超臨界火電機(jī)組鍋爐側(cè)系統(tǒng)低負(fù)荷靈活性改造實(shí)踐

國(guó)電黃金埠發(fā)電有限公司 熊建華

超臨界火電機(jī)組鍋爐側(cè)系統(tǒng)低負(fù)荷靈活性改造實(shí)踐

國(guó)電黃金埠發(fā)電有限公司 熊建華

火電機(jī)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(jī)組通過(guò)對(duì)鍋爐燃燒系統(tǒng)、制粉系統(tǒng)、省煤器及空預(yù)器進(jìn)行低負(fù)荷靈活性改造，提高了機(jī)組低負(fù)荷調(diào)峰能力和靈活性水平，可以為同類(lèi)型電廠靈活性改造提供參考。

鍋爐；低負(fù)荷；靈活性；實(shí)踐

前言

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)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。火電機(jī)組尤其是煤電機(jī)組在未來(lái)持續(xù)低負(fù)荷或者深度調(diào)峰將成為常態(tài)，對(duì)火電機(jī)組進(jìn)行靈活性改造勢(shì)在必行。某超臨界機(jī)組通過(guò)采用等離子點(diǎn)火系統(tǒng)，進(jìn)行磨煤機(jī)動(dòng)態(tài)分離器、空預(yù)器和省煤器分級(jí)改造，在深度調(diào)峰工況下，鍋爐實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定燃燒和NOX達(dá)標(biāo)排放,提高了鍋爐低負(fù)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(jī)組SG1913/25.4-M966型鍋爐是由上海鍋爐廠引進(jìn)技術(shù)制造的國(guó)產(chǎn)超臨界參數(shù)、變壓運(yùn)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(tái)ZGM113G型中速輥式磨煤機(jī)。煤粉燃燒器為四角布置、切向燃燒、擺動(dòng)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(tái)龍?jiān)措娏ιa(chǎn)的ZRP610/10-YM型等離子點(diǎn)火裝置，并配置了冷爐一次風(fēng)蒸汽加熱系統(tǒng)，在鍋爐點(diǎn)火初期即可啟動(dòng)制粉系統(tǒng)，從基建以來(lái)實(shí)現(xiàn)了鍋爐冷態(tài)的無(wú)油啟動(dòng)。在實(shí)際運(yùn)行中當(dāng)機(jī)組降負(fù)荷至鍋爐最低穩(wěn)燃負(fù)荷工況以后，及時(shí)投入等離子穩(wěn)燃，另外在機(jī)組歷次深度滑參數(shù)停爐過(guò)程中，投入等離子穩(wěn)燃后，在鍋爐15%-20%負(fù)荷段，等離子燃燒器運(yùn)行穩(wěn)定，燃燒器出口煤粉著火情況和爐膛火焰和負(fù)壓穩(wěn)定，穩(wěn)燃效果良好。

1.2 磨煤機(jī)動(dòng)態(tài)分離器改造

機(jī)組低負(fù)荷工況下，煤粉細(xì)度直接影響鍋爐的燃燒狀況，細(xì)度偏粗，會(huì)造成煤粉不易著火和燃燒不穩(wěn)，而煤粉細(xì)度的大小和磨煤機(jī)及煤粉分離器的特性有關(guān)。某廠磨煤機(jī)型號(hào)為ZGM-113G型，原設(shè)計(jì)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(xì)度不均勻且不易調(diào)節(jié)等問(wèn)題，根據(jù)電廠燃煤來(lái)源比較多、煤質(zhì)變化較大且頻繁的實(shí)際情況通過(guò)技術(shù)改造將磨煤機(jī)分離器更換為調(diào)整性能更好的動(dòng)態(tài)式分離器。大大提高了粗粉分離器效率并且可遠(yuǎn)程或就地控制調(diào)節(jié)煤粉細(xì)度。

