深度调峰模式下燃煤锅炉运行优化探讨

深度调峰模式下燃煤锅炉运行优化探讨

赵星

内蒙古大板发电有限责任公司 内蒙古 赤峰024000

摘要：随着社会不断的发展，在“双碳”目标下，燃煤发电机组参与电网深度调峰是构建我国新能源为主-传统能源为辅的新型电力系统的重要举措。深入研究煤粉锅炉在深调过程中显现出来的问题有利于燃煤机组运行优化，保证锅炉安全稳定运行。

关键词：燃煤锅炉;深度调峰;运行优化

引言

随着我国清洁能源装机容量的迅猛增长，电网调峰问题日益突出。燃煤锅炉作为火电机组的核心系统，其低（变）负荷运行性能直接影响着机组的整体调峰能力。深度调峰模式下，燃煤锅炉运行优化成为火电企业关注的热点问题。

1燃煤锅炉深度调峰运行特点

(1)燃烧稳定性。在深度调峰运行过程中，燃煤锅炉需要降低负荷，这将导致燃烧过程的稳定性受到挑战。为了保持燃烧的稳定，锅炉需要采用先进的燃烧控制技术，如燃烧器布置和燃烧过程优化，以适应低负荷下的燃烧需求。(2)环保性能。燃煤锅炉在深度调峰运行时，燃烧效率和污染物排放控制成为关键问题。低负荷运行会导致燃烧不完全，增加氮氧化物和颗粒物等污染物的排放。因此，燃煤锅炉需要采用先进的环保技术，如脱硝、脱硫和除尘设备，以保证深度调峰运行时的环保性能。(3)运行可靠性。深度调峰运行对燃煤锅炉的运行可靠性提出了较高要求。在低负荷运行过程中，锅炉各部件需要具备良好的适应性和稳定性，确保锅炉的安全运行。此外，燃煤锅炉还需要具备快速响应和调节能力，以满足电网调峰的需求。(4)经济性。在深度调峰运行模式下，燃煤锅炉的运行成本和经济性成为重要考量因素。为了降低运行成本，锅炉需要采用优化运行策略和技术，如燃料管理和燃烧优化，提高锅炉的热效率和运行效益。(5)热电机组的热电解耦。在深度调峰运行过程中，热电机组的热电解耦成为关键问题。为了实现热电机组的灵活调节，需要研究热力系统之间的耦合关系，并采用相应技术手段进行调节，以满足电网调峰的需求。

2深度调峰背景下燃煤机组存在的主要问题

2.1燃烧稳定性问题

在深度调峰过程中，燃煤锅炉的最低稳定负荷主要受锅炉燃烧稳定性、环保及辅机系统安全性的制约。由于燃煤锅炉在低负荷运行时，燃烧过程容易出现问题，如火焰不稳定、燃烧器喷口结焦等，这些问题不仅影响锅炉的安全运行，还可能导致排放指标恶化。因此，研究燃煤锅炉在深度调峰过程中的燃烧稳定性对于提高锅炉的调峰能力具有重要意义。

2.2运行可靠性问题

燃煤锅炉在深度调峰过程中，运行可靠性成为一个关键问题。由于低负荷运行时，锅炉各部件的负荷分布不均，容易导致设备疲劳损伤，进而影响锅炉的整体运行可靠性。此外，锅炉在频繁的调峰过程中，容易出现热应力过大、设备磨损等问题，这也对锅炉的运行可靠性提出了较高要求。

2.3环保性问题

燃煤锅炉在深度调峰过程中，环保性问题不容忽视。低负荷运行时，燃烧过程不完全，容易导致污染物排放浓度升高，从而影响空气质量。此外，燃煤锅炉在调峰过程中，燃烧不稳定，容易产生剧烈的排放波动，对环境造成不良影响。因此，研究燃煤锅炉在深度调峰过程中的环保性问题，对于实现清洁、低碳、环保的电力生产具有重要意义。

3深度调峰模式下燃煤锅炉运行优化策略

3.1煤粉掺烧和制粉系统改造

考虑到燃煤机组运行发电成本，大多数电厂会选用劣质煤进行掺烧，深调工况下，入炉煤质是影响燃烧稳定性的重要因素之一，必须加强配煤管理，提高优质煤种掺烧比例，研究发现，在热解焦炭的点火过程中，掺入一定浓度烟煤，能有效提高焦炭燃烧温度和燃烧反应速率。深度调峰过程中制粉系统适应性同样至关重要，煤粉细度、煤粉浓度均是影响炉内燃烧稳定性的重要因素，要增设深调制粉机制，增加磨煤出力，浓缩煤粉浓度。

