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摘要:“3060”碳排放战略的提出为我国能源结构的转型发展指明了方向,以风电、光伏为代表的清洁能源进入快速发展期。为满足日益增加的可再生能源消纳需求,我国政府从顶层设计上提出构建以新能源为主体的新型电力系统。因可再生能源发电具有间歇性和波动性,提升系统的灵活性成为电力行业未来发展要解决的核心问题。从技术上讲,电网互联互济、煤电机组灵活性调峰、燃气轮机发电、抽水蓄能、需求侧响应、电化学储能等都是提升电力系统灵活性的重要措施。但受建设条件、成本、周期、技术成熟度等多方面因素的制约,燃气发电、抽水蓄能以及其他新型储能的比例合计不超过5%,并且在短时间内很难提升。鉴于我国电源结构特点,主力电源燃煤机组进行深度调峰,是目前提升电网灵活性的最现实选择。本文主要分析超临界机组深度调峰技术实践。
关键词:深度调峰;燃烧调整;全负荷脱硝;宽负荷协调优化
引言
存量火电机组深度调峰是现阶段提升电网可再生能源消纳能力的最经济措施。为实现机组30%负荷常态化可靠运行,借鉴成熟工程经验,从解决机组低负荷运行存在的设备问题、提高机组低负荷运行经济性、提高机组低负荷自动控制水平等3个方面入手开展系统的研究和实践,取得较理想效果,大幅提升了现场设备的运行水平。这一系列技术措施的应用可为同类型机组开展深度调峰工作提供可行的解决思路。
1、超临界机组深度调峰需求分析
燃煤电厂的发展是基于材料的开发,控制技术的改进和电力工业发展的需要,随着全社会用电量的增加,总装机容量不断增加,超临界机组以其明显的经济性逐渐取代亚临界机组成为煤炭发展的主力军。与传统的亚临界装置相比,水冷壁的总吸热率、过热、加热、节煤发生了很大变化。由于没有滚筒等大型储热容器,超临界机组本身的储热容量不足,直接影响超临界机组响应电网负载指令的能力。超临界装置的可用热量储存主要来自锅炉工艺中金属热吸收部件和碳酸饮料装置的热惯性。金属元件的比热比碳酸饮料要小得多,而金属元件的储热能力有限,所以超临界机组的储热能力主要来自锅炉水的冷却壁和组合箱中碳酸饮料的储热。由于滚筒的再生量大,废水管道不足,超临界机的再生能力仅为同一滚筒机容量的三分之一左右,随着超临界机组质量参数的提高,截面的污染时间缩短,进一步削弱了原有的再生能力不足。随着机组容量的增加,机组温度、压力等参数的提高,以及对工作负荷设定深度的调整,对超临界机组的燃烧、机组运行控制等提出了更高的要求。深度规范运行对大负荷范围内关键参数的设置质量提出了新的挑战,参与峰值设置的设备对电网的自动发电控制更加频繁,随着单位负荷的降低,锅炉的延迟显着,低负荷条件下锅炉侧与蒸汽轮机侧能量匹配的难度进一步增加。此外,在超临界装置的低负载运行中,设备的安全边际大大降低了可变负载能力。特别是在低负荷湿度区工作时,超临界单元作为次临界单元工作,对锅炉,蒸汽涡轮机和自动控制有很大的影响。影响锅炉侧的燃烧稳定性,粉末系统的稳定性,液体力学的安全性,机构端板的安全性,给水系统的稳定性,机构的使用寿命,干湿机组的运行控制,第一频响应,负载响应速度,水冷壁的安全性等。一般负载运行的协调控制策略已不能满足单位负荷低湿度运行的需要。同时,由于单元本身具有很强的联轴器、多变量和非线性特性,一般存在烟流偏差和介质电流偏差。主蒸汽温度和主蒸汽压力控制的单位精度进一步提高。在深度单元的峰值运行条件下,制定了协调的控制策略,以满足干,湿和干湿状态过渡期间的控制要求。
2、深度调峰面临问题和风险分析
制约机组深度调峰的因素主要有:
