基于深度调峰的300MWCFB锅炉低负荷稳燃技术研究

3.3试验过程中的关键技术和控制点

3.3.1在机组接到参与深度调峰调度命令8小时左右,进行原煤仓分仓分热值上煤｡根据东方300MW循环流化床锅炉普遍存在炉膛床温分布情况为中间高,两侧低的特点,中间煤仓煤种保持不变,两侧的煤仓上发热量高300—500大卡的煤种,使得低负荷运行期间床温保持相对均匀,减少两侧床温的偏差｡

3.3.2本锅炉冷态下的最小流化风量为22万Nm3/h,低负荷期间床压维持5—6KPa,可进一步将流化风量降低到20万Nm3/h,既可以保证炉膛内床料的良好流化,也能减少热烟气对炉膛内热量的带走,提高床温｡

3.3.3改变锅炉一､二次风的配比｡在正常运行中,锅炉一､二次风的占比为40%与60%｡低负荷稳燃期间,将锅炉一､二次风的占比调到60%与40%,维持锅炉氧量在7.5%—8.5%之间｡

3.3.4改变二次风挡板开度｡将下二次风挡板开度关至20%,使炉膛内密相区形成还原性气氛,减小污染物的生成,同时增加下部二次风的穿透力,加强密相区燃烧工况的扰动｡将上二次风挡板开度控制在25%,保证炉膛稀相区燃烧所需的氧气,降低低负荷期间锅炉飞灰含碳量｡

3.3.5通过每十分钟切换锅炉各台冷渣器的启停,保留一台冷渣器运行,将锅炉床压维持在5—6KPa,也避免了冷渣器因长期停运造成排渣不畅现象的发生｡

3.3.6在负荷降至90MW时,开启锅炉三个返料器底部放灰,减小炉膛内的循环物料量,控制炉膛上部差压在0.3KPa左右,在快速降低锅炉负荷的同时,提高锅炉床温40℃左右(从750℃提高到790℃)｡

3.3.7控制高压流化风母管压力在40—43KPa,返料风流量在22000Nm3/h,关小松动风调门至15%,流化返料风调门关小至25%,保证返料器返料的通畅｡

4、经济及社会效益情况

4.1经济效益

根据山西省电力公司调度和交易中心《山西省火电机组深度调峰交易办法(试行)》(晋监能市场[2014]107号)的有关规定组织风电和火电企业开展火电机组深度调峰交易,对于参与深度调峰机组将会有一定的电量补偿,如机组计划出力150MW/h,而机组为了深度调峰实际出力60MW/h,电网会给予发电企业90MW/h的电量补偿,按机组参与调峰6小时,企业将获得补偿15万元左右｡

预计按照每年度进行30次机组深度调峰,单台机组每年可带来直接经济收益约15万元×30次=450万元｡

4.2社会效益

4.2.1此课题的研究,充分证明300MW循环流化床锅炉机组在20%低负荷下,依然可以稳定运行,机组各项参数正常,满足机组运行要求,同时也为今后新建､在建与已投产的300MW亚临界､350MW超临界循环流化床锅炉参与电网深度调峰起到很好的借鉴作用｡

4.2.2当前,国家实现节能减排目标面临的形势十分严峻,通过此课题的研究,使电网可以消纳更多风电等清洁能源,减少了燃煤机组SO2､NOX､粉尘等污染物的排放,为国家实现节能减排目标,推进绿色低碳发展,保护生态环境做出贡献｡同时减少了煤､石油､天然气等非可再生能源的消耗,为国家节约了矿石能源的消耗｡

5、存在的不利因素

锅炉低负荷运行期间,由于燃烧弱､床温低,会对机组效率､环保指标和安全性带来一定影响,具体如下:

(1)机组效率下降｡负荷降至63MW时锅炉床温在790℃左右,炉内燃烧温度较低,使得燃料的不完全燃烧损失增大,降低了锅炉效率;机组的主要辅助设备,如电动机､泵和风机都维持在较低效率的状态下运行,增加了厂用电量消耗,不经济｡

(2)增加了污染物脱除成本｡国峰公司锅炉采用炉内喷钙脱硫+炉后半干法脱硫+SNCR脱硝的污染物联合脱除工艺,其要达到较高的污染物脱除效率,应将锅炉床温控制在850~900℃之间,但深度调峰期间(63MW负荷时)锅炉床温只有790℃左右,此时脱硫剂､脱硝剂反应效率较低,只能通过投入过量的脱硫剂､脱硝剂的方法来满足污染物脱除要求,极大的增加了脱硫剂､脱硝剂的消耗｡

(3)降低了机组的安全性｡深度降负荷期间机组各系统和设备的自动投入率较低,需运行人员进行大量的手动操作,存在较大的不安全风险;锅炉低负荷运行期间炉内燃烧很弱,抗扰动能力较差｡当煤质突然变差或风量大幅摆动时,可能造成锅炉灭火或结焦事故;为满足脱硝要求,锅炉投入过量的尿素,使得氨逃逸量增大,可能造成空预器堵塞､腐蚀等,降低了设备的使用寿命｡

6、结论

本文完成了300MW循环流化床锅炉低负荷稳燃的研究和应用,结果显示:

(1)通过技术调整和精心组织,300MW循环流化床锅炉在21%额定负荷下可以实现稳定运行｡

(2)在新能源发电机组装机容较大的区域,应合理配置一定量的循环流化床机组,以满足特殊时段的新能源发电消纳需要｡并且,循环流化床机组在一定程度上可以取代部分抽水蓄能机组,以节约能源消耗｡

(3)锅炉深度降负荷运行期间会带来发电效率下降､环保成本增加和安全性降低等问题,我们还需要在这些方面做进一步的研究｡

标题：基于深度调峰的300MWCFB锅炉低负荷稳燃技术研究

作者：李剑、陈琳、张经世、郝宇光

单位名称：山西国峰煤电有限责任公司

来源：作者投稿

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