超临界350MW机组直流锅炉深度调峰能力试验--中国期刊网

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超临界350MW机组直流锅炉深度调峰能力试验

发表时间：2020/12/24 来源：《基层建设》2020年第24期作者：张腾达

[导读] 摘要：随着电网容量的提升，各类新能源电站并网以及用电结构的变化，如何提升发电厂的调峰能力，缓解目前电力系统中存在的峰谷差较大的问题，是目前电力系统所面临的主要问题，在某电厂的超临界350MW机组直流锅炉深度调峰能力进行调整优化试验，通过调节和优化运行可控因素，对于其调峰能力进行摸底，进而不断优化深度调峰运行方案。

        华能大庆热电有限公司黑龙江大庆 163000
        摘要：随着电网容量的提升，各类新能源电站并网以及用电结构的变化，如何提升发电厂的调峰能力，缓解目前电力系统中存在的峰谷差较大的问题，是目前电力系统所面临的主要问题，在某电厂的超临界350MW机组直流锅炉深度调峰能力进行调整优化试验，通过调节和优化运行可控因素，对于其调峰能力进行摸底，进而不断优化深度调峰运行方案。
        关键词：锅炉；深度调峰；SCR脱硝系统
        随着我国经济不断发展，国家电网的容量也得逐步提升，尤其是近年来各类新能源的快速发展，可再生能源给了电网造成了一定的消纳压力。此外，在用电结构方面也出现了一定的变化，工业用电所占比例有所降低，居民生活用电所占比例有所上升，这就造成了电网负荷峰谷差出现了不断增大的局面。
        一、设备概况
        本次实验选用的机组是超临界350MW发电机组，炉膛结构为单炉膛Π型、采用了四墙切圆的燃烧方式。制粉系统采用中速磨正压冷一次风直吹系统，设计煤种为扎赉诺尔褐煤，煤粉细度R90=35%。每台炉配6台MPS170HP-II型磨煤机，5运1备，在5台磨煤机运行时能带满负荷（BMCR工况）。锅炉采用墙式切圆燃烧，主燃烧器采用固定式，布置在水冷壁的四面墙上，每层4只对应一台磨煤机，共设6层水平浓淡煤粉喷口，8层辅助风室和4层分离型燃尽风室。其中分离型燃尽风室（SOFA）采用水平摆动式，可左右摆动12度，布置在主燃烧器区上方水冷壁的四角，以实现分级燃烧降低NOX排放，同时可以调节燃烧火球在炉膛中的位置，用于调节炉膛出口两侧烟温偏差。锅炉除渣的方式是干式除渣，烟气脱硝工艺采用了催化还原脱硝。
        二、运行可控因素分析和试验方法
        2.1 运行可控因素
        本次发电机组的深度调峰在满足相关环保指标的前提下，还需要充分保证锅炉运行过程的安全性、稳定性以及运营的经济性。本机组的锅炉约束条件有以下几个方面：
        为了满足相关环保指标，SCR脱硝系统的入口烟温必须要高于310 ℃；
        锅炉的燃料效率相对较高，而且炉侧辅机电流（磨煤机和6台风机的电流）较低；
        锅炉的运行过程需要具备稳燃性，不得出现爆燃或灭火等不稳定现象；
        第四，由于锅炉模拟量火检使用了十分准确的单独光敏探头，并且在锅炉在低负荷运行时炉膛压力的波动范围呈现一定的规律性，因此可以将火检强度和压力波动范围视为证明锅炉是否稳燃的可量化指标。
        第五，锅炉在以最小负荷的运行时，会存在“干态”和“湿态”转换的现象，这种现象十分容易造成分离器水位异常波动，进而导致锅炉MFT发生，所以在进行深度调峰试验时锅炉负荷不得低于最小负荷。
        结合以上述约束条件分析和锅炉运行过程的实际情况，经过统筹分析得知，对深度调峰工况主要影响因素包括以下八种（详见表一）。
        2.2 试验方法
        在本次实验中机组采用纯凝状态运行模式，并且以额定负荷的60%为基础，按照1.5 MW/min的速率逐步减少负荷，当触发任何一项约束条件时，对可控因素进行优化（表1）。
                                                                             表1 优化试验工况

