火电厂机组深度调峰过程中的节能探索

火电厂机组深度调峰过程中的节能探索
发布时间：2021-12-14T01:29:54.704Z 来源：《中国电业》2021年第20期作者：王林林[导读] 随着国民经济的迅速发展和生活水平的提高，全国电网的负荷能力也有所提高，
王林林
中电（普安）发电有限责任公司贵州贵州黔西南 561503摘要：随着国民经济的迅速发展和生活水平的提高，全国电网的负荷能力也有所提高，全国电力消费结构也发生了变化。

初级部门的电力消耗逐年减少，第二和第三部门的电力消耗逐年增加，这将不可避免地导致电网的峰值差距扩大，特别是在电力密集型省份和城市。

由于我国大多数电力网主要由火供电，水和电比例较低的电力网的特点更加明显。

因此，不可避免地要求发电机参与调整峰值。

关键词：发电机组；调峰；节能优化；趋势前言
众所周知，风能技术是我国非常成熟的可再生能源技术。

但是，今天资源量相对较大，社会要求使用这些资源。

风能是实现可持续能源发展的重要项目。

由于电网供电结构以火力发电为主，部分地区负荷能力超过80%，没有调节功率。

电网峰值偏差的扩大导致电网调节能力不足。

根据对电厂无油入口最小稳定燃烧负荷的试验和对电厂实际运行状况的分析，对电厂机组深度调整技术进行了研究，分析了影响机组深度调整的主要因素以及机组低负荷运行时可能出现的问题，利用燃煤机组的调整潜力，提高运行灵活性本文从运行可靠性、传统资源节约和减少环境污染等方面探讨了发电机组的深度【1】。

通过对热能发电机组深度调整技术的研究，中国电网最大限度地接受风力等可再生能源，为节能减排提供了参考。

一、优化机组启停
600MW机组超临界直流锅炉的燃烧优化调整的目的，在于保证锅炉达到额定参数，运行安全及着火稳定，对效率和环保指标有着较高的要求。

在600MW机组超临界直流锅炉，在其它条件和燃烧都相同的情况下，影响燃烧的主要状况其原因有：燃料用风、辅助用风、偏置用风、周界用风等等各层燃烧用风的组合。

1.优化机组启动流程
优化措施如下:(1)利用工作等待相关工作完成；点火严格按照操作规程进行，并遵循油枪、纯氧、导气器和研磨机的操作程序。

对蒸汽包施加压力，锅炉后部烟温度300℃，研制大型油枪。

(2)检查停油时间，尽快停油；当风度达到150℃时，必须停止气道的再热器。

该机组负荷达到300MW，在燃烧稳定后及时停止【2】。

在这次行动中，重点是加强参数监测，加强就地与盘上协作。

燃油时保持燃油压力
1.3MPa。

设备点火后工作方式优化后，喷油时间可控制在310分钟，比2018年的平均时间(450分钟)减少130分钟，预计可节省约3t的油耗。

2.优化机组停止流程
经过思考，节能小组讨论了机组正常停机过程，最终确定了二次除尘系统和风机停机前后的注油时间可缩短30分钟。

组关闭过程的优化控制方案如图所示。

优化停机时间可控制在50分钟左右，比2018年的平均时间(83分钟)减少约33分钟，节省约2t的油耗。

二、深度调峰负荷确定
锅炉性能试验后，大部分机组的调节能力可达到设备制造商为接近炉渣或受影响条件下的设备定义的设计值。

在非进油稳定燃烧负荷较低的条件下，不同类型的炉渣、不同形式的锅炉和不同的机组容量可能会发生差异。

如无油入口，锅炉的最低稳定燃烧负荷约为199 MW 44.9%BMCR、299 MW ( 349)34%BMCR和29%BMCR大于599 MW。

一般来说，这比ECR增加了4%至7 %，但这取决于锅炉的实际情况，因为有些锅炉尚未达到上限。

因此，在转换为机组额定负荷后，大约5%的增幅为39%的发电厂和34%的发电厂599兆瓦和199兆瓦以上的发电厂，299兆瓦(349兆瓦)。

锅炉最低稳定燃烧负荷为34%ECR。

三、实施纯氧点火技改
1.锅炉纯氧点火的应用原理
燃烧是空气中氧气参与燃料氧化同时释放热量和热量的过程。

使用充氧燃烧，使燃油中的氧浓度高于普通空气中的氧浓度。

充氧点火技术是指利用氧气支持燃烧，将氧气送入燃烧器，参与气体粉末的燃烧，从而扩大低质量燃料的点火范围，同时最大限度地提高高质量燃料的燃烧性能微油点火是将燃料蒸发成超细油滴进行燃烧，从而提高燃烧效率和火焰温度【3】。

