摘要：煤电是我国主要的电源，拥有长期调峰运行的经验，经过简单的调峰成本计算，发现煤电的调峰成本并不高，且很大一部分成本来自低负荷投油助燃。若是能做到低负荷稳燃和负荷分配优化，电厂可以节省大量燃油甚至不必投油，可以降低更多成本。因此目前煤电参与深度调峰是大规模消纳新能源最现实的方法。
关键词：燃煤机组；深度调峰技术
1燃煤机组概述及调峰运行特性
1.1燃煤机组
煤电是我国的主力发电机组。2016 年初，我国的火电装机容量已经超过 10亿千瓦，其中燃煤机组约占火电机组的 94%。如此大的存量，如果能通过系统优化，改进技术等手段提高煤电的调峰能力和调峰深度，将对电网消纳新能源有非常重要的促进作用。
1.2大型火电机组参与调峰主要采用三种方式
1.2.1低负荷运行
此方式即为传统调峰手段，即尽可能降低机组负荷。但是机组不能无限制地降低负荷，最低负荷的主要限制因素是锅炉的最低稳燃负荷。实际运行中，降低负荷的手段有三种：定压运行、滑压运行和复合滑压运行。滑压运行是指随着负荷降低，过热器出口的蒸汽压力降低但是温度不变，这样对设备产生的热应力和热变形都很小，有利于延长设备寿命。
1.2.2两班制运行
这种方式即启停调峰。机组根据日负荷变化规律，在白天用电高峰期正常运行，夜间电网负荷低谷时停机，次日清晨热态启动。这种调峰方式的优点是调峰幅度大，可达 100%额定出力。缺点是设备启停频繁，导致设备寿命降低。极热态启动时，参数要求极为严格，运行人员控制较难，安全因素较低。
1.2.3少汽无功运行
基本等同于启停调峰，但停机时，不与电网解列，消耗部分电网功率，使机组仍处于额定转速旋转热备用的无功状态。由于耗能比较大，现在较少采用。当机组降负荷至更低，需要投油助燃时，可将其认为是机组参与到了深度调峰。基于目前的运行实际，相比于两班制运行和少汽无功运行，低负荷运行的安全性最好，并且改动工作量小，所以运用最为普遍。
1.3燃煤机组节能减排的紧迫性
随着我国社会经济的大力发展，对电力需求的不断提升，依托我国自身所具备的煤炭资源优势，燃煤火电站得到了巨大的发展。虽然从 2014 年起我国开始强调绿色经济，但是燃煤火电站装机容量的增加趋势并不会直接停止，预期会到2020 年左右到达顶峰。另一方面，随着我国环境问题的不断恶化，从民间到政府层面都提升了对绿色经济、生态环保方面的重视程度，并提出2020年单位碳排放强度较之2005年降低45%的目标。
2深度调峰技术
2.1 燃烧稳定性
当锅炉的燃烧工况远低于设计的最低稳定运行负荷时，炉膛的温度会急剧下降，导致煤粉的快速着火出现困难，进而引发火焰稳定性差，容易发生熄火，炉膛灭火、放炮等重大安全隐患。
2.2 环保设备安全性
燃煤机组在低负荷运行时，环保设备中主要是 SCR 脱硝系统存在问题。这主要是由于其入口烟气温度降低，在一定程度上很可能达不到催化剂的运行温度要求，进而导致 NO 排放量达不到国家环保相关要求。低负荷运行还会造成未燃尽碳含量增多，容易加重催化剂的堵塞，且催化剂长期运行于较低的排烟温度下会极大的缩短催化剂的使用寿命。
2.3深度调峰运行优化调整
基于机组自身的运行特性，在不增加外部系统和设备情况下进行深度调峰试验，以实现机组低负荷下的稳定运行。主要通过优化磨煤机运行方式、提高煤粉细度、调节磨煤机出口温度、控制一次风粉均匀性、调节燃烧器湍流强度、优化单个燃烧器内外二次风的风量比、控制减温水量等手段挖掘机组的深度调峰潜能。
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2.4低负荷下锅炉的热力特性
燃煤机组进行深度调峰时，负荷要显著降低，机组在低负荷下具有与设计负荷显著不同的燃烧特性和汽水特性。
2.5 煤气化技术
