0、前言

近年來(lái)國(guó)家大力發(fā)展風(fēng)電、光電等非化石能源，但風(fēng)電、光電的不穩(wěn)定性造成棄風(fēng)、棄光嚴(yán)重。因此，增強(qiáng)火電靈活性為非化石能源發(fā)電上網(wǎng)保駕護(hù)航勢(shì)在必行。

國(guó)家電力規(guī)劃總院總結(jié)的2016年國(guó)內(nèi)棄風(fēng)率

一、技術(shù)要求

國(guó)家能源局綜合司于2016年6月發(fā)布《關(guān)于下達(dá)火電靈活性改造試點(diǎn)項(xiàng)目的通知》，其燃煤火力發(fā)電機(jī)組靈活性的主要內(nèi)容：

（1）運(yùn)行靈活性，即：

     A）20%~40%額定負(fù)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(yīng)力強(qiáng)；

（3）靈活性運(yùn)行時(shí)煙氣排放達(dá)標(biāo)；

（4）靈活性運(yùn)行時(shí)不降低機(jī)組效率、不縮短整體使用壽命。

燃煤火力發(fā)電機(jī)組只有做到上述指標(biāo)，才滿足靈活性運(yùn)行要求，達(dá)到為非化石能源發(fā)電上網(wǎng)保駕護(hù)航的目的。在前幾次文章里已經(jīng)分析了深度調(diào)峰應(yīng)用，本次就重點(diǎn)說(shuō)說(shuō)快速啟停、快速爬坡。

三、國(guó)內(nèi)燃煤發(fā)電機(jī)組快速啟停/爬坡現(xiàn)狀

（1）鍋爐啟停過(guò)程耗時(shí)較長(zhǎng)

在鍋爐啟停過(guò)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(yùn)行，導(dǎo)致鍋爐啟停時(shí)間較長(zhǎng)，不能滿足靈活性要求。

（2）爬坡速度慢（機(jī)組負(fù)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(guò)程中緩慢調(diào)整燃燒熱量，不能快速增加入爐煤量，從而導(dǎo)致爬坡速度（負(fù)荷升降速率）慢；

 

四、國(guó)外燃煤發(fā)電機(jī)組快速啟停/爬坡現(xiàn)狀

（1）快速啟停/爬坡能力

①國(guó)外以達(dá)到先進(jìn)技術(shù)水平，800MW超臨界機(jī)組實(shí)現(xiàn)3h快速啟停；

②爬坡能力（負(fù)荷升降速率）達(dá)到3%額定負(fù)荷/min。

（2）主要技術(shù)措施

①燃燒煤種預(yù)處理——減少煤粉進(jìn)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(yùn)行的前提下，減薄壁厚，提高鍋爐運(yùn)行效率；

③優(yōu)化制粉、供粉系統(tǒng)——通過(guò)油壓的改變和風(fēng)量的控制來(lái)改變進(jìn)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(yùn)行操作過(guò)程——通過(guò)精細(xì)化操作管理，提高機(jī)組各環(huán)節(jié)的效率。

上述技術(shù)措施的先進(jìn)性不可否認(rèn)，但與我國(guó)的實(shí)際國(guó)情存在較大的差異，若直接照搬國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，易產(chǎn)生衍生問(wèn)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(qiáng)火電機(jī)組運(yùn)行靈活性相關(guān)技術(shù)，并得到了成功應(yīng)用。

五、富氧燃燒提升燃煤火電靈活性技術(shù)

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(shù)，將鍋爐底層一次風(fēng)煤粉燃燒噴口及頂層一次風(fēng)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(jī)組需要快速啟停時(shí)

由于火力發(fā)電機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)屬于預(yù)定時(shí)間行為，不存在快速啟停。所以靈活性運(yùn)行中快速啟停主要針對(duì)機(jī)組溫態(tài)、熱態(tài)、極熱態(tài)的啟動(dòng)。

