火電產(chǎn)業(yè)將進(jìn)入衰退期靈活性改造面臨何種挑戰(zhàn)?

2017-12-01 10:09:39 北極星電力網(wǎng) 　點(diǎn)擊量：評(píng)論 (0)

據(jù)中國電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)預(yù)測(cè), 2020年、2030年、2050年是我國火電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要節(jié)點(diǎn)，未來我國火電產(chǎn)業(yè)將進(jìn)入衰退期。2020年, 火電裝機(jī)容量占總裝機(jī)容量61%, 2030年下降到51%, 到2050年進(jìn)一步下降至38%，而新能

鍋爐燃燒優(yōu)化可采取的手段

可以毫不夸張地說，燃燒系統(tǒng)是整個(gè)鍋爐的心臟，爐膛內(nèi)部溫度場(chǎng)的分布對(duì)燃燒優(yōu)化調(diào)整有著重要的參考意義。溫度偏高、偏低或不均勻都會(huì)對(duì)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來不利影響。溫度偏低會(huì)導(dǎo)致燃燒不穩(wěn)定、不充分，同時(shí)換熱量減少引起蒸發(fā)量不足，最終導(dǎo)致鍋爐效率下降，此外，鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)較低的燃燒溫度使機(jī)組面臨滅火停爐的事故風(fēng)險(xiǎn)。溫度偏高，使受熱面壁溫升高，降低受熱面的使用壽命，也會(huì)加大結(jié)焦、爆管和非計(jì)劃停爐的風(fēng)險(xiǎn)，溫度型NOx升高，還可能使?fàn)t膛出口煙溫超過SCR脫硝煙溫的上限，對(duì)低NOx排放帶來壓力。燃燒溫度分布不均，則會(huì)直接影響受熱面的受熱均勻性，使蒸汽出口溫度偏差加大，嚴(yán)重時(shí)產(chǎn)生水動(dòng)力問題，同時(shí)會(huì)引起爐內(nèi)氣流的不均勻，致使火焰沖墻貼壁，加劇受熱面的高溫腐蝕，為了降低飛灰大渣含碳量而盲目提高總空氣量，還可能導(dǎo)致過量空氣系數(shù)的升高，排煙損失增大，致使鍋爐效率下降。

鍋爐燃燒情況的好壞對(duì)于整個(gè)發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性、安全性具有非常重要的影響。調(diào)節(jié)燃燒的關(guān)鍵任務(wù)在于，順應(yīng)外界負(fù)荷的需求，在提供合格蒸汽的同時(shí)，確保鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性與安全性。對(duì)于普通固態(tài)排渣煤粉鍋爐，調(diào)解燃燒的目標(biāo)可分成以下方面：確保其正常的汽壓、蒸發(fā)量和汽溫。燃燒穩(wěn)定，火焰均勻，燃燒器不受損害，避免出現(xiàn)結(jié)渣的現(xiàn)象，以此來促進(jìn)鍋爐機(jī)組實(shí)現(xiàn)最大化的經(jīng)濟(jì)性。

燃燒調(diào)整的目的是保證燃燒的安全性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性，確保鍋爐的汽溫、汽壓和蒸發(fā)量滿足要求，并維持較低的污染物排放水平。燃燒調(diào)整的目標(biāo)主要包括：著火點(diǎn)位置適當(dāng)，火焰穩(wěn)定，火球居中不刷墻(這里針對(duì)四角切圓爐)，火焰充滿度高，受熱面不結(jié)焦，熱負(fù)荷分配均勻，過/再熱汽溫偏差小，爐膛出口煙溫合理，燃煤燃盡程度高，NOx污染物排放低。

為達(dá)到燃燒調(diào)整目標(biāo)可以采取的措施主要包括：煤粉細(xì)度的選定;一次風(fēng)粉的調(diào)平;各二次風(fēng)(包括分離燃盡風(fēng)、輔助風(fēng)和燃料風(fēng)等)的合理分配;一二次風(fēng)的比例選擇;總風(fēng)量的確定(即確定合適的過量空氣系數(shù));燃燒器噴嘴擺角大小;燃燒器的投運(yùn)層(尤其在低負(fù)荷下)。

煤粉細(xì)度主要取決于干燥無灰基揮發(fā)分，煤粉選取的細(xì)有利于著火穩(wěn)燃，且不易結(jié)渣，但會(huì)影響磨煤機(jī)出力，制粉電耗也會(huì)增加。此外，對(duì)于確定的磨煤機(jī)其細(xì)度調(diào)節(jié)范圍十分有限，面對(duì)多變的煤種，磨煤機(jī)調(diào)整煤粉細(xì)度將力不從心。

