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富氧燃燒提升燃煤火電靈活性技術
1、技術背景
為滿足巨大的電力需求，在發(fā)展傳統(tǒng)火電、水電和核電的同時，將大力發(fā)展風電、太陽能及其他可再生能源。當可再生能源的發(fā)電容量在電網(wǎng)中所占比重較大時，其出力的不確定性將對電力系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力帶來巨大的挑戰(zhàn)，因此，為確保運行過程的供需平衡，需提高電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力。對于增加電力系統(tǒng)靈活性的方法初始看來手段很多——如使用燃機、抽水儲能、化學儲能等，但都“難堪大任”，所以電力系統(tǒng)進行靈活性改造的重任落到了燃煤火力發(fā)電廠的“肩上”。
2、技術機理
富氧燃燒提升燃煤火電靈活性技術采用主動燃燒穩(wěn)定結構設計與控制方法，利用小空間自穩(wěn)燃燒方式，避免了原鍋爐煤粉氣流大空間燃燒的諸多限制條件，裝置整體運行安全、穩(wěn)定、連續(xù)，控制簡單、易行。
3、技術性能
（1）增強深度調(diào)峰能力——在鍋爐深度調(diào)峰時，利用氧氣強化煤粉與燃油（天然氣）的燃燒，降低燃料著火溫度，提高燃燒過程溫度，加快反應速度，使煤粉以提前主動燃燒狀態(tài)進入爐膛，且不受煤質波動的影響，提高爐膛溫度，保證整個鍋爐煤粉不會因為爐膛熱負荷過低燃燒不穩(wěn)而熄火，實現(xiàn)鍋爐不停爐超低負荷（最低20%額定負荷）調(diào)峰，增強火電機組深度調(diào)峰能力。
（2）提升機組爬坡速度（負荷升降速率）—— 一次風煤粉流在富氧燃燒提升燃煤火電靈活性裝置內(nèi)提前主動燃燒后進入爐膛，進入爐膛后即開始放熱，因此，完全可以做到斷層投運、錯層投運、斷層+錯層或錯位層投運，實現(xiàn)爐膛燃燒穩(wěn)定、受熱均勻，避免傳統(tǒng)逐層投運導致的升負荷慢、主蒸汽溫度及壓力不能同步增長或增長較慢等問題，在保證爐內(nèi)燃燒安全的前提下，可實現(xiàn)增加單位時間內(nèi)的入爐煤量，確保機組快速提升負荷，大幅提升燃煤火電機組爬坡速率（負荷升降速率）。
（3）降低鍋爐啟/停時間——一次風煤粉流在富氧燃燒提升燃煤火電靈活性裝置內(nèi)提前主動燃燒，利用富氧燃燒增加火電靈活性裝置的斷層、錯層斷層+錯層或錯位層布置投運，相當于在爐內(nèi)安裝了多個點火層，可根據(jù)工況需求靈活調(diào)整入爐煤量，可實現(xiàn)快速增/減投煤量，確保爐內(nèi)受熱更為均勻，燃燒穩(wěn)定，且富氧煤粉火焰延展性好，爐膛火焰充滿度高，從而達到降低鍋爐啟/停時間的目的。
（4）增強燃料靈活性——利用氧氣強化煤粉揮發(fā)份燃燒的同時，強化煤粉中固碳的燃燒——降低煤粉中固碳的著火溫度，提高燃燒過程反應速度，提高燃燒過程溫度，從而實現(xiàn)對燃料揮發(fā)份含量不做要求，有效提高鍋爐煤種適應性；同時通過溫度檢測反饋可實現(xiàn)智能調(diào)控富氧燃燒提升燃煤火電靈活性裝置參數(shù)，確保在任意工況下引燃一次風煤粉，使煤粉以主動燃燒狀態(tài)進入爐膛，維持爐膛穩(wěn)定燃燒，從而實現(xiàn)能夠燃燒煙煤、貧煤、無煙煤以及摻燒生物質能源（秸稈、木屑等）的目的，達到提高機組燃料靈活性的目的。
（5）確保SCR裝置高效投運——富氧燃燒提升燃煤火電靈活性技術通過調(diào)控燃燒系統(tǒng)微量燃油（或天然氣）、氧氣等參數(shù)，利用氧氣強化燃油（或天然氣）燃燒，產(chǎn)生高溫火焰引燃一次風煤粉，確保富氧燃燒提升燃煤火電靈活性裝置內(nèi)煤粉以提前著火主動燃燒狀態(tài)進入爐膛，在維持爐膛穩(wěn)定燃燒的同時，斷層富氧燃燒提升燃煤火電靈活性裝置的投運（或配合富氧智能煙氣加熱裝置），可有效抬高火焰中心，縮短火焰中心到爐膛出口的距離，從而使煙氣溫度滿足SCR投運要求（≥320℃），全程安全、高效地投運。
（6）確保鍋爐爐效不降低——富氧燃燒提升燃煤火電靈活性技術采用提前著火、主動燃燒的方式，相對延長了煤粉在爐內(nèi)的燃燒時間，確保煤粉燃燒充分，降低鍋爐飛灰及大渣含碳量，不增加鍋爐機械不完全燃燒熱損失，不降低爐效；同時利用斷層燃燒（或配合富氧智能煙氣加熱裝置），通過投運頂層燃燒器可有效抬高火焰中心，縮短火焰中心到爐膛出口的距離，避免為提高煙氣溫度而開啟（或安裝）省煤器旁路等措施而導致爐效降低。
（7）優(yōu)化熱電機組儲熱裝置——對于熱電機組的靈活性改造，目前通常會采取儲熱裝置方案。在國外的應用中，該方案大多基于電網(wǎng)/熱網(wǎng)小，煤種優(yōu)質、穩(wěn)定的基礎上；而國內(nèi)電網(wǎng)/熱網(wǎng)大，煤質變化大，為保證火電靈活性的連續(xù)性，儲熱裝置建設規(guī)模應相對增大。富氧燃燒提升燃煤火電靈活性技術可增強機組深度調(diào)峰能力，保證火電靈活性調(diào)節(jié)的連續(xù)性，從而優(yōu)化熱電機組儲熱裝置，縮減其建設規(guī)模，降低基建及運行維護成本。
4、輔助物料供應
富氧燃燒提升燃煤火電靈活性技術需少量燃油（燃氣）作為引火能源，運行過程存在一定成本，為此我司開發(fā)了小型煤炭分級分質高效利用系統(tǒng)，可利用電廠動力煤在小型煤炭分級分質高效利用系統(tǒng)內(nèi)熱解產(chǎn)生富氫干餾煤氣及附屬產(chǎn)品，利用富氫煤氣作為電廠常態(tài)調(diào)峰能源，解決運行過程產(chǎn)生的成本問題；同時富氫煤氣的常態(tài)化應用可有效減少電廠CO2排放，另外動力煤熱解產(chǎn)生的附屬產(chǎn)品可直接對外銷售，獲取高額經(jīng)濟效益。
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