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(yùn)行靈活性的提升成為了關(guān)鍵議題。特別是在實(shí)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(shí)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(shí)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(yáng)能發(fā)電的波動(dòng)性給電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)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(yùn)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(yùn)行時(shí)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(jī)斷煤等現(xiàn)象。具體措施包括：
分時(shí)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(cāng)上煤，確保在不同負(fù)荷時(shí)段能按照要求使用摻配的煤種。
定期召開(kāi)燃煤摻配專(zhuān)題會(huì)：根據(jù)運(yùn)行指標(biāo)，針對(duì)性地進(jìn)行燃煤調(diào)整，確保煤質(zhì)穩(wěn)定。
煤場(chǎng)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(cāng)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(jī)運(yùn)行優(yōu)化
燃燒調(diào)整是實(shí)現(xiàn)鍋爐低負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行的核心。通過(guò)合理選擇磨煤機(jī)運(yùn)行方式、優(yōu)化燃燒器布置、控制負(fù)荷風(fēng)門(mén)等措施，可以有效提高燃燒穩(wěn)定性。
磨煤機(jī)運(yùn)行方式優(yōu)化：通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定最優(yōu)運(yùn)行方式，如600MW超臨界鍋爐在低負(fù)荷時(shí)通常選擇B、C、D、E四臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行，保證鍋爐熱負(fù)荷集中且均勻分布。
負(fù)荷風(fēng)門(mén)控制：保證進(jìn)入爐膛的煤粉有足夠的剛性，一次風(fēng)機(jī)出口母管風(fēng)壓不能低于設(shè)定值，每臺(tái)磨煤機(jī)的負(fù)荷風(fēng)調(diào)節(jié)門(mén)開(kāi)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(shí)，根據(jù)負(fù)荷水平調(diào)整減負(fù)荷速率，避免過(guò)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(yùn)行下，風(fēng)量和給水的精確控制對(duì)于維持鍋爐燃燒穩(wěn)定和水動(dòng)力平衡至關(guān)重要。
風(fēng)量控制：保持多臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行，動(dòng)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(shí)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(shí)，負(fù)荷降低會(huì)導(dǎo)致給水流量減少，需通過(guò)小機(jī)給水再循環(huán)調(diào)節(jié)門(mén)、汽輪機(jī)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(dòng)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(yùn)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(yùn)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(jì)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(shí)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(yùn)行與輔機(jī)系統(tǒng)優(yōu)化
燃煤機(jī)組在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，輔機(jī)設(shè)備偏離設(shè)計(jì)工況，影響效率并可能引發(fā)安全問(wèn)題。采用變頻運(yùn)行技術(shù)可顯著提升效率。
變頻運(yùn)行：通過(guò)調(diào)節(jié)輔機(jī)系統(tǒng)的變頻動(dòng)力電源，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷變化下的高效運(yùn)行。
集中式變頻總電源技術(shù)：如上海外高橋電廠3#機(jī)組采用的小型汽輪機(jī)帶動(dòng)的發(fā)電機(jī)，通過(guò)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)輔機(jī)系統(tǒng)的變頻控制。
三、實(shí)踐案例與未來(lái)展望
國(guó)內(nèi)外已有多個(gè)燃煤電站成功實(shí)施了深度調(diào)峰技術(shù)改造，如德國(guó)Heilbronn #7機(jī)組實(shí)現(xiàn)了鍋爐側(cè)15~20%超低負(fù)荷下的穩(wěn)定運(yùn)行，國(guó)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(guò)實(shí)時(shí)測(cè)量鍋爐CO濃度，優(yōu)化燃燒策略，實(shí)現(xiàn)鍋爐運(yùn)行的智能化。
未來(lái)，燃煤鍋爐適應(yīng)深度調(diào)峰的技術(shù)開(kāi)發(fā)將更加注重智能化、精細(xì)化，包括煤質(zhì)在線檢測(cè)、燃燒器智能優(yōu)化、環(huán)保設(shè)備智能控制等，以實(shí)現(xiàn)更高效、更清潔、更靈活的燃燒。同時(shí)，隨著儲(chǔ)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(yǔ)
燃煤鍋爐適應(yīng)深度調(diào)峰是一個(gè)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(jī)系統(tǒng)改造等多個(gè)方面。通過(guò)實(shí)施一系列技術(shù)措施，燃煤電站不僅可以提升低負(fù)荷運(yùn)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(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)貢獻(xiàn)力量。
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