火電產業將進入衰退期靈活性改造面臨何種挑戰?

2017-12-01 10:09:39 北極星電力網　點擊量：評論 (0)

據中國電力企業聯合會預測, 2020年、2030年、2050年是我國火電產業發展的重要節點，未來我國火電產業將進入衰退期。2020年, 火電裝機容量占總裝機容量61%, 2030年下降到51%, 到2050年進一步下降至38%，而新能

鍋爐燃燒優化可采取的手段

可以毫不夸張地說，燃燒系統是整個鍋爐的心臟，爐膛內部溫度場的分布對燃燒優化調整有著重要的參考意義。溫度偏高、偏低或不均勻都會對安全、經濟運行帶來不利影響。溫度偏低會導致燃燒不穩定、不充分，同時換熱量減少引起蒸發量不足，最終導致鍋爐效率下降，此外，鍋爐低負荷運行時較低的燃燒溫度使機組面臨滅火停爐的事故風險。溫度偏高，使受熱面壁溫升高，降低受熱面的使用壽命，也會加大結焦、爆管和非計劃停爐的風險，溫度型NOx升高，還可能使爐膛出口煙溫超過SCR脫硝煙溫的上限，對低NOx排放帶來壓力。燃燒溫度分布不均，則會直接影響受熱面的受熱均勻性，使蒸汽出口溫度偏差加大，嚴重時產生水動力問題，同時會引起爐內氣流的不均勻，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，還可能導致過量空氣系數的升高，排煙損失增大，致使鍋爐效率下降。

鍋爐燃燒情況的好壞對于整個發電機組的運行經濟性、安全性具有非常重要的影響。調節燃燒的關鍵任務在于，順應外界負荷的需求，在提供合格蒸汽的同時，確保鍋爐運行的經濟性與安全性。對于普通固態排渣煤粉鍋爐，調解燃燒的目標可分成以下方面：確保其正常的汽壓、蒸發量和汽溫。燃燒穩定，火焰均勻，燃燒器不受損害，避免出現結渣的現象，以此來促進鍋爐機組實現最大化的經濟性。

燃燒調整的目的是保證燃燒的安全性、穩定性、經濟性，確保鍋爐的汽溫、汽壓和蒸發量滿足要求，并維持較低的污染物排放水平。燃燒調整的目標主要包括：著火點位置適當，火焰穩定，火球居中不刷墻(這里針對四角切圓爐)，火焰充滿度高，受熱面不結焦，熱負荷分配均勻，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。

為達到燃燒調整目標可以采取的措施主要包括：煤粉細度的選定;一次風粉的調平;各二次風(包括分離燃盡風、輔助風和燃料風等)的合理分配;一二次風的比例選擇;總風量的確定(即確定合適的過量空氣系數);燃燒器噴嘴擺角大小;燃燒器的投運層(尤其在低負荷下)。

煤粉細度主要取決于干燥無灰基揮發分，煤粉選取的細有利于著火穩燃，且不易結渣，但會影響磨煤機出力，制粉電耗也會增加。此外，對于確定的磨煤機其細度調節范圍十分有限，面對多變的煤種，磨煤機調整煤粉細度將力不從心。

一次風粉調整多是通過調整磨煤機一次風量和煤粉管道上可調縮孔(也稱節流圈)來實現。磨煤機中一次風量取決于通風量和干燥量的最小量，不可隨意調節，可調縮孔可以實現無級調節，但實際運行中仍然會存在全開的煤粉管道阻力依然很大，而且實踐中可調縮孔無操作平臺或長期不操作已無法調整，這些都使一次風粉調整的效果大打折扣。

二次風的分配是通過改變每級二次風門的開度實現的，實踐中存在的主要問題是風門機械結構卡澀或DCS開度、風門外指示牌開度與實際開度不一致，這些都給現場運行調整造成困難。

一二次風比例的調整很大程度上是燃燒效率與NOx排放量的平衡，二次風過大，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的還原性氣氛，導致高溫腐蝕和結焦，因此需要綜合考慮。

過量空氣系數過大，排煙損失q2、NOx排放量及風機電耗增加;過小化學未完全燃燒損失q3及機械未完全燃燒損失q4會加大。因此，一定負荷總對應一個合理的過量空氣系數，使q2+q3+q4最小。大量實踐表明，使爐膛出口氧量達到3%左右的過量空氣系數是合適的。

燃燒器擺角調整范圍為一次風上下擺動20°，對應二次風上下擺動30°。上下擺動是通過改變火焰中心位置達到調節再熱氣溫的目的，同時對煙氣出口溫度有一定的調節作用。運行人員應每班試擺動一次，以使燃燒器根據需要隨時可擺動。

磨煤機的不同投運層組合與燃燒器擺角調整類似，同樣可以達到改變火焰中心的作用，而且效果更加明顯。在機組低負荷運行及煤質較差時，一般采用相鄰的幾臺磨一起運行以提高燃燒穩定性。需要指出，備運磨對應的燃燒器層(尤其是上層燃燒器時)應加強冷卻通風，避免煤粉噴嘴燒損。

鍋爐運行調整中,在保證安全運行基礎上，還要做到經濟運行，提高鍋爐效率。一般的鍋爐機組，效率基本可以達到92%以上，各項損失之和不到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1%左右。(對高灰份煤灰渣物理熱損失會更大)。從指標量化看，要提高鍋爐效率，重點是降低排煙損失和機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,過低容易造成空預器的低溫腐蝕,所以要求在運行中根據負荷的變化加強調整。在煤質變化比較大或燃料量明顯增加時，及時調整總風量和一二次風溫。

(1)控制好鍋爐總風量

鍋爐風量的配給，不僅影響鍋爐效率的高低，而且過量的空氣量過大還會增加送、引風機的電耗，增加廠用電率，致使供電煤耗攀升。要保持合適的風量可通過觀察氧量值，一般在3-4%左右，對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，實現降低排煙損失的目的。但要根據鍋爐所燒煤種的結渣特性，注意盡量保持鍋爐出口煙溫低于灰渣的軟化溫度，以減輕結渣的程度，對于易結渣煤種，可以適當保持氧量高一些，避免出現還原性氣氛，減少結渣。