超臨界火電機組鍋爐側(cè)系統(tǒng)低負荷靈活性改造實踐

國電黃金埠發(fā)電有限公司 熊建華

超臨界火電機組鍋爐側(cè)系統(tǒng)低負荷靈活性改造實踐

國電黃金埠發(fā)電有限公司 熊建華

火電機組適應(yīng)電力新常態(tài)參與電網(wǎng)深度調(diào)峰已成為一種必然。文中介紹某超臨界火電機組通過對鍋爐燃燒系統(tǒng)、制粉系統(tǒng)、省煤器及空預(yù)器進行低負荷靈活性改造，提高了機組低負荷調(diào)峰能力和靈活性水平，可以為同類型電廠靈活性改造提供參考。

鍋爐；低負荷；靈活性；實踐

前言

隨著國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展和用電結(jié)構(gòu)的變化，在減排壓力日漸增加的背景下，全面提高電網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)峰和可再生能源的消納能力已迫在眉睫?；痣姍C組尤其是煤電機組在未來持續(xù)低負荷或者深度調(diào)峰將成為常態(tài)，對火電機組進行靈活性改造勢在必行。某超臨界機組通過采用等離子點火系統(tǒng)，進行磨煤機動態(tài)分離器、空預(yù)器和省煤器分級改造，在深度調(diào)峰工況下，鍋爐實現(xiàn)穩(wěn)定燃燒和NOX達標(biāo)排放,提高了鍋爐低負荷深度調(diào)峰靈活性。

1 鍋爐燃燒系統(tǒng)

1.1 等離子體穩(wěn)燃技術(shù)

某廠600MW超臨界機組SG1913/25.4-M966型鍋爐是由上海鍋爐廠引進技術(shù)制造的國產(chǎn)超臨界參數(shù)、變壓運行、螺旋管圈直流鍋爐，單爐膛、一次中間再熱、四角切圓燃燒方式、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼懸吊П型結(jié)構(gòu)的燃煤鍋爐。燃燒系統(tǒng)采用大風(fēng)箱分層配風(fēng)形式，配置六臺ZGM113G型中速輥式磨煤機。煤粉燃燒器為四角布置、切向燃燒、擺動式燃燒器。燃燒器共設(shè)置6層煤粉噴嘴，最下兩層（A、B層）煤粉燃燒器安裝了煙臺龍源電力生產(chǎn)的ZRP610/10-YM型等離子點火裝置，并配置了冷爐一次風(fēng)蒸汽加熱系統(tǒng)，在鍋爐點火初期即可啟動制粉系統(tǒng)，從基建以來實現(xiàn)了鍋爐冷態(tài)的無油啟動。在實際運行中當(dāng)機組降負荷至鍋爐最低穩(wěn)燃負荷工況以后，及時投入等離子穩(wěn)燃，另外在機組歷次深度滑參數(shù)停爐過程中，投入等離子穩(wěn)燃后，在鍋爐15%-20%負荷段，等離子燃燒器運行穩(wěn)定，燃燒器出口煤粉著火情況和爐膛火焰和負壓穩(wěn)定，穩(wěn)燃效果良好。

1.2 磨煤機動態(tài)分離器改造

機組低負荷工況下，煤粉細度直接影響鍋爐的燃燒狀況，細度偏粗，會造成煤粉不易著火和燃燒不穩(wěn)，而煤粉細度的大小和磨煤機及煤粉分離器的特性有關(guān)。某廠磨煤機型號為ZGM-113G型，原設(shè)計采用折向擋板式靜態(tài)分離器，存在著分離效率低、回粉量大、輸粉管粉量分配不均勻以及煤粉細度不均勻且不易調(diào)節(jié)等問題，根據(jù)電廠燃煤來源比較多、煤質(zhì)變化較大且頻繁的實際情況通過技術(shù)改造將磨煤機分離器更換為調(diào)整性能更好的動態(tài)式分離器。大大提高了粗粉分離器效率并且可遠程或就地控制調(diào)節(jié)煤粉細度。

分離器改造后試驗結(jié)果：

表1 省煤器分級改造前后SCR入口溫度變化

（1）磨組在40t/h、45t/h和50t/h不同出力下，煤粉細度R90相差不大的情況下，進行動態(tài)分離器改造后的磨煤機煤粉均勻性指數(shù)均大于1.2，優(yōu)于改造前靜態(tài)分離器的磨組。

