火电厂燃煤机组深度调峰技术探究

火电厂燃煤机组深度调峰技术探究

周超超

天津国投津能发电有限公司，天津 300480

摘要：目前在我国电力系统中，常规火力发电依然占有较高的比例，当电力系统中不确定性电源占比较高时，常规的火电机组需要进行深度调峰，以满足系统内的功率实时平衡和系统的安全稳定运行。深度调峰即火电机组在电网调度指令下运行出力在50%以下甚至更低的水平，这样的运行状态对火电机组具有较大的影响，会折损火电机组的运行寿命，并且也不利于火电机组的安全经济运行。本文详细分析了火电厂燃煤机组深度调峰技术，在实际中具有较强的应用价值。

关键词：燃煤机组；深度调峰；运行

1 大型火电机组参与调峰主要采用三种方式

1.1低负荷运行

此方式即为传统调峰手段，即尽可能降低机组负荷。但是机组不能无限制地降低负荷，最低负荷的主要限制因素是锅炉的最低稳燃负荷。实际运行中，降低负荷的手段有三种：定压运行、滑压运行和复合滑压运行。滑压运行是指随着负荷降低，过热器出口的蒸汽压力降低但是温度不变，这样对设备产生的热应力和热变形都很小，有利于延长设备寿命。

1.2两班制运行

这种方式即启停调峰。机组根据日负荷变化规律，在白天用电高峰期正常运行，夜间电网负荷低谷时停机，次日清晨热态启动。这种调峰方式的优点是调峰幅度大，可达100%额定出力。缺点是设备启停频繁，导致设备寿命降低。极热态启动时，参数要求极为严格，运行人员控制较难，安全因素较低。

1.3少汽无功运行

基本等同于启停调峰，但停机时，不与电网解列，消耗部分电网功率，使机组仍处于额定转速旋转热备用的无功状态。由于耗能比较大，现在较少采用。当机组降负荷至更低，需要投油助燃时，可将其认为是机组参与到了深度调峰。基于目前的运行实际，相比于两班制运行和少汽无功运行，低负荷运行的安全性最好，并且改动工作量小，所以运用最为普遍。

2 深度调峰技术对燃煤机组的影响

2.1经济性影响

当火电厂燃煤机组处于高负荷运行状态时，则其能耗指标相对更低，使机组整体展现出较好的运行性能。但在低负荷运行状态下，煤炭机组的工质参数会超出常规工况的标准范围，使锅炉热辐射大幅增加，造成更大的排烟损失。同时，汽轮机单阀形式会降低其调节效率，增加阀门节流损失，严重影响高压缸内的效率，而通过深度调峰针对部分辅机设备与原有设计特征再出现偏差时，会使其工作效率逐渐降低，提高厂用电率和供电煤耗。此时，轴流风机处于低负荷运行状态，极易出现跳闸、失速等多种问题，影响机组运行效果。因此，以深度调峰技术为基础，在实际应用中可加强对变频运行形式的设置，全面提升燃煤机组在低负荷条件下系统整体的运转效率。

2.2安全性影响

技术人员在设计火电机组燃煤锅炉的过程中，通常以30%的BMCR作为最低稳燃负荷标准，但燃烧锅炉在该工况下的运行效果会受到煤炭质量等多种因素的影响。当燃煤锅炉处于减载运行期间，其炉膛温度与燃料消耗会不断降低，削弱炉膛内的火焰强度，严重影响其燃烧工况，甚至会引发锅炉失火的现象。而随着炉膛辐射热量的降低和加热表面能量的提升，会增大排烟损失，促使烟气在加热过程中剧烈燃烧，对受热面造成一定程度的损伤[1]。因此，借助深度调峰技术实现对空气的科学分配，可促进其与煤粉实现有效融合，调整风速避免着火点出现偏移。围绕燃煤机组低负荷运行条件，还可能引发SCR脱氮故障，使煤炭燃烧不够充分，降低脱硝催化剂的使用寿命。

在基于深度调峰技术的燃煤机组中，在不同负载工况下，其火焰强度和充满度往往存在较大差异，不仅会影响炉膛内部热负荷的均匀性，还可能导致锅炉气压过低，进而引发超温爆炸问题。对此，需对机组运行模式进行调整，使其处于滑压运行状态，并确保锅炉蒸发量、给水量控制的合理性。在深度调峰期间，随着机组负荷的降低，锅炉气温也会不断下降，进而从干态转变为湿态，导致汽轮机运行期间因热度不足而出现水冲击问题，再加上空气摩擦等其他因素的干扰，导致其蒸汽不足，阻碍热量释放，持续升高水蒸气压力。所以，要及时调整锅炉煤水比例，明确分离装置过热器，保障汽轮机组持续处于安全稳定的运行状态。