分離器改造后試驗(yàn)結(jié)果：

表1 省煤器分級(jí)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(xì)度R90相差不大的情況下，進(jìn)行動(dòng)態(tài)分離器改造后的磨煤機(jī)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(guò)0.6kPa。

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

通過(guò)磨煤機(jī)動(dòng)態(tài)分離器改造，增強(qiáng)了磨煤機(jī)的煤種適應(yīng)性，降低了制粉系統(tǒng)單耗，運(yùn)行中能根據(jù)煤質(zhì)變化靈活調(diào)整煤粉細(xì)度，提高鍋爐燃燒穩(wěn)定性，增強(qiáng)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(duì)比（以下參數(shù)為A、側(cè)平均值）

2 適應(yīng)低負(fù)荷脫硝

2.1 省煤器分級(jí)改造

近年來(lái)國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)不斷提高，而燃煤機(jī)組利用小時(shí)卻不斷下滑，機(jī)組低谷調(diào)峰至40%-50%額定負(fù)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(yùn)行，引起鍋爐氮氧化物排放超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)。某廠通過(guò)各種技術(shù)方案分析比較采用了省煤器分級(jí)改造，實(shí)現(xiàn)了機(jī)組深度調(diào)峰時(shí)NOX達(dá)標(biāo)排放。

省煤器分級(jí)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(shí)際運(yùn)行中，機(jī)組180MW左右工況通過(guò)運(yùn)行調(diào)整SCR入口煙溫即可達(dá)310℃左右，達(dá)到脫硝允許投入溫度，滿(mǎn)足了低負(fù)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(jì)未充分考慮投運(yùn)SCR脫硝裝置帶來(lái)的影響，脫硝裝置投運(yùn)后空預(yù)器出現(xiàn)堵灰、腐蝕現(xiàn)象，省煤器分級(jí)改造后低負(fù)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(jìn)而影響鍋爐的安全運(yùn)行。某廠對(duì)省煤器分級(jí)改造的同時(shí)對(duì)空預(yù)器進(jìn)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(shí)調(diào)整低溫段的高度以適應(yīng)新的運(yùn)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(wèn)題，空預(yù)器風(fēng)煙差壓都有大幅下降，同時(shí)提高了引風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)余量，保障了機(jī)組的安全運(yùn)行。

3 其他

針對(duì)鍋爐在低負(fù)荷運(yùn)行工況下可能出現(xiàn)主再熱汽溫偏低、偏差、壁溫超溫等問(wèn)題，某廠對(duì)偏差汽溫超過(guò)抗氧化溫度的受熱面進(jìn)行升級(jí)，分批將末級(jí)過(guò)熱器高溫段中原T23材質(zhì)改造更換為T(mén)91材質(zhì)，原T91材質(zhì)更換為Super304H材質(zhì)，末級(jí)再熱器管屏中原T23材質(zhì)改造更換為T(mén)91材質(zhì)，配套增設(shè)和優(yōu)化壁溫測(cè)點(diǎn)，改造后顯著提高末過(guò)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(yǔ)

某廠鍋爐側(cè)系統(tǒng)低負(fù)荷靈活性相關(guān)改造項(xiàng)目實(shí)施后，在機(jī)組實(shí)際運(yùn)行降負(fù)荷至鍋爐最低穩(wěn)燃負(fù)荷工況以后，及時(shí)投入等離子穩(wěn)燃，調(diào)整磨煤機(jī)出口分離器擋板開(kāi)度提高煤粉細(xì)度，同時(shí)通過(guò)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(shí)間等手段，為機(jī)組深度調(diào)峰期間鍋爐穩(wěn)定燃燒和NOX達(dá)標(biāo)排放提供了可靠的保障。

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

[1]謝國(guó)鴻，朱光明.《ZGN133G中速磨煤機(jī)特點(diǎn)及運(yùn)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(zhǎng)財(cái).《鍋爐省煤器分級(jí)改造技術(shù)分析和效果》［J］.鍋爐技術(shù),2016(1):70-73.