燃煤鍋爐如何適應(yīng)深度調(diào)峰
在追求清潔、高效、低碳的能源轉(zhuǎn)型背景下，燃煤鍋爐作為傳統(tǒng)電力供應(yīng)的重要組成部分，其運行靈活性的提升成為了關(guān)鍵議題。特別是在實現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)的征程中，燃煤電站鍋爐需要更好地適應(yīng)深度調(diào)峰需求，以保障電網(wǎng)的穩(wěn)定與安全，同時減少溫室氣體排放。本文將深入探討燃煤鍋爐如何適應(yīng)深度調(diào)峰的技術(shù)策略與實踐，以期為能源行業(yè)的綠色發(fā)展提供參考。
一、深度調(diào)峰的背景與挑戰(zhàn)
隨著新能源發(fā)電比例的不斷提高，如風(fēng)電和太陽能發(fā)電的波動性給電網(wǎng)的穩(wěn)定運行帶來了巨大挑戰(zhàn)。為確保電網(wǎng)安全，燃煤電站需要具備更高的深度調(diào)峰能力，即在低負(fù)荷工況下穩(wěn)定運行，快速響應(yīng)電網(wǎng)調(diào)度指令，減少棄風(fēng)棄光現(xiàn)象，促進(jìn)新能源消納。然而，燃煤鍋爐在低負(fù)荷運行時面臨著燃燒不穩(wěn)定、效率下降、污染物排放增加等多重挑戰(zhàn)。
二、燃煤鍋爐適應(yīng)深度調(diào)峰的技術(shù)策略
1. 煤質(zhì)管理與燃煤摻配
煤質(zhì)是鍋爐燃燒穩(wěn)定的關(guān)鍵要素之一。在低負(fù)荷期間，保證鍋爐原煤煤質(zhì)至關(guān)重要，要求煤的水分含量不大于10%，以免造成給煤機斷煤等現(xiàn)象。具體措施包括：
分時段進(jìn)行燃煤摻配：根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷曲線規(guī)律，提前安排原煤倉上煤，確保在不同負(fù)荷時段能按照要求使用摻配的煤種。
定期召開燃煤摻配專題會：根據(jù)運行指標(biāo)，針對性地進(jìn)行燃煤調(diào)整，確保煤質(zhì)穩(wěn)定。
煤場分區(qū)堆放：確保取煤的準(zhǔn)確性，根據(jù)燃煤摻配方案，提前安排原煤倉上煤方式，保證深度調(diào)峰期間的入爐煤發(fā)熱量、揮發(fā)份和灰份等指標(biāo)符合要求。
2. 燃燒調(diào)整與磨煤機運行優(yōu)化
燃燒調(diào)整是實現(xiàn)鍋爐低負(fù)荷穩(wěn)定運行的核心。通過合理選擇磨煤機運行方式、優(yōu)化燃燒器布置、控制負(fù)荷風(fēng)門等措施，可以有效提高燃燒穩(wěn)定性。
磨煤機運行方式優(yōu)化：通過實驗確定最優(yōu)運行方式，如600MW超臨界鍋爐在低負(fù)荷時通常選擇B、C、D、E四臺磨煤機運行，保證鍋爐熱負(fù)荷集中且均勻分布。
負(fù)荷風(fēng)門控制：保證進(jìn)入爐膛的煤粉有足夠的剛性，一次風(fēng)機出口母管風(fēng)壓不能低于設(shè)定值，每臺磨煤機的負(fù)荷風(fēng)調(diào)節(jié)門開度控制大于一定比例，以保證粉管風(fēng)速能克服系統(tǒng)阻力。
減負(fù)荷速率控制：深度調(diào)峰時，根據(jù)負(fù)荷水平調(diào)整減負(fù)荷速率，避免過快導(dǎo)致燃燒不穩(wěn)定。
3. 風(fēng)量與給水控制
在低負(fù)荷運行下，風(fēng)量和給水的精確控制對于維持鍋爐燃燒穩(wěn)定和水動力平衡至關(guān)重要。
風(fēng)量控制：保持多臺磨煤機運行，動態(tài)分離器轉(zhuǎn)速控制在合理范圍內(nèi)，保證良好的煤粉細(xì)度，同時維持爐膛出口氧量在規(guī)定范圍內(nèi)。
給水控制：深度調(diào)峰時，負(fù)荷降低會導(dǎo)致給水流量減少，需通過小機給水再循環(huán)調(diào)節(jié)門、汽輪機旁路系統(tǒng)等措施，確保給水流量大于水冷壁的最小流量，防止水動力失穩(wěn)。
4. 環(huán)保設(shè)備優(yōu)化與脫硝系統(tǒng)改造
低負(fù)荷運行下，環(huán)保設(shè)備尤其是SCR脫硝系統(tǒng)面臨入口煙氣溫度降低的挑戰(zhàn)，需采取相應(yīng)措施確保其高效運行。
省煤器旁路煙道：安裝省煤器旁路煙道，使煙氣溫度在低負(fù)荷下仍能維持在設(shè)計值，防止硫酸氫銨生成及催化劑堵塞。
給水置換式省煤器系統(tǒng)：提高實際進(jìn)入省煤器的給水溫度，減少省煤器的吸熱量，提高脫硝設(shè)備入口煙氣溫度。
5. 變頻運行與輔機系統(tǒng)優(yōu)化
燃煤機組在低負(fù)荷運行時，輔機設(shè)備偏離設(shè)計工況，影響效率并可能引發(fā)安全問題。采用變頻運行技術(shù)可顯著提升效率。
變頻運行：通過調(diào)節(jié)輔機系統(tǒng)的變頻動力電源，實現(xiàn)負(fù)荷變化下的高效運行。
集中式變頻總電源技術(shù)：如上海外高橋電廠3#機組采用的小型汽輪機帶動的發(fā)電機，通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速實現(xiàn)輔機系統(tǒng)的變頻控制。
三、實踐案例與未來展望
國內(nèi)外已有多個燃煤電站成功實施了深度調(diào)峰技術(shù)改造，如德國Heilbronn #7機組實現(xiàn)了鍋爐側(cè)15~20%超低負(fù)荷下的穩(wěn)定運行，國內(nèi)企業(yè)也在積極探索智能靈活燃燒技術(shù)，如Walsn智慧鍋爐解決方案，通過實時測量鍋爐CO濃度，優(yōu)化燃燒策略，實現(xiàn)鍋爐運行的智能化。
未來，燃煤鍋爐適應(yīng)深度調(diào)峰的技術(shù)開發(fā)將更加注重智能化、精細(xì)化，包括煤質(zhì)在線檢測、燃燒器智能優(yōu)化、環(huán)保設(shè)備智能控制等，以實現(xiàn)更高效、更清潔、更靈活的燃燒。同時，隨著儲能技術(shù)的發(fā)展，如蒸汽蓄熱技術(shù)、熔鹽蓄熱技術(shù)等，將為燃煤鍋爐的深度調(diào)峰提供更多可能，助力能源行業(yè)的綠色轉(zhuǎn)型。
結(jié)語
燃煤鍋爐適應(yīng)深度調(diào)峰是一個系統(tǒng)工程，涉及煤質(zhì)管理、燃燒調(diào)整、風(fēng)量與給水控制、環(huán)保設(shè)備優(yōu)化以及輔機系統(tǒng)改造等多個方面。通過實施一系列技術(shù)措施，燃煤電站不僅可以提升低負(fù)荷運行能力，還能減少污染物排放，為新能源的大規(guī)模接入提供有力支撐，為實現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)貢獻(xiàn)力量。
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