一次風(fēng)粉調(diào)整多是通過調(diào)整磨煤機(jī)一次風(fēng)量和煤粉管道上可調(diào)縮孔(也稱節(jié)流圈)來實(shí)現(xiàn)。磨煤機(jī)中一次風(fēng)量取決于通風(fēng)量和干燥量的最小量，不可隨意調(diào)節(jié)，可調(diào)縮孔可以實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)節(jié)，但實(shí)際運(yùn)行中仍然會(huì)存在全開的煤粉管道阻力依然很大，而且實(shí)踐中可調(diào)縮孔無操作平臺(tái)或長期不操作已無法調(diào)整，這些都使一次風(fēng)粉調(diào)整的效果大打折扣。

二次風(fēng)的分配是通過改變每級(jí)二次風(fēng)門的開度實(shí)現(xiàn)的，實(shí)踐中存在的主要問題是風(fēng)門機(jī)械結(jié)構(gòu)卡澀或DCS開度、風(fēng)門外指示牌開度與實(shí)際開度不一致，這些都給現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行調(diào)整造成困難。

一二次風(fēng)比例的調(diào)整很大程度上是燃燒效率與NOx排放量的平衡，二次風(fēng)過大，有利于低NOx燃燒，但不利于煤粉尤其大顆粒的燃盡，而且可能造成主燃燒區(qū)的還原性氣氛，導(dǎo)致高溫腐蝕和結(jié)焦，因此需要綜合考慮。

過量空氣系數(shù)過大，排煙損失q2、NOx排放量及風(fēng)機(jī)電耗增加;過小化學(xué)未完全燃燒損失q3及機(jī)械未完全燃燒損失q4會(huì)加大。因此，一定負(fù)荷總對(duì)應(yīng)一個(gè)合理的過量空氣系數(shù)，使q2+q3+q4最小。大量實(shí)踐表明，使?fàn)t膛出口氧量達(dá)到3%左右的過量空氣系數(shù)是合適的。

燃燒器擺角調(diào)整范圍為一次風(fēng)上下擺動(dòng)20°，對(duì)應(yīng)二次風(fēng)上下擺動(dòng)30°。上下擺動(dòng)是通過改變火焰中心位置達(dá)到調(diào)節(jié)再熱氣溫的目的，同時(shí)對(duì)煙氣出口溫度有一定的調(diào)節(jié)作用。運(yùn)行人員應(yīng)每班試擺動(dòng)一次，以使燃燒器根據(jù)需要隨時(shí)可擺動(dòng)。

磨煤機(jī)的不同投運(yùn)層組合與燃燒器擺角調(diào)整類似，同樣可以達(dá)到改變火焰中心的作用，而且效果更加明顯。在機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行及煤質(zhì)較差時(shí)，一般采用相鄰的幾臺(tái)磨一起運(yùn)行以提高燃燒穩(wěn)定性。需要指出，備運(yùn)磨對(duì)應(yīng)的燃燒器層(尤其是上層燃燒器時(shí))應(yīng)加強(qiáng)冷卻通風(fēng)，避免煤粉噴嘴燒損。

鍋爐運(yùn)行調(diào)整中,在保證安全運(yùn)行基礎(chǔ)上，還要做到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，提高鍋爐效率。一般的鍋爐機(jī)組，效率基本可以達(dá)到92%以上，各項(xiàng)損失之和不到8%。最大損失是排煙熱損失，一般5～6%，其次是機(jī)械未完全燃燒熱損失1-1.5%，散熱損失和灰渣物理熱損失合計(jì)1%左右。(對(duì)高灰份煤灰渣物理熱損失會(huì)更大)。從指標(biāo)量化看，要提高鍋爐效率，重點(diǎn)是降低排煙損失和機(jī)械未完全燃燒熱損失。注意排煙溫度的變化,排煙溫度過高,影響鍋爐效率,過低容易造成空預(yù)器的低溫腐蝕,所以要求在運(yùn)行中根據(jù)負(fù)荷的變化加強(qiáng)調(diào)整。在煤質(zhì)變化比較大或燃料量明顯增加時(shí)，及時(shí)調(diào)整總風(fēng)量和一二次風(fēng)溫。

(1)控制好鍋爐總風(fēng)量

鍋爐風(fēng)量的配給，不僅影響鍋爐效率的高低，而且過量的空氣量過大還會(huì)增加送、引風(fēng)機(jī)的電耗，增加廠用電率，致使供電煤耗攀升。要保持合適的風(fēng)量可通過觀察氧量值，一般在3-4%左右，對(duì)于不同煤種在飛灰含碳量不增加的情況下可考慮低氧燃燒，實(shí)現(xiàn)降低排煙損失的目的。但要根據(jù)鍋爐所燒煤種的結(jié)渣特性，注意盡量保持鍋爐出口煙溫低于灰渣的軟化溫度，以減輕結(jié)渣的程度，對(duì)于易結(jié)渣煤種，可以適當(dāng)保持氧量高一些，避免出現(xiàn)還原性氣氛，減少結(jié)渣。