燃煤锅炉如何适应深度调峰

  2024-10-18         0次

在追求清洁、高效、低碳的能源转型背景下，燃煤锅炉作为传统电力供应的重要组成部分，其运行灵活性的提升成为了关键议题。特别是在实现“碳达峰、碳中和”目标的征程中，燃煤电站锅炉需要更好地适应深度调峰需求，以保障电网的稳定与安全，同时减少温室气体排放。本文将深入探讨燃煤锅炉如何适应深度调峰的技术策略与实践，以期为能源行业的绿色发展提供参考。

一、深度调峰的背景与挑战

    随着新能源发电比例的不断提高，如风电和太阳能发电的波动性给电网的稳定运行带来了巨大挑战。为确保电网安全，燃煤电站需要具备更高的深度调峰能力，即在低负荷工况下稳定运行，快速响应电网调度指令，减少弃风弃光现象，促进新能源消纳。然而，燃煤锅炉在低负荷运行时面临着燃烧不稳定、效率下降、污染物排放增加等多重挑战。

二、燃煤锅炉适应深度调峰的技术策略

1. 煤质管理与燃煤掺配

    煤质是锅炉燃烧稳定的关键要素之一。在低负荷期间，保证锅炉原煤煤质至关重要，要求煤的水分含量不大于10%，以免造成给煤机断煤等现象。具体措施包括：

     分时段进行燃煤掺配：根据电网负荷曲线规律，提前安排原煤仓上煤，确保在不同负荷时段能按照要求使用掺配的煤种。

定期召开燃煤掺配专题会：根据运行指标，针对性地进行燃煤调整，确保煤质稳定。

煤场分区堆放：确保取煤的准确性，根据燃煤掺配方案，提前安排原煤仓上煤方式，保证深度调峰期间的入炉煤发热量、挥发份和灰份等指标符合要求。

2. 燃烧调整与磨煤机运行优化

    燃烧调整是实现锅炉低负荷稳定运行的核心。通过合理选择磨煤机运行方式、优化燃烧器布置、控制负荷风门等措施，可以有效提高燃烧稳定性。

     磨煤机运行方式优化：通过实验确定最优运行方式，如600MW超临界锅炉在低负荷时通常选择B、C、D、E四台磨煤机运行，保证锅炉热负荷集中且均匀分布。

    负荷风门控制：保证进入炉膛的煤粉有足够的刚性，一次风机出口母管风压不能低于设定值，每台磨煤机的负荷风调节门开度控制大于一定比例，以保证粉管风速能克服系统阻力。

    减负荷速率控制：深度调峰时，根据负荷水平调整减负荷速率，避免过快导致燃烧不稳定。

3. 风量与给水控制

    在低负荷运行下，风量和给水的精确控制对于维持锅炉燃烧稳定和水动力平衡至关重要。

    风量控制：保持多台磨煤机运行，动态分离器转速控制在合理范围内，保证良好的煤粉细度，同时维持炉膛出口氧量在规定范围内。

    给水控制：深度调峰时，负荷降低会导致给水流量减少，需通过小机给水再循环调节门、汽轮机旁路系统等措施，确保给水流量大于水冷壁的最小流量，防止水动力失稳。

4. 环保设备优化与脱硝系统改造

     低负荷运行下，环保设备尤其是SCR脱硝系统面临入口烟气温度降低的挑战，需采取相应措施确保其高效运行。

    省煤器旁路烟道：安装省煤器旁路烟道，使烟气温度在低负荷下仍能维持在设计值，防止硫酸氢铵生成及催化剂堵塞。

给水置换式省煤器系统：提高实际进入省煤器的给水温度，减少省煤器的吸热量，提高脱硝设备入口烟气温度。

5. 变频运行与辅机系统优化

    燃煤机组在低负荷运行时，辅机设备偏离设计工况，影响效率并可能引发安全问题。采用变频运行技术可显著提升效率。

    变频运行：通过调节辅机系统的变频动力电源，实现负荷变化下的高效运行。

集中式变频总电源技术：如上海外高桥电厂3#机组采用的小型汽轮机带动的发电机，通过调节转速实现辅机系统的变频控制。

三、实践案例与未来展望

    国内外已有多个燃煤电站成功实施了深度调峰技术改造，如德国Heilbronn #7机组实现了锅炉侧15~20%超低负荷下的稳定运行，国内企业也在积极探索智能灵活燃烧技术，如Walsn智慧锅炉解决方案，通过实时测量锅炉CO浓度，优化燃烧策略，实现锅炉运行的智能化。

    未来，燃煤锅炉适应深度调峰的技术开发将更加注重智能化、精细化，包括煤质在线检测、燃烧器智能优化、环保设备智能控制等，以实现更高效、更清洁、更灵活的燃烧。同时，随着储能技术的发展，如蒸汽蓄热技术、熔盐蓄热技术等，将为燃煤锅炉的深度调峰提供更多可能，助力能源行业的绿色转型。

结语

    燃煤锅炉适应深度调峰是一个系统工程，涉及煤质管理、燃烧调整、风量与给水控制、环保设备优化以及辅机系统改造等多个方面。通过实施一系列技术措施，燃煤电站不仅可以提升低负荷运行能力，还能减少污染物排放，为新能源的大规模接入提供有力支撑，为实现“碳达峰、碳中和”目标贡献力量。