（2）磨組在40t/h、45t/h和50t/h不同出力下，改造后磨組單耗均低于改造前靜態(tài)分離器的磨組，且改造后磨組差壓增加值未超過0.6kPa。

（3）在不改變煤粉細度，即煤粉細度相差不大的情況下，動態(tài)分離器改造后磨組出力提高10%。

通過磨煤機動態(tài)分離器改造，增強了磨煤機的煤種適應(yīng)性，降低了制粉系統(tǒng)單耗，運行中能根據(jù)煤質(zhì)變化靈活調(diào)整煤粉細度，提高鍋爐燃燒穩(wěn)定性，增強鍋爐的調(diào)峰能力。

表2 #1爐空預(yù)器改造后主要參數(shù)對比（以下參數(shù)為A、側(cè)平均值）

2 適應(yīng)低負荷脫硝

2.1 省煤器分級改造

近年來國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)不斷提高，而燃煤機組利用小時卻不斷下滑，機組低谷調(diào)峰至40%-50%額定負荷甚至更低，造成SCR入口煙溫（尤其是冬季）低于脫硝催化劑的溫度要求而退出運行，引起鍋爐氮氧化物排放超過標(biāo)準(zhǔn)。某廠通過各種技術(shù)方案分析比較采用了省煤器分級改造，實現(xiàn)了機組深度調(diào)峰時NOX達標(biāo)排放。

省煤器分級改造后鍋爐40%工況下，脫硝SCR入口煙溫較改造前提高了約30℃，實際運行中，機組180MW左右工況通過運行調(diào)整SCR入口煙溫即可達310℃左右，達到脫硝允許投入溫度，滿足了低負荷脫硝投入適應(yīng)性。

2.2 空預(yù)器改造，減輕空預(yù)器堵塞

某廠原空預(yù)器設(shè)計未充分考慮投運SCR脫硝裝置帶來的影響，脫硝裝置投運后空預(yù)器出現(xiàn)堵灰、腐蝕現(xiàn)象，省煤器分級改造后低負荷工況脫硝將同步投入，將加劇空預(yù)器的積灰和低溫腐蝕，進而影響鍋爐的安全運行。某廠對省煤器分級改造的同時對空預(yù)器進行了改造，更換原有空預(yù)器的換熱元件，冷段蓄熱元件采用搪瓷材料，提高其抗低溫腐蝕性能，同時調(diào)整低溫段的高度以適應(yīng)新的運行工況。

改造后，空預(yù)器出口排煙溫度較修前降低10℃左右（修正送風(fēng)溫度偏差），基本解決了空預(yù)器低溫段低溫腐蝕和積灰堵塞問題，空預(yù)器風(fēng)煙差壓都有大幅下降，同時提高了引風(fēng)機的調(diào)節(jié)余量，保障了機組的安全運行。

3 其他

針對鍋爐在低負荷運行工況下可能出現(xiàn)主再熱汽溫偏低、偏差、壁溫超溫等問題，某廠對偏差汽溫超過抗氧化溫度的受熱面進行升級，分批將末級過熱器高溫段中原T23材質(zhì)改造更換為T91材質(zhì)，原T91材質(zhì)更換為Super304H材質(zhì)，末級再熱器管屏中原T23材質(zhì)改造更換為T91材質(zhì)，配套增設(shè)和優(yōu)化壁溫測點，改造后顯著提高末過和末再抗高溫氧化性，主再蒸汽溫度較改造前提高5℃。

4 結(jié)束語

某廠鍋爐側(cè)系統(tǒng)低負荷靈活性相關(guān)改造項目實施后，在機組實際運行降負荷至鍋爐最低穩(wěn)燃負荷工況以后，及時投入等離子穩(wěn)燃，調(diào)整磨煤機出口分離器擋板開度提高煤粉細度，同時通過調(diào)整配煤方式、合理安排磨組、優(yōu)化配風(fēng)方式及合理安排設(shè)備消缺時間等手段，為機組深度調(diào)峰期間鍋爐穩(wěn)定燃燒和NOX達標(biāo)排放提供了可靠的保障。

提高機組靈活性運行水平正成為火電機組適應(yīng)當(dāng)前電力市場的必然選擇。某廠通過技術(shù)改造及運行優(yōu)化調(diào)整，初步達到機組靈活調(diào)度的目的，同時保證了機組在深度調(diào)峰工況的安全性、環(huán)保性及經(jīng)濟性。

[1]謝國鴻，朱光明.《ZGN133G中速磨煤機特點及運行分析》［J］.發(fā)電設(shè)備,2011(1):40-42.

[2] 谷偉.《某600MW超臨界鍋爐空預(yù)器改造及效果分析》［J］.節(jié)能,2016(5):34-37.

[3] 靖長財.《鍋爐省煤器分級改造技術(shù)分析和效果》［J］.鍋爐技術(shù),2016(1):70-73.