超臨界火電機組鍋爐側系統低負荷靈活性改造實踐

國電黃金埠發電有限公司 熊建華

超臨界火電機組鍋爐側系統低負荷靈活性改造實踐

國電黃金埠發電有限公司 熊建華

火電機組適應電力新常態參與電網深度調峰已成為一種必然。文中介紹某超臨界火電機組通過對鍋爐燃燒系統、制粉系統、省煤器及空預器進行低負荷靈活性改造，提高了機組低負荷調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

隨著國民經濟的不斷發展和用電結構的變化，在減排壓力日漸增加的背景下，全面提高電網系統調峰和可再生能源的消納能力已迫在眉睫。火電機組尤其是煤電機組在未來持續低負荷或者深度調峰將成為常態，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，進行磨煤機動態分離器、空預器和省煤器分級改造，在深度調峰工況下，鍋爐實現穩定燃燒和NOX達標排放,提高了鍋爐低負荷深度調峰靈活性。

1 鍋爐燃燒系統

1.1 等離子體穩燃技術

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制造的國產超臨界參數、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、固態排渣、全鋼懸吊П型結構的燃煤鍋爐。燃燒系統采用大風箱分層配風形式，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的ZRP610/10-YM型等離子點火裝置，并配置了冷爐一次風蒸汽加熱系統，在鍋爐點火初期即可啟動制粉系統，從基建以來實現了鍋爐冷態的無油啟動。在實際運行中當機組降負荷至鍋爐最低穩燃負荷工況以后，及時投入等離子穩燃，另外在機組歷次深度滑參數停爐過程中，投入等離子穩燃后，在鍋爐15%-20%負荷段，等離子燃燒器運行穩定，燃燒器出口煤粉著火情況和爐膛火焰和負壓穩定，穩燃效果良好。

1.2 磨煤機動態分離器改造

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，而煤粉細度的大小和磨煤機及煤粉分離器的特性有關。某廠磨煤機型號為ZGM-113G型，原設計采用折向擋板式靜態分離器，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節等問題，根據電廠燃煤來源比較多、煤質變化較大且頻繁的實際情況通過技術改造將磨煤機分離器更換為調整性能更好的動態式分離器。大大提高了粗粉分離器效率并且可遠程或就地控制調節煤粉細度。

分離器改造后試驗結果：

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，進行動態分離器改造后的磨煤機煤粉均勻性指數均大于1.2，優于改造前靜態分離器的磨組。

（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，動態分離器改造后磨組出力提高10%。

通過磨煤機動態分離器改造，增強了磨煤機的煤種適應性，降低了制粉系統單耗，運行中能根據煤質變化靈活調整煤粉細度，提高鍋爐燃燒穩定性，增強鍋爐的調峰能力。

表2 #1爐空預器改造后主要參數對比（以下參數為A、側平均值）

2 適應低負荷脫硝

2.1 省煤器分級改造

近年來國家環保標準不斷提高，而燃煤機組利用小時卻不斷下滑，機組低谷調峰至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準。某廠通過各種技術方案分析比較采用了省煤器分級改造，實現了機組深度調峰時NOX達標排放。

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性。

2.2 空預器改造，減輕空預器堵塞

某廠原空預器設計未充分考慮投運SCR脫硝裝置帶來的影響，脫硝裝置投運后空預器出現堵灰、腐蝕現象，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器進行了改造，更換原有空預器的換熱元件，冷段蓄熱元件采用搪瓷材料，提高其抗低溫腐蝕性能，同時調整低溫段的高度以適應新的運行工況。

改造后，空預器出口排煙溫度較修前降低10℃左右（修正送風溫度偏差），基本解決了空預器低溫段低溫腐蝕和積灰堵塞問題，空預器風煙差壓都有大幅下降，同時提高了引風機的調節余量，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材質改造更換為T91材質，原T91材質更換為Super304H材質，末級再熱器管屏中原T23材質改造更換為T91材質，配套增設和優化壁溫測點，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 結束語

某廠鍋爐側系統低負荷靈活性相關改造項目實施后，在機組實際運行降負荷至鍋爐最低穩燃負荷工況以后，及時投入等離子穩燃，調整磨煤機出口分離器擋板開度提高煤粉細度，同時通過調整配煤方式、合理安排磨組、優化配風方式及合理安排設備消缺時間等手段，為機組深度調峰期間鍋爐穩定燃燒和NOX達標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當前電力市場的必然選擇。某廠通過技術改造及運行優化調整，初步達到機組靈活調度的目的，同時保證了機組在深度調峰工況的安全性、環保性及經濟性。

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

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

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