煤气化深度调峰技术是指利用煤粉气化工艺，先将一部分电厂燃料用煤粉气化，转化为以 CO、H2为主的煤气，将煤气送入锅炉炉膛，通过煤气的燃烧来辅助煤粉燃烧，改善煤粉的着火特性，使燃烧器在极低负荷稳定燃烧，满足机组宽负荷调整。经核算投入 20%煤气后，在理论上是可以实现煤粉在低负荷下彻底的不投油稳燃。
2.6制粉及燃烧系统综合改造技术
燃煤机组在超低负荷运行时，一次风量、一次风温度、一次风煤粉浓度（风煤比）的选取决定着锅炉能否实现稳定燃烧的关键。因此，需要在保证磨煤机安全、输粉管内不堵粉的前提下，尽量减少一次风量、降低一次风速、提高煤粉细度、提高磨煤机出口风温。这样当煤粉气流进入燃烧器后，加热空气所需的热量就会有所减少，煤粉气流着火所需要的热量也会有所降低。在相同的卷吸对流换热量和辐射换热量下，煤粉气流能够达到更高的温度，能够起到加速和稳定着火的作用。
3燃煤机组参与深度调峰的安全性
低负荷运行条件下，锅炉的蒸汽量、烟气量、各受热面的烟气温度均会下降，可能导致锅炉出现低负荷不能稳定燃烧、水动力安全性、低温受热面积灰和低温腐蚀等一系列安全性问题。对于汽机而言，主蒸汽压力的迅速下降，导致主、再热蒸汽压差减小，产生轴向推力，可能引起轴向位移；蒸汽流量的下降，可能引发小流量工况下的叶片颤振；末级蒸汽湿度增大，可能引起叶片水蚀和低压缸的酸蚀等问题。在现有技术手段下，水动力安全性问题可以通过加装节流管圈、采用螺旋上升管圈等手段解决；尾部低温受热面积灰问题可以通过加强炉膛吹扫解决；低温腐蚀可以通过蒸汽加热尾部烟气解决。
4存在的问题及对未来的展望
为了满足火力燃煤机组深度调峰的要求，低峰时锅炉已进入超低负荷运行，仅靠传统强化燃烧燃烧器已不能满足低负荷稳燃的要求，而使用大油枪稳燃又会大幅抬升发电厂的运行成本和带来粉尘排放超标的问题。当然机组在满足深度调峰运行的同时，也发现了很多问题。比如：主、再热蒸汽温度影响机组膨胀值比较明显，主、再热蒸汽温度必须控制在545--555℃运行，才能有效控制住汽轮机低压胀差；低负荷时锅炉给水只能手动控制，调整难度大；磨煤机在低负荷时，料位不好控制，必须间断运行给煤机等。我国的燃煤发电机组还有很大的调峰提升空间。然而，燃煤机组深度调峰超低负荷运行可能会对机组的安全性、经济性、环保性等方面产生影响，这些问题极大的限制了燃煤机组，特别是对于纯凝机组的调峰能力。
我们将继续根据机组在深度调峰运行期间出现的问题，进行探索研究，不断摸索运行方式的优化，保证机组经济性和稳定性，以期在激烈的电力市场竞争中获得更大的经济效益。面对我国大力发展绿色经济和低碳经济的宏观背景，对于我国数量众多的燃煤火电站而言，要保障自身在新时期还能继续生存下去，其关键在于降低自身的能耗和排放。
结束语
我国经济步入中高速增长的新常态、电力需求放缓，面临以雾霾为突出表现的环境污染和应对全球变暖的气候谈判国内外双重压力，面临全面推进能源生产、消费、技术和体制革命，以及全方位加强国际合作的新要求，进入了全面深化改革的关键期，分布式、智能电网、电动汽车、用户储能、需求响应和能源互联网等各种新生事物不断涌现，并得到快速发展。为适应新形势下的发展需要，当经济发展进入新常态后，尤其未来一段时期我国将大力推进经济转型升级，加快化解产能过剩，限产关停高耗能产业，第三产业比重将持续上升，电力需求增速将会有较大回落，单纯数量扩张的电力规划模式将使电源利用效率不高问题更为突出。因此，以上内容就是对燃煤机组深度调峰技术的论述。
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论文作者:王金伟,麻冰
论文发表刊物:《电力设备》2018年第13期
论文发表时间:2018/8/16
标签：机组论文; 负荷论文; 深度论文; 燃煤论文; 技术论文; 温度论文; 锅炉论文; 《电力设备》2018年第13期论文;