根據(jù)鍋爐設(shè)計(jì)升溫升壓曲線的對(duì)應(yīng)關(guān)系，富氧燃燒提升燃煤火電靈活性機(jī)組快速啟停系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)鍋爐實(shí)際升溫升壓曲線對(duì)應(yīng)關(guān)系的實(shí)時(shí)修正：

①當(dāng)鍋爐主蒸汽壓力低于設(shè)計(jì)升級(jí)升溫曲線所對(duì)應(yīng)該溫度下的壓力時(shí)，通過(guò)增大底層富氧燃燒裝置投煤量，同時(shí)增加相應(yīng)富氧燃燒裝置油量、氧量，以快速提升主蒸汽壓力，實(shí)現(xiàn)主蒸汽溫度及壓力的同步快速增長(zhǎng)；

②當(dāng)鍋爐主蒸汽溫度低于設(shè)計(jì)升級(jí)升溫曲線所對(duì)應(yīng)該壓力下的溫度時(shí)，通過(guò)增大頂層富氧燃燒裝置投煤量，同時(shí)增加相應(yīng)富氧燃燒裝置油量、氧量，以快速提升主蒸汽溫度，實(shí)現(xiàn)主蒸汽溫度及壓力的同步快速增長(zhǎng)。

在富氧燃燒提升燃煤火電靈活性機(jī)組快速啟停系統(tǒng)的運(yùn)行下，實(shí)現(xiàn)鍋爐啟動(dòng)過(guò)程對(duì)升溫升壓對(duì)應(yīng)關(guān)系的實(shí)時(shí)修正，確保鍋爐啟動(dòng)過(guò)程主蒸汽溫度與壓力的同步快速增長(zhǎng)，達(dá)到實(shí)現(xiàn)快速啟停的目的。

（2）機(jī)組需要快速爬坡（升負(fù)荷速率）時(shí)

根據(jù)鍋爐所需升負(fù)荷速率，富氧燃燒提升燃煤火電靈活性機(jī)組快速爬坡系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)鍋爐實(shí)際投煤量的快速調(diào)節(jié)：根據(jù)所需升負(fù)荷速率所對(duì)應(yīng)的理論投煤量，通過(guò)富氧燃燒裝置的多層多點(diǎn)投運(yùn)（多個(gè)點(diǎn)火層），實(shí)現(xiàn)各燃燒器投煤量的靈活調(diào)節(jié)（快速增/減），以達(dá)到提高升負(fù)荷速率的目的：

如一臺(tái)300MW的機(jī)組，目前低負(fù)荷運(yùn)行負(fù)荷為90MW，要求升負(fù)荷速率達(dá)到3.5%額定負(fù)荷/min，那么該系統(tǒng)每分鐘多層多點(diǎn)需調(diào)控的煤量為5t。

（3）應(yīng)用案例

2016年底重慶富燃科技對(duì)某300MW切圓燃燒鍋爐進(jìn)行了富氧燃燒提升燃煤火電靈活性技術(shù)改造；

（1）改造后在機(jī)組快速升負(fù)荷時(shí)，通過(guò)多點(diǎn)靈活地投運(yùn)底層/頂層富氧燃燒器，鍋爐爬坡能力達(dá)到了3.5%額定負(fù)荷/min；

（2）通過(guò)多點(diǎn)多層投運(yùn)方式，達(dá)到了快速升溫升壓的要求，鍋爐熱態(tài)啟動(dòng)時(shí)間縮短至≤4h。

六、結(jié)束語(yǔ)

2017年國(guó)內(nèi)燃煤發(fā)電行業(yè)都在積極探尋靈活性技術(shù)改造方案及相關(guān)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(shù)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(cè)整體靈活性運(yùn)行要求，也可滿足靈活性運(yùn)行中某種單一或部分要求，真正達(dá)到了靈活運(yùn)用靈活性的技術(shù)特征。

 

 

 

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