利用富氧不停炉超低负荷调峰技术提高火电灵活性的应用及探讨

北极星环保网讯:摘要：本文通过实际应用,论证采用富氧不停炉超低负荷调峰技术对机组实行技术改造，从而达到提高火电灵活性(包括调峰能力、爬坡速度、启停时间)的目的;应用结果表明：利用富氧不停炉超低负荷调峰技术可实现火电机组不停炉超低负荷(20%额定负荷)调峰;实现机组快速爬坡达到所需负荷;减少锅炉启停时间。 

关键词：火电灵活性 不停炉超低负荷调峰 调峰能力

0 引言

近年来,我国风电和光伏装机规模迅猛增长,在役及在建装机容量均已位居世界第一。一方面,风电和光伏等新能源为我们提供了大量清洁电力,另一方面,其发电出力的随机性和不稳定性也给电力系统的安全运行和电力供应保障带来了巨大挑战。

从目前的情况来看,我国电力系统调节能力难以完全适应新能源大规模发展和消纳的要求，部分地区出现了较为严重的弃风、弃光和弃水问题。2015年,全年弃风电量高达339亿千瓦时,“三北”部分地区弃风和弃光率超过20%。而造成这种严重弃风、弃光和弃水问题的主要原因还是在于现有煤电机组灵活性不足，无法满足新能源高速发展对电力系统调节能力的要求：

(1)机组深度调峰能力差，需停炉调峰

随着经济发展，社会对电能的需求不断地增长，使电网容量不断扩大，用电结构发生很大的变化，各大电网的峰谷差日趋增大，电网的调峰能力和客观上的调峰需要之间的矛盾十分尖锐，低谷时缺乏调峰手段的问题将更为突出。在实际运行中,我国纯凝机组调峰能力一般为额定容量的50%左右,典型的抽凝机组在供热期的调峰能力仅为额定容量的20%。

(2)深度调峰过程中为保证炉内稳定燃烧，延长了调峰爬坡时间

在常规调峰过程中，由于炉内燃烧极为不稳定，为了保证炉内煤粉的稳定燃烧，需在调峰过程中缓慢调整燃烧热量，从而延长了调峰爬坡时间，无法实现快速带上满负荷，降低了调峰灵活性。

(3)锅炉启停过程需完全按照设计升温升压曲线缓慢调整，耗时较长

在锅炉启停过程，为维持炉内工况稳定，燃烧充分，需缓慢调节燃烧参数，确保锅炉安全、稳定运行，导致锅炉启停时间较长，灵活性差。

为适应新能源的快速发展，提高新能源的消纳能力，在2016年7月4日，国家能源局综合司发布《关于下达火电灵活性改造试点项目的通知》，将丹东电厂等16个煤电站确定为提升火电灵活性改造试点项目，以期加快能源技术创新，通过对煤电机组改造,挖掘燃煤机组调峰潜力，释放其潜在的灵活性,有效提高我国电力系统调节能力,推进我国高效智能电力系统建设。

在能源日渐紧缺的今天，为确保新能源的高速发展，对燃煤机组进行灵活性(包括调峰能力、爬坡速度、启停时间)改造已势在必行，针对机组显存灵活性不足的问题，我司成功开发出了富氧不停炉超低调峰技术。

1 富氧不停炉超低负荷调峰技术简介

所谓富氧不停炉超低负荷调峰技术是指：锅炉在超低负荷(<50%)调峰时，通过顶层或错位层投运富氧调峰燃烧器，利用氧气强化煤粉燃烧，提高燃烧温度的特性，调控富氧调峰燃烧器中油、氧量，使一次风煤粉在任意工况下呈主动着火燃烧状态进入炉膛，保证顶层或错位层投入的煤粉连续稳定燃烧，确保提高炉膛温度，从而保证整个锅炉煤粉不会因为炉膛热负荷过低燃烧不稳而熄火，实现锅炉不停炉超低负荷调峰，大幅提升火电锅炉调峰灵活性。富氧不停炉超低负荷调峰系统主要由以下几部分构成：富氧调峰燃烧系统(专利产品)、超低温真空储罐(定制产品)、氧气控制器(专利产品)、燃油预处理装置(专利产品)、控制系统及配套管线。

富氧不停炉超低负荷调峰技术——解决了锅炉因调峰深度不够而实行停机调峰的问题，实现锅炉不停炉超低负荷(20%额定负荷)调峰;调峰灵活性强，负荷响应速度快;在确保锅炉安全、稳定运行的前提下，可大幅缩短锅炉启停时间，从而提升机组灵活性。

2 富氧不停炉超低负荷调峰技术改造实施思路

(1)针对四角切圆燃烧锅炉的富氧不停炉超低负荷调峰思路

如下图布置的燃烧系统的四角切圆锅炉(不限于此)

煤粉燃烧器布置在炉膛四角，切圆燃烧，每角燃烧器共布置13层喷口，包括有4层一次风喷口(锅炉由下到上为A、B、C、D层),1层三次风喷口(XX)层，1层顶二次风(OFA)喷口,7层二次风喷口。

初步制定改造方案为：断层富氧燃烧调峰方式，即在保证每台锅炉A、D层共8台原燃烧器一次风煤粉喷口几何尺寸、形状不变的基础上，将其材质更换为耐高温材质并加装相关装置，从而适应富氧调峰燃烧器内提前着火燃烧的需要，从而将原燃烧器变为我司特有的富氧调峰燃烧器;

配套安装：超低温真空储罐、氧气控制器、燃油预处理装置、控制系统及配套管线。

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