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摘要：本文以燃煤机组深度调峰技术的应用为研究对象进行分析，近年来电网负荷峰谷差持续增大，调峰需求日趋迫切。在此背景下，燃煤机组调峰需求不断增加，已成为制约火力发电企业发展的瓶颈。基于此，本文首先对深度调峰面临的主要问题进行分析，然后结合某火电厂燃煤机组深度调峰工作案例，对燃煤机组深度调峰技术的应用要点进行探索，以期为相关工作人员提供一定的参考和借鉴。

关键词：火电厂；燃煤机组；调峰技术；应用

在我国，火电机组是电网的重要组成部分，是电网供电的重要保障，但是随着我国经济的快速发展，大量新能源发电设备投入市场，且新能源发电对电网供电的可靠性要求较高，这就使得火电机组要满足电网调峰的需求。目前，我国一些火电机组已经无法满足电网对调峰容量的需求，因此要对现有机组进行改造，使其满足电网调峰的需要，进一步提高电力企业的经济效益和社会效益。

1燃煤机组深度调峰面临的主要问题

一是深度调峰目标难确定。国家层面虽然已有文件明确了燃煤机组的深度调峰目标，但从实际情况看，无论是从短期还是长期考虑，火电机组的深度调峰目标都不能确定。深度调峰目标的确定涉及发电企业、电网公司、电力用户等多方利益，各主体之间协调难度大。发电企业和电网公司对机组深度调峰的态度不同，利益诉求存在差异，不能形成统一的目标。二是火电机组负荷响应慢。燃煤机组功率调节速率一般较慢，仅为负荷变化率的10%左右。目前大多数燃煤机组调节速率为10 MW/min～15 MW/min，部分机组仅能达到15 MW/min以下，由于负荷响应慢，调峰容量受限，火电机组只能维持低负荷运行状态，无法承担更多的调峰任务。三是调节能力难以满足系统需求。由于燃煤机组设备、控制系统等存在固有缺陷，导致其深度调峰能力不足[1]。在国家电力现货市场试点地区，深度调峰能力不足的问题更加突出。四是系统运行方式不适应，为了满足系统最大负荷要求，火电机组不得不在低负荷时停机，在非满负荷工况下运行时，容易发生锅炉灭火、汽轮机水冲击等事故。

2项目概况

益阳发电厂4#锅炉是由哈尔滨锅炉厂引进英国巴布科克能源公司的技术支持，设计制造的 HG-1913/25.4-PM8。该锅炉为一次中间再热，超临界变压运行，配有内循环泵起动的本盛直流锅炉。锅炉的设计及校核煤都是贫煤。24个低NOx轴向旋流燃烧器（LNASB）是一种前后壁对置燃烧方式，其燃烧方式为前、后壁为两个燃烧孔，每个层布置7个，共计14个。制粉系统为双进双出钢球磨机正压冷却一次风的直吹型制粉系统。每个锅炉配备6个BBD4060磨，分别在前、后壁对24个旋流燃烧器进行煤粉输送。锅炉的截面尺寸是22187×15632毫米，它的内壁是一种完全焊接的薄膜，它的底部和冷灰斗都是用螺旋形的，上面的水冷却墙是竖向的，两者通过一个过渡封头相连。省煤器为单级不汽化“H”型鳍片省煤装置，在尾部烟道底部分为前、后两段。其中，顶棚过热器设置在炉膛和水平烟道的顶部，包墙过热器设置在烟道顶部、前后壁、侧壁和中部隔板上，低温过热器设置在尾部双烟道后面，屏式过热器设置在上侧，水平烟道设置在水平烟道内。再热器由两部分组成，分别位于后、后双烟道前烟道，而高、中、低压两种再热器。过热蒸汽温度采用喷水降温，分为两个阶段，两边可单独调整。再热蒸汽温度控制主要是通过排烟挡板来调整，并在此基础上设置一阶事故洒水，在非正常工况下可以通过喷水来调整蒸汽温度。