3 深度调峰技术在燃煤机组中的应用

3.1改进锅炉燃烧与制粉系统

为进一步提升锅炉在低负荷条件下的稳燃能力，在应用深度调峰技术的过程中可加强对燃烧器和制粉系统的优化研究。当前，在国内的电厂锅炉中已经用到了百叶窗式水平浓淡燃烧器、旋流燃烧器等能力强、效果好的煤粉燃烧器，并获取较好的稳燃成效。但若要使其不投油的稳燃负荷降低到20%以下，则要对锅炉燃烧与制粉系统做改良处理。

以浓淡燃烧器为基础，合理设置可调挡块等装置，实现对煤粉浓度的灵活调节，大幅增强锅炉燃烧器在不同负荷下的适应能力，显著提升其在低负荷条件下的稳燃能力。这种改进方式在实际应用中，随着燃烧机组运行时间的延长，可能出现卡顿等问题，影响调节装置的设置效果。对此，还要综合多种技术加强对复合型燃烧器的研发和使用，对燃烧器在低负荷条件下的稳燃能力进行改良，避免其在高负荷条件下出现结块、结渣的现象。对于燃煤机组中的制粉系统，可对磨煤机动态分离器进行全面改良，适当提升其锅炉煤粉的均匀性指数，保证其在低负荷条件下的煤粉细度，有效增强锅炉稳燃能力，促进锅炉运行经济性全面提升。

3.2优化锅炉运行精细化效果

从国内燃煤机组设计中不投油锅炉最低稳燃负荷水平来看，在深度调峰技术下其还有很大的调整空间。要想在不改变煤质与设备的前提下最大限度提高锅炉的稳燃能力，技术人员可围绕锅炉运行的精细化水平提高对深度调峰技术应用的针对性。在关于煤粉浓度与锅炉火焰温度的研究中指出，随着煤阶着火温度的提升，煤粉浓度也会相应增长，且烟煤与无烟煤的最佳煤粉浓度分别为0.5kg/kg和1kg/kg。但锅炉在实际运行中，其粉管的煤粉浓度通常低于最佳水平，应适当调整粉管风速的偏差，以确保其内部畅通无阻为基础，将风速合理控制在较低水平，以达到提升管内煤粉浓度的目的。

此外，若煤粉细度过低，导致其颗粒比表面积增大，还会降低煤本身的活化能，充分发挥其作用。基于煤粉粒径与着火温度之间的关系，在开展深度调峰技术期间，可在保证磨煤机稳定运行的条件下，对其中分离器转速与挡板进行优化调整，使煤粉细度有效降低。根据锅炉运行氧量提升，总风量增多的特点，在优化锅炉运行精细化效果中，还可加强对运行氧量的有效提升，实现对锅炉内平均稳定与燃烧安全稳定性的科学控制。与此同时，从燃煤机组整体的角度出发，对锅炉低负荷条件下磨煤机投运情况与稳燃能力之间的关系进行深入分析，发现集中火嘴燃烧的稳定性更强，因此，可选用相邻燃烧器调整磨煤机投运形式，减少其投运数量，提高粉管粉煤浓度，不断汇聚热负荷，提高锅炉低负荷稳燃能力。

3.3增强系统装置的适应能力

针对燃煤机组运行中存在的问题，要想提高主辅机、环保装置的适应能力，可针对具体问题采取科学的深度调峰技术措施。对于锅炉受热面超温问题，电厂技术人员可在深度调峰中对机组受热面壁温的差值展开科学计算，通过摸底试验明确其在安全运行条件下最低负荷状况。针对汽轮机蒸汽参数过低的问题，可通过对燃烧器投运方式与配风形式的调整使火焰中心的位置提高，进而达到调整蒸汽参数的效果。对于磨煤机振动与风机喘振问题，可根据具体工况适当减少其投入数量，运用单风机运行等方式确保其运行的稳定性。

4 结论

综上所述，在火电厂的生产过程中，煤料的完全燃烧与发电的经济性和安全性之间存在密切联系，在对燃煤机组应用深度调峰技术期间，应结合具体的煤种类型与装备特点，探索最经济、最安全的机组灵活性改造方案，并开展规范的稳燃试验，优化锅炉的稳燃能力。

参考文献：

[1]谈紫星,李诣烽.燃煤机组深度调峰技术的运用探讨[J].内蒙古煤炭经济,2023(21):171-173. 

[2]王东光,陈荣敏,田景晨.燃煤机组深度调峰灵活性改造技术及优化[J].电力设备管理,2023(6):90-92.