的實際國情存在較大的差異，若直接照搬國外先進技術，易產(chǎn)生衍生問題，出現(xiàn)“水土不服”現(xiàn)象?；谶@種現(xiàn)狀重慶富燃科技研發(fā)了增強火電機組運行靈活性相關技術，并得到了成功應用。

五、富氧燃燒提升燃煤火電靈活性技術

以四角切圓燃燒鍋爐為例，富氧燃燒提升燃煤火電靈活性技術，將鍋爐底層一次風煤粉燃燒噴口及頂層一次風煤粉燃燒噴口，改造為富氧燃燒提升燃煤火電靈活性裝置。

 

（1）機組需要快速啟停時

由于火力發(fā)電機組冷態(tài)啟動屬于預定時間行為，不存在快速啟停。所以靈活性運行中快速啟停主要針對機組溫態(tài)、熱態(tài)、極熱態(tài)的啟動。

根據(jù)鍋爐設計升溫升壓曲線的對應關系，富氧燃燒提升燃煤火電靈活性機組快速啟停系統(tǒng)，實現(xiàn)對鍋爐實際升溫升壓曲線對應關系的實時修正：

①當鍋爐主蒸汽壓力低于設計升級升溫曲線所對應該溫度下的壓力時，通過增大底層富氧燃燒裝置投煤量，同時增加相應富氧燃燒裝置油量、氧量，以快速提升主蒸汽壓力，實現(xiàn)主蒸汽溫度及壓力的同步快速增長；

②當鍋爐主蒸汽溫度低于設計升級升溫曲線所對應該壓力下的溫度時，通過增大頂層富氧燃燒裝置投煤量，同時增加相應富氧燃燒裝置油量、氧量，以快速提升主蒸汽溫度，實現(xiàn)主蒸汽溫度及壓力的同步快速增長。

在富氧燃燒提升燃煤火電靈活性機組快速啟停系統(tǒng)的運行下，實現(xiàn)鍋爐啟動過程對升溫升壓對應關系的實時修正，確保鍋爐啟動過程主蒸汽溫度與壓力的同步快速增長，達到實現(xiàn)快速啟停的目的。

（2）機組需要快速爬坡（升負荷速率）時

根據(jù)鍋爐所需升負荷速率，富氧燃燒提升燃煤火電靈活性機組快速爬坡系統(tǒng)實現(xiàn)對鍋爐實際投煤量的快速調(diào)節(jié)：根據(jù)所需升負荷速率所對應的理論投煤量，通過富氧燃燒裝置的多層多點投運（多個點火層），實現(xiàn)各燃燒器投煤量的靈活調(diào)節(jié)（快速增/減），以達到提高升負荷速率的目的：

如一臺300MW的機組，目前低負荷運行負荷為90MW，要求升負荷速率達到3.5%額定負荷/min，那么該系統(tǒng)每分鐘多層多點需調(diào)控的煤量為5t。

（3）應用案例

2016年底重慶富燃科技對某300MW切圓燃燒鍋爐進行了富氧燃燒提升燃煤火電靈活性技術改造；

（1）改造后在機組快速升負荷時，通過多點靈活地投運底層/頂層富氧燃燒器，鍋爐爬坡能力達到了3.5%額定負荷/min；

（2）通過多點多層投運方式，達到了快速升溫升壓的要求，鍋爐熱態(tài)啟動時間縮短至≤4h。

六、結束語

2017年國內(nèi)燃煤發(fā)電行業(yè)都在積極探尋靈活性技術改造方案及相關路線，重慶富燃科技研發(fā)的富氧燃燒提升燃煤火電靈活性技術包含了：深度調(diào)峰系統(tǒng)、煙氣溫度控制系統(tǒng)、快速啟停系統(tǒng)、快速爬坡系統(tǒng)；

上述系統(tǒng)的靈活組合即可滿足鍋爐側整體靈活性運行要求，也可滿足靈活性運行中某種單一或部分要求，真正達到了靈活運用靈活性的技術特征。

 

 

 

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