3燃煤机组设备

3.1 汽机设备概述

上海电力集团公司研制的超临界三缸四排蒸汽单轴凝汽式汽轮机N600-24.2/566，由上海电力集团公司研制，如图1，通过对汽轮机通流部件进行了更换，更换了高压内缸、中低压内缸、汽轮机转子及各级动静叶片，并对汽封系统进行了改进，使其成为N630-24.2/566/566。该机组具有8级不调节的抽汽系统，其中高级（含高级）有2级抽蒸汽，分别用于1和2号高加蒸汽，中压缸有2级抽蒸汽，分别给3号高加、除氧器和小机器提供蒸汽，而低压缸分4级抽蒸汽，分别向5，6，7，8号蒸汽进行低负荷供应。高加疏水是按顺序从脱气器向脱气器方向流动的，而低加疏水则是按顺序从脱气器流向凝汽器的。供水系统中，给水泵由2台50 0B-MCR型小型汽轮机组带动，给水泵为机械密封。汽轮机汽封是一种新型的汽轮机汽封，汽轮机的高低压汽封，汽轮机的高、中压力汽封的漏汽主要是为了给低压缸封汽，而过剩的蒸汽则会溢出到凝汽器，过热器减温从省煤器进口引出，再热器减温从主水泵中部引出。

3.2凝结水系统

每个单元配2台能力100%的冷凝泵，一台在运转，一台在后备。冷凝泵是一种垂直的、多层的筒袋冷凝泵。本产品是由上海凯士比泵股份有限公司研制开发的NLT500-570X5S型浓缩泵，其额定转速1490r/min，最大流量1618m/h，最大扬程367mm[2]。

3.3 DCS系统概述

益阳发电厂4#机组的热工测试与控制系统，包括 IDAS、 MCS、顺序控制系统、炉膛安全监测系统、汽轮机数字电液控制系统、给水泵汽轮机控制系统、发变组和厂用电控制系统等多种监控与控制功能，形成了一种能够实现整个火电机组控制的软、硬件一体化控制系统。如图2：

4燃煤机组深度调峰技术的应用要点分析

4.1提高锅炉低负荷稳燃能力

在深调峰工况下，随着机组负荷的持续下降，其出口温度将发生改变，导致火焰重心下移，无法满足工况要求，导致燃烧稳定性下降。降低过剩空气系数、调节各个燃烧器的风速及燃尽风分布，是实现低负荷稳定燃烧的有效途径。当炉膛出口温度相同时，再降低10℃，有利于改善锅炉的稳定燃烧性能。通过调节各个燃烧器的速度及燃尽风的分布，可以减小烟气速度，减小氧气含量，缩短烟气在炉膛中的滞留时间，从而达到充分燃烧的目的。当煤粉气流着火后，炉膛内温度场迅速升高，火焰中心下移并得到稳定。由于低负荷时燃烧不稳定，燃烧器容易结渣和积灰。当炉内温度升高时，由于燃料燃烧不充分而导致灰渣含碳量增加，灰渣中的碳含量随着温度的升高而增加，如果炉内温度不能满足灰渣中碳的氧化条件，灰渣就会发生分解。为了解决这一问题，需要调整炉内燃烧工况和燃烧稳定性。燃烧稳定是低负荷稳燃的前提，燃用煤种变化或燃料不完全燃烧、火焰中心位置偏高、煤粉气流着火延迟等都会导致燃烧不稳定。低负荷稳燃是指在保持锅炉主要参数稳定的前提下，通过调整煤粉气流的着火、燃烧及排烟温度等参数，使炉内温度场与氧量相匹配，维持炉膛内着火正常、燃烧稳定、烟气中 CO含量较低、炉膛出口烟温不超过600℃、NOx排放量小于300 mg/m3。因此，为了提高低负荷稳燃能力，必须优化炉膛出口烟温和燃尽风配风，调节烟气流速，调整燃烧器的风速和燃尽风的配风，使炉内温度场与氧量相匹配，维持炉内稳定燃烧[3]。如图3：