3.2提高水冷壁水循环动力和系统安全性

提高水壁水循环动力和系统安全性是锅炉运行中的重要任务。在深度调峰过程中，直流锅炉的水动力循环问题尤为突出。为了应对这一问题，我们需要重新审视水冷壁特性和循环泵特性，从而采取针对性的措施。首先，我们要关注水冷壁的热传输稳定性。水冷壁作为锅炉的重要组成部分，其热传输性能直接影响到锅炉的安全运行。在深度调峰过程中，水冷壁的热负荷会发生变化，可能导致热传输不稳定。为了解决这一问题，我们需要对水冷壁进行优化设计，提高其热传输性能。此外，还要密切关注水冷壁的运行状态，及时发现并处理可能出现的隐患。其次，我们要提高入炉水温以保证水循环的稳定。入炉水温的提高有助于提高水循环的动力，从而保证锅炉的稳定运行。

3.3提高机组变负荷反应速率

当电网下达调峰指令后，并网机组需要快速响应负荷指令，而燃煤锅炉运行过程中存在长时间惯性机制，无法及时响应电网指令，若直接增加机组响应速率，会导致锅炉的主蒸汽压力、温度等参数频繁波动，严重影响锅炉运行的稳定性。要提高机组变负荷反应速率，需要综合考虑锅炉负荷响应速度、锅炉蓄热能力和炉机控制协调性等因素，有针对性开展锅炉改造，确保锅炉在深调过程中稳定运行的同时快速响应电网调峰指令。

3.4提高脱硝系统全负荷范围内的稳定性

提高脱硝系统全负荷范围内的稳定性，是当前环保领域亟待解决的问题。炉内燃烧稳定性变差会直接导致烟道入口烟温降低，进而影响脱硝系统的工作温度，从而降低脱硝效率。为了改善这一状况，我们需要对脱硝系统进行全面改造，以提高其在全负荷范围内的稳定性。首先，我们要关注燃烧过程的优化。通过调整燃料供应和空气配比，使燃烧过程更加充分，降低氮氧化物的生成。同时，优化燃烧器布置和喷嘴设计，提高燃烧的稳定性，从而降低脱硝系统的负荷。其次，加强脱硝系统的运行管理。根据锅炉负荷和燃烧状况，实时调整脱硝剂的喷射量和空气预热器温度，确保脱硝系统在最佳工作状态下运行。此外，还要定期对脱硝设备进行检查和维护，确保设备运行的正常稳定。

3.5燃烧器改造

燃烧器改造是我国锅炉行业面临的一项重要任务。随着环保政策的日益严格和能源结构的调整，现有的燃烧器已经无法满足深调过程中的粉-风供给需求。为了提高锅炉的稳定性和环保性能，低负荷燃烧器的改造显得尤为重要。低负荷燃烧器改造的核心是提高锅炉稳燃供给能力。在这一过程中，我们需要关注三个关键因素：高温度、高煤粉浓度和高含氧浓度。只有将这三个因素紧密结合起来，才能确保深调过程中炉内燃烧的稳定性，从而降低排放、提高锅炉效率。首先，提高燃烧温度有利于改善燃烧效率。在低负荷燃烧器改造中，我们可以通过优化燃烧过程，使燃烧室内燃料充分燃烧，从而降低氮氧化物（NOx）排放。同时，高温度还能减少燃料中的碳氢化合物排放，进一步降低环境污染。其次，提高煤粉浓度有助于提高锅炉的热效率。在低负荷燃烧器改造中，我们可以通过调整煤粉供给系统，使煤粉在燃烧室内均匀分布，增加燃烧面积。这样既能提高燃烧效率，又能降低燃料消耗，降低运行成本。

结语

深入研究煤粉锅炉在深调过程中显现出来的问题有利于燃煤机组运行优化，保证锅炉安全稳定运行。笔者经过分析，认为未来提高煤粉锅炉深调能力可以从燃烧器改造、增强煤种掺烧管理、优化制粉系统、提高水冷壁水循环动力和系统安全性、提高脱硝系统全负荷范围内的稳定性和提高机组变负荷反应速率等方面入手。

参考文献

[1]刘旋坤,邓博宇,张思海等.330MWCFB锅炉机组深度调峰运行优化[J].洁净煤技术,2019,28(12):87-93.

[2]孙波,薛广达,毛金伟.1000MW塔式锅炉深度调峰下再热蒸汽温度与NOx运行特性优化研究[J].锅炉技术,2019,54(01):55-58.