660MW超超临界深度调峰能力优化调整试验及风险分析

660MW超超临界深度调峰能力优化调整试验及风险分析

孙念峰  李明

陕西商洛发电有限公司

摘要：近年来，随着我国电力行业的迅速发展，风电、太阳能、水电等清洁能源的装机容量持续增高，但是，随着清洁能源机组装机容量的增大，伴随而来的弃风率、弃光率、弃水率也在持续增高。为了保证电网的安全稳定运行，需要求火电机组，尤其大容量机组具备深度调峰能力。即在电网调峰过程保证机组负荷降至50%以下，既要保证机组的安全稳定运行，又能随时接带满负荷。以上要求，就给燃煤发电厂带来诸多困难和危险，例如：锅炉低负荷燃烧不稳、水冷壁中水动力不足、机组可能转湿态运行、环保参数无法控制。因此，研究火力发电厂灵活性调峰对今后电力行业发展具有深远意义。商洛发电有限公司660MW超超临界机组，为响应国家深度调峰政策，进行了深度调峰试验。

关键词：制粉优化；燃烧调整；深度调峰；　

引言

面对用电量增幅趋缓、电网峰谷差逐年增大的形式，电网调度对660MW火电机组深度调峰能力需求日益凸显。深度调峰不仅是电网的需求，也是电厂在激烈竞争中生存的需求。本文针对商洛发电有限公司660MW深度调峰能力优化进行简要分析。

1、商洛发电有限公司660MW超超临界直流锅炉简介

商洛发电有限公司1号锅炉为东方锅炉股份有限公司制造，超超临界变压运行直流炉，单炉膛、一次中间再热、前后墙对冲燃烧方式、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢架悬吊结构、П型布置。锅炉出口蒸汽参数按29.4MPa（a）/605/623℃，对应汽机的入口参数28MPa（a）/600/620℃。最终的主蒸汽和再热蒸汽的压力、温度、流量等要求需与汽轮机的参数相匹配。对应汽机VWO工况的锅炉的最大连续蒸发量（B-MCR）1950t/h，锅炉最终的最大连续蒸发量（B-MCR）应与汽轮机的VWO工况相匹配。

1.1锅炉主要性能指标

1.1.1过热蒸汽：

1.1.2再热蒸汽：

2、锅炉燃烧调整试验结果及分析

本次试验通过对制粉系统优化、燃烧调整和CCS系统优化，保证机组低负荷下安全运行。

2.1制粉系统运行优化

试验期间对制粉系统进行了相应的调整优化。制粉系统调整优化主要有以下几个方面：

2.1.1分离器频率调整

磨煤机煤量较小时，分离器频率加大可提高煤粉细度，提高煤粉的燃尽率；当磨煤机煤量较大时，为防止磨煤机堵磨，应适当降低分离器频率。建议控制煤粉细度在20%左右，以保证燃烧的经济性。根据当前煤质，煤量与分离器频率的关系推荐值见表1，实际调整应以煤粉细度化验结果为准。

表1 煤量与分离器频率的关系推荐值

2.1.2风煤比调整

风煤比过大，会导致风煤混合不良，影响煤粉的正常燃烧，使燃烧延迟，排烟温度升高；同时会增加燃料型NOx的生成，对脱硝系统带来不利。低负荷时过大的一次风会稀释煤粉浓度，吹散火焰，造成燃烧不稳，风煤比更不宜控制过大。

试验期间，将风煤比降低至2.0左右，炉膛出口NOx和排烟温度均呈下降趋势。在保证不堵磨的情况下建议控制风煤比在1.8左右，煤粉浓度在300g/m3以上，同时应保证粉管风速不低于18m/s。

2.2配风调整试验

运行时应控制适宜的二次风与燃尽风比率，确保炉膛出口烟温和NOx值均在合理范围内。在燃烧区域不缺氧的情况下，提高燃尽风率，会起到冷却效果，可有效控制炉膛出口烟温；相反在燃烧区域缺氧时，提高燃尽风率，会抬高火焰中心，提高炉膛出口烟温。根据实际燃烧状况，建议燃尽风门根据负荷来控制，二次风门根据对应的磨煤机煤量来控制。具体的风门控制见表2。

表2 风门控制表

2.3燃烧器及燃尽风内、外二次风门调整试验

燃烧器内二次风开大时，可增加内二次风量，增加内二次风旋流强度，有利于回流区的形成，为煤粉着火提供能量；适当关小外二次风，外二次风旋流角度变大，增加外二次风旋流强度，更有利于煤粉着火和火焰扩散。燃尽风内二次风为直流，开大时会穿透上升烟气进入炉膛中心区域；外二次风为旋流，关小时会不利于与上升烟气混合。为降低火焰中心，调整思路为燃烧器和燃尽风均为开大内二次风、关小外二次风。

燃烧器外二次风门开度40°，内二次风门开度60°；燃尽风外二次风门开度150mm，内二次风门开度200mm；贴壁风门开度35°，中心风门开度60%。

系统相关参数及逻辑修改情况  

2.4 CCS逻辑修改

2.4.1. 修改机组燃料函数，定值如下：

2.4.2 修改锅炉负荷指令指令对应给水指令函数，定值如下：

2.4.3修改机组风煤比函数，定值如下：

3、深度调峰风险分析

(1)燃烧安全裕度下降。由于炉膛热负荷下降较多，燃烧稳定性和抗干扰能力降低，如煤质突变，制粉系统异常、辅汽压力突变等异常，及易引起机组跳闸

(2)燃烧不宜优化，三台制粉系统运行单台磨煤机煤量小，磨煤机加载力不易调整，燃烧器出口煤粉浓度低，极易造成燃烧恶化，火检不稳；堵煤、断煤或煤质突变时燃烧扰动大，更易发生燃烧不稳或灭火。

(3)250MW以下四抽压力不能满足小汽轮机供汽，冷再至辅汽调门异常易造成小汽轮机出力异常，造成主给水流量异常。

4、试验结论

本次试验通过对制粉系统优化、燃烧调整和CCS系统优化，保证机组低负荷下安全运行，各项参数正常，无壁温超温现象，脱硝系统正常投入；灰渣含碳量在正常范围内，排烟温度也有一定下降，经济性得到一定提高；干态运行机组最低稳燃负荷可达178MW，且仍有一定下降空间；机组在178MW～330MW负荷区间可以投入CCS控制。机组低负荷时安全经济运行，具备30%～100%额定负荷调峰能力。

参考文献

[1]《陕西商洛发电有限公司#1机组深度调峰试验及燃烧调整试验报告》

[2]张广才,周科,鲁芬,等燃煤机组深度调峰技术探讨[J].火力发电,2017,46(9):06-13.