超临界大容量火电机组深度调峰对燃煤锅炉的影响

超临界大容量火电机组深度调峰对燃煤锅炉的影响

沈忱

国家能源集团泰州发电有限公司江苏泰州225327

摘要：针对超临界大容量火电机组频繁参与深度调峰的实际情况，从设备的安全性，经济性和环保性3个方面分析了机组深度调峰对煤炭锅炉的影响因素，并对可能出现的情况给出相应对策。实践表明，锅炉在负荷低时，要综合考虑燃烧稳定性，水力稳定性，管壁的超温和受热面腐蚀等影响，才能满足电网对这类机组参与调峰的要求。

关键词：燃煤锅炉；调峰；稳燃

1前言

近年来，越来越多的超临界大容量火电机组参与深度调峰，使得大容量机组经常处于低负荷下运行，从而影响机组的安全性与经济性。笔者主要讨论机组在深度调整的情况下煤炭锅炉主要设备所受到的影响，并提出相应的应对措施。

2对安全性的影响

2.1锅炉燃烧稳定性

对于烟煤锅炉，最小稳定燃烧负荷一般为30%BMCR，大致相当于额定负荷的33%；但从运行安全的角度来看，电厂控制的最小稳定燃烧负荷一般为额定负荷的40%，有的控制为额定负荷的50%。在深度调峰过程中，锅炉负荷远低于最低稳定运行负荷，炉腔的温度降低，煤粉着火困难，火焰稳定性差，很容易灭火。锅炉燃烧的稳定性与锅炉形状、燃烧器结构、煤种、磨煤机性能等因素也有一定的关系，因此提高煤粉燃烧的稳定性应该从改善煤粉燃烧条件入手。稳定燃烧的具体措施有：（1）使用新型低负荷稳定燃烧器；（2）适当降低一次风速；（3）提高煤粉细度；（4）提高磨机出口温度；（5）改善各燃烧器间煤粉分布的均匀性；（6）合理的磨煤机运行方式。

2.2氧化皮加剧生成和剥落

机组进行深度调峰，不仅影响其燃烧的安全性，还影响汽水系统运行的安全性。长时间较低的负荷，会使超临界锅炉“四管”的氧化皮产生和剥落得更厉害。改进措施：（1）在运行过程中尽量降低火焰中心，防止受热面过热；（2）深度调峰过程中严格控制主、再热蒸汽温度波动；（3）减温水的使用需严格控制，避免减温水量的大幅度波动（4）吹灰后充分排水，避免在吹灰过程中产生水汽使受热面急剧下降；（5）对参与调峰的机组，更加注重启停机阶段相关参数的控制；（6）加强检查，及时清理、更换受热面。

2.3尾部烟道和尾部受热面

锅炉低负荷时，炉温低、燃烧不完全、烟气流速低。长时间运行，烟气中的可燃物在尾部烟道积累，尾部烟道烟气中氧过剩较多，为烟道再燃烧创造了条件。在低负荷调峰过程中，空气预热器内的烟气温度较低、空气的过剩系数较大，易产生较多的SO3。同时，脱销系统在烟温较低时会出现催化剂失效的情况。大量的逃逸氨与SO3结合，最终会造成空预器的堵塞和腐蚀。相关的反应如下：

NH3+SO3+H2O→NH4HSO4

2NH3+SO3+H2O→（NH4）2SO4

具体的措施有：（1）利用热风再循环系统，提高空预器冷端温度；（2）合理调整空预器LCS系统，减少空预器漏风；（3）加强空预器吹灰，减少受热面堵塞；

（4）合理控制喷氨量，减少逃逸氨的产生；（5）保证SCR声波吹灰器的可靠性，确保吹灰器运行正常；（6）加强锅炉尾部烟道的检查，减少尾部烟道漏风。

3对经济性的影响

3.1对锅炉效率的影响

深度调峰机组，负荷较低，再热蒸汽温度较低，锅炉效率受到较大影响。当炉温长时间处于低水平时，不完全燃烧增加，锅炉效率降低。低负荷下烟气的热损失会随着氧气量的增加而增加。同时负荷在极低的环境下不具备吹灰的条件，也影响锅炉的效率。具体措施有：（1）加大对外供热，增加锅炉蒸发量以应对低负荷，从而适当提高机组再热器温度；（2）保证磨煤机运行方式的合理性；（3）合理分配各层磨组所加煤种，保证稳定燃烧的同时，加大烟气量，保证再热蒸汽温度正常；（4）适当降低过剩空气系数，减少排烟损失。（4）深度调峰前，加强对高温再热器的吹灰，停止水冷壁及尾部烟道的吹灰。

3.2对辅机的影响

机组在深度调峰低负荷运行过程中，辅机运行与设计工况的偏差直接影响辅机的工作效率，增加供电煤耗和厂用电率。同时，辅机电机的功率因数降低，导致电机损耗相对增加。

低负荷运行不仅会影响辅机运行经济型，还会带来一定的安全隐患：（1）锅炉排烟温度较低，易造成空气预热器的腐蚀和堵塞。（2）风机出力过低，可能引起风机抢风、失速、喘振、跳闸等。

具体措施如下：（1）风机等辅机单列运行；（2）磨煤机运行方式的合理选择；（3）相应辅机变频运行。

4对环保性的影响

4.1对除尘与脱硝的影响

在深度调峰时，机组低负荷运行会降低烟气温度，静电除尘器除尘效率会随着烟气温度的降低而提高。但当负载降低到一定限度时，除尘器可能会发生故障。当烟气温度低于烟气露点时，腐蚀性物质会腐蚀除尘器内部设备，影响设备的正常运行。当负荷较低时，脱硝装置进口烟气温度降低，过低的烟气温度严重影响了脱硝催化剂的工作效果，大大缩短了催化剂的使用寿命。因此，长时间的低负荷，会导致脱硝系统无法正常运行，影响环保指标的控制。具体措施如下：（1）通过燃烧调整提高烟气温度；（2）通过设备改造，适当提高省煤器出口烟温，包括省煤器烟侧旁路、省煤器水侧旁路、分级省煤器等；（3）入炉煤种的合理配置。

4.2脱硫影响

当低负荷运行时，锅炉不完全燃烧增加，应重视对脱硫系统的影响，进行脱硫浆液和脱硫石膏的样品和成分分析。如果进行投油稳燃，可能造成对脱硫浆液的中毒。具体措施有：（1）通过燃烧调节，尽可能保证无油燃烧的稳定；（2）脱硫浆的及时取样及后续分析。

5.结束语

当锅炉处于深度调峰运行时，电厂的低负荷限制主要取决于锅炉侧。对于深度调峰时机组相应的运行调整措施应综合考虑各方面的相互作用，确保机组安全可靠运行，更好地适应深度调峰的要求。

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