        三、试验结果与分析
        锅炉在60%额定负荷运行时，各个可控因素分别为M1、ML2、O3、MB1、SOFAD1、AC2、S2、CD2，对于可控因素进行优化，统计数据可以得知：
        3.1磨煤机组合
        上层磨煤机投入使用时燃烧中心上移，脱硝系统入口烟温有一定的提升。在M2工况下脱硝系统入口的NOx浓度比M1要高，造成种情况的主要原因是锅炉燃烧中心的向上移动造成的。在M3工况下NOx浓度比M2和M1都要低，造成这种情况的主要原因是M3工况下燃烧分布较为分散而且燃烧温度也相对较低。在3种工况下，炉膛压力波动幅度都相对稳定。
        3.2磨煤机出力分配
        在磨煤机组合选择M3的前提下，使磨煤机出力分配处于不同工况运行分析发现：在ML1工况下，锅炉稳燃特性较好，但是SCR 脱硝系统入口烟温太低；在ML3工况下，部分区域的燃烧器火检强度有所降低，而且炉膛压力的波动范围也有所提升，稳燃特性收到影响，综合分析选择ML2更加合理。
        3.3氧体积分数分析
        在选择ML2的前提下，对氧体积分数3%-6%进行分析：在锅炉运行过程氧体积分数处于4.5%到5.5%之间时，系统中NOx质量浓度表现较为稳定；SCR 脱硝系统入口烟温与氧体积分数呈现正比关系；随氧体积分数与锅炉燃料效率之间呈现反比关系。氧体积分数的增加会造成火检强度的降低，并且炉膛压力波动幅度也会有所提升，经综合分析可知氧体积分数在5%范围内即时，锅炉的综合特性最优。.
        3.4 燃烧器摆角分析
        在选择氧体积分数为5%（即O5工况）的前提下，对燃烧器摆角进行分析得知：燃烧器摆角可以对炉膛压力造成影响；燃烧器摆角和飞灰可燃物含量之间没有线性关系，经过综合分析可知当燃烧器摆角为MB2工况时，锅炉的综合特性最优。
        3.5 SOFA挡板开度分析
        在固定其他工况的前提下，SOFA挡板开度进行优化，在SOFAD2工况下，虽然SCR脱硝系统入口烟温最高，而且NOx的质量浓度也最低，但是飞灰可燃物质量确大幅度提升，严重降低了锅炉燃料效率；随后在试验中发展SOFAD3工况下的NOx质量浓度低于SOFAD1工况，经过综合考虑选用SOFAD3工况。
        3.6风煤比分析
        结合试验数据和相关文献表明：随着调整风煤比的提升，一次风比例有所提升，进而造成了NOx的质量浓度有所提升，着火推迟会降低锅炉的稳燃性，但是，着火推迟对于提升SCR 脱硝系统入口烟温有着明显的帮助。经过优先级和综合考虑得知，风煤比选用AC3工况最为合理。
        3.7二次风配风和煤粉细度分析
        结合试验结果，不同工况的二次风配风方式和煤粉细度，对于各种约束条件影响非常小，因此选用当前运行人员常用的S2和CD2工况。
        总结
        经过试验数据对比和分析可以得知，在选用M3、ML2、O5、MB2、SOFAD3、AC3、S2和CD2的工况，锅炉环保排放参数合格，锅炉运行的经济性和安全性均能得到有效的保障，能够持续稳定的运行。
        参考文献：
        [1]蔡宗琰,杨旭东,严新民.可重构模块化机床的集成设计[J].机床与液压,2002(05):132-136.