燃烧火焰强度大、刚性强，温度可达1500~2000℃，可作为高温火芯直接点燃煤粉燃烧器中的煤粉，实现火电厂锅炉起动、滑停和低负荷稳定燃烧。

微油燃烧产生的高温火芯对煤粉混合产生一系列物理化学反应，加速煤粉燃烧，实现点火目标，加快煤粉燃烧速度，满足机组深度调整要求。

2.燃烧器部分的改造
莱城发电厂n2锅炉进行了首次改造。

结合n2锅炉微油点火燃烧器结构进行改造前演示，保证锅炉改造后长期安全稳定运行。

2016年5月，A2层燃烧器改为微油点火富氧燃烧器，在2号锅炉全面检修时，冷冻油枪微油点火系统改为机械雾化。

纯氧点火系统包括:燃油泵、微油燃烧器、辅助系统、指挥系统、供氧系统等。

点火油枪的雾化方法是机械雾化【4】。

原理是，一定压力下的燃料进入油分离器雾化的转台，通过雾化转盘的切向槽转化为旋转液体，离开喷嘴出口时形成中空薄膜，经过空气阻力后破裂成液体喷射。

雾化系统简单，雾化效果良好。

不需要设计雾化压缩空气电路。

同时，燃油压力稳定性不高，无需配置单独的燃油减压储能装置来满足燃油干线的机油压力。

单油枪设计输出为60~120kg/h，根据煤质设计，单油枪输出为60kg/h以满足点火要求。

但是，鉴于正在使用的煤质量下降，油枪的设计有助于加强煤粉燃烧，从而改善点火初期煤粉燃烧，并确保锅炉安全运行。

微油点火煤粉燃烧器主要由喷嘴、燃烧管、浓缩装置、微油火器、供氧装置等组成。

3.纯氧装置的组成及运行
纯氧部分由供氧站、供氧管道、控制装置和若干辅助部件组成。

供氧管道:供氧管道包括:纯氧主管、手动止回阀、排气阀、压力表等。

纯氧系统局部控制柜安装在A2层燃烧器。

控制面板上安装了纯氧操作阀启停、纯氧清除阀启停、相应状态指示灯等按钮，对相应的纯氧点火进行现场控制【5】。

此外，辅助设备还包括现场控制设备，包括纯氧操作阀、纯氧清除阀、n2锅炉纯氧主阀、纯氧清除阀及相应电缆。

燃油泵在耐磨套筒中，从煤粉弯头轴线插入微油燃烧器的一次燃烧管。

纯氧系统是根据机组正常运行状态运行的，主要用于启动和保证低负荷稳定燃烧。

单元启动时，点火气流调节在正常范围内，小型油枪启动。

油枪产生的燃料在微油燃烧器燃烧，由此产生的高温油火焰进入第一个燃烧器。

此时，氧气供应开始，燃料油火焰使用氧气增加燃烧强度，产生耀眼的白光。

燃烧稳定后，启动煤机和烧结机，用浓缩装置将煤粉分为内外分布形式。

4.锅炉纯氧系统的节能分析
该电厂的四个锅炉在纯氧点火技术成功改造后运行稳定。

在保证深度调节安全稳定运行的条件下，机组启动油大大减少。

2018年1月20日，2号机组投入运行，锅炉于7时30分在纯氧点火的情况下启动。

1月21日，01、02号机组并列，纯氧点火系统于02:30停止，燃料消耗总量为4.2吨，燃料油大幅减少。

根据作业统计，在纯氧点火技术改变后，机组启动油和峰值调节大大减少了燃料。

小组开始对全年石油数据进行比较分析，每次平均节省16吨石油，节省的石油达到70%。

据估计，4台机组每年15台冷启动，仅启动机油就可节省约240吨燃料，每年可节省约100万元的费用。

深度调整期间，根据点火时间统计，每年可节省约120吨油，油费每年减少约50万元。

每年节省150万美元。

结束语
综上所述，为了确保深峰的稳定和经济，发电厂实施了启动和停止优化方案以及纯氧点火技术创新等措施。

从运行统计来看，机组深度稳定，节能效果良好。

发电厂将逐步采用新技术，提高设备的健康运行水平，继续总结经验，大胆尝试扩大纯氧点火的节能空间，依靠技术改造，为提高效率开辟新的思路。

参考文献：
[1]李春山，李志国，李淑慧.节能发电调度模式下东北电网运行存在的问题及建议[J].电网技术，2018，32（1）：14.16.
[2]姚金雄，张世强.基于调峰能力分析的电网风电接纳能力研究[J].电网与清洁能力，2018（7）：25.28.
[3]孙学信.燃煤锅炉燃烧试验技术与方法［M］.北京.中国电力出版社，2008：127-131.
[4]黄新元.电站锅炉运行与燃烧调整［M］.北京.中国电力出版社2003：202-207.
[5]朱凌志，陈宁，韩华玲.风电消纳关键问题及应对措施分析[J].电力系统自动化，2011，35(22)：29-34.。