2.1锅炉调峰运行最低负荷限制
锅炉深度范围内的最小负荷限于稳定的燃烧器(油)、流体力学特性和锅炉运行工况,为了降低燃料成本,机组提高了印尼煤的熔融比,通常为50% ~ 80%,印尼煤具有温度低、含水量高、低负荷干扰能力差、低负荷运行时可能发生火灾不稳定等特点,如果调整不良,则可能发生水位从干到湿的变化,导致温度突然下降、壁温限制等。,依此类推
2.2环保系统调峰限制
单位负荷过低时,进入氮气的空气温度将低于305℃,必须采取提高烟气温度的措施,否则,如果烟气温度低于最低操作温度,将无法正常工作,从而降低催化剂的活性氨蒸汽与硫磺氧化物反应并产生硫酸,从而堵塞了空气发生器、吸尘器,并危及机组人员的安全和稳定
2.3协调及控制系统调峰限制
implit-ccs原始控制系统的极限负荷较低,负载较低,会导致infiltry-ccs系统自动关闭,从而导致设备从干到湿,并且大气温度发生很大变化,因此必须对控制系统进行全面升级,以满足深层加热下的控制要求。
3、精细化燃烧调整技术
在不进行设备改造的条件下,开展精细化的燃烧调整是挖掘锅炉低负荷稳燃性能的最有效手段。其本质在于使锅炉的燃烧边界尽可能向改善燃烧的方向调整,具体措施包括:1)制粉系统优化调整。煤粉气流的着火是锅炉实现稳定燃烧要解决的核心问题,制粉系统调整的重点就在于从煤粉气流自身角度去改善着火条件。具体手段包括:一次风速及其偏差优化调整,低负荷下适当降低一次风率有助于降低煤粉气流的着火热,减少四角风速偏差有利于改善炉膛整体的燃烧工况;煤粉细度优化调整,随煤粉细度降低,煤粉颗粒比表面积增加,更有利于挥发分的析出和颗粒的非均相着火;磨煤机投运方式调整,低负荷阶段应尽量投运相邻的磨煤机,控制磨煤机投运台数,使锅炉的热负荷更加集中,低负荷阶段应尽量避免磨煤机的启停操作。2)配风方式优化调整。低负荷时,锅炉总烟气量减少,二次风箱压力降低,炉膛火焰充满度和炉膛温度也较低。传统的配风调整都是运行人员凭主观经验定性调节,因缺乏对炉膛热态特性的认知,难以实现按煤粉燃烧需求精细补氧。针对这种技术现状,在大量现场实践的基础上,开发出基于阻力系数的二次风精准控制技术。通过对锅炉配风边界的精细化控制,将低负荷阶段锅炉主燃区过量空气系数控制在0.9~1.0,提高主燃区温度的同时提高火焰抗干扰能力,进而可实现锅炉低负荷稳燃性能的提升。为了确保配风调整效果,需要定期开展燃烧设备状况检查和冷态空气动力场试验。3)运行氧量优化调整。炉膛出口氮氧化物偏高是燃煤锅炉低负荷运行普遍存在的一个问题,其主要原因多是在于运行氧量偏高而送风又难以进一步下调所致。低负荷时,应在确保煤粉充分燃尽的同时,设法降低运行氧量。可采取的技术措施包括:降低磨煤机投运台数、送风机单侧运行/单侧停运、送风投入再循环、在锅炉尾部增加CO在线监测装置、炉膛本体漏风治理等。上述一系列措施在现场实际应用后,锅炉低负荷的运行性能已得到较大程度改善,30%负荷下,锅炉各项参数稳定,火检强度正常,在保证锅炉燃烧效率的同时控制炉膛出口氮氧化物质量浓度在30~50mg/m
3。
结束语
挖掘机的改进潜能将从50%扩展到100%到40%到100%的峰值容量,无论是经济还是安全,机组人员都不得参与深度负荷调整不到50%,在40%以下长时间运行时,机组的安全不能得到保证,现有设备状态下的氮排放也不能保证在40%的负荷范围内实现CO2目标,碳中和,强化需要30%负荷深度的可再生能源的负荷控制机制,最大灵活性。
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