4.2实现机组供热工况热电解耦

为解决燃煤机组在供暖条件下的热-电解耦问题，提出了采用汽轮机抽气与高背压蒸汽系统相结合的方法，通过汽轮机本体来实现其供热作用。改造后将原纯凝抽汽供暖方式改为高背压供暖方式。抽汽供暖系统主要包括：高背压蒸汽系统、减温水系统、低压减温水系统、旁通减温水系统、高压加热器等。采用蒸汽加热方式，通过对汽轮机本体的高温加热及旁路减温水进行调节，达到了低负荷高背压运行的目的。在改造过程中汽轮机的抽汽供热改造系统是由高背压蒸汽系统、减温水系统和旁路减温水系统组成，这三个子系统共同完成了对机组低负荷工况下抽汽供热功能。在汽轮机本体中通过改变汽轮机本体的结构形式，在主蒸汽管道上增加一套旁路管道，提高了主蒸汽流量，将其输送到高背压蒸汽管道中进行加热，并使其温度达到较高水平。通过设置旁路管道，使高背压蒸汽不经过高压加热器直接进入低压加热器。在高压加热器中利用热网循环水作为热源加热低压加热器中的低温水，通过对机组在低负荷工况下的抽汽制热，实现了在高背压条件下抽气供热和纯凝时完全分开的目的。在低负荷工况下，由于背压大，抽气流量很小，导致汽轮机内的低压热水无法在管路中得到充分加热。在小负荷工况下，为了增加高背压蒸汽的抽汽量，必须对其进行加热。在高负荷情况下，用蒸汽供热时，只要把蒸汽加热到很高的温度就可以了。低压加热器并不直接连接到锅炉的高压加热器上，因此低压加热器内的低温蒸气并没有被加热到很高的温度，结果表明在小负荷工况下，利用低压加热器进行供热具有可行性。

4.3优化主辅机及其环保装置的低负荷适应性

在进行深度调峰改造时，锅炉的主、辅机及其环保装置都需要进行相应的改造，锅炉的主、辅机及其环保装置都需要满足深度调峰运行的要求，因此必须对其进行优化。锅炉的主、辅机及其环保装置需要具备较高的低负荷适应性，能够适应最大负荷到零负荷、最低负荷到60%负荷以及最大负荷到100%负荷的变化[4]。此外，为了适应深度调峰运行，还需要对其进行改造，包括省煤器、空预器等设备。在对燃煤机组进行深度调峰改造时，还要确保其脱硫装置和脱硝装置能够满足深度调峰运行要求，同时为了确保脱硫系统和脱硝系统能够满足深度调峰运行要求，还要对其进行改造，包括改造低氮燃烧系统、低氮排放系统等。在燃煤机组深度调峰运行过程中，脱硫、脱硝系统都需要进行改造，因此要对其进行优化，使其能够满足深度调峰运行要求。在对燃煤机组进行深度调峰改造时，还需要将凝结水系统以及凝结水回收系统进行优化，使其能够满足深度调峰运行的要求。

4.4能耗优化与协调控制优化

（1）为达到节约能源、改善机组运转效益，在实施深度调峰过程中，必须采取相应的节能措施。在保持负载速率稳定的前提下，实现了锅炉的燃油量、供水量的调节。通过对供水温度的控制，可以有效地提高供水系统的调节精度，从而达到降低给水泵用量、降低用电消耗的目的。

（2）利用协同控制，实现了机组深度调峰的同时，减少了燃煤消耗。通过对机组的协调控制，实现了对锅炉负荷和锅炉压力的自动调节。为降低燃油对锅炉的冲击，可在燃烧时增加给水量及蒸汽流量。

（3）采用变参数控制技术对机组进行优化。机组在深度调峰时会出现热负荷与煤质的变化不一致现象，为了提高机组的适应性和灵活性，应根据不同的煤质对机组进行调整。当煤质发生变化时，可以根据负荷、排烟温度、烟气流量等信号对锅炉进行调整，从而提高机组运行的灵活性。为了提高机组运行的稳定性和安全性，在深度调峰时应对设备进行优化改造。例如，采用高强度耐磨材料对磨煤机壳体、磨煤机叶轮等关键部位进行改造。为了减少煤耗，在磨煤机进口处安装了低噪音高精度变频装置。例如，采用蓄热技术来减少煤耗；采用高效低氮燃烧器；采用新型的脱硝催化剂等。此外，还可以采用自动燃烧控制系统、烟气再循环控制系统、烟风优化系统等[5]。

4.5智能控制与系统优化

火电机组深度调峰过程中，智能控制系统的应用可以有效提高燃煤机组的自动化水平，避免了人工干预造成的误差和失误，降低了工作人员的工作量。智能控制系统在燃煤机组深度调峰运行中具有重要作用，智能控制系统可以根据不同负荷段的实际运行情况，对机组进行自动调节，该系统可以自动控制煤量和风量，提高了机组的安全性。在智能控制系统的支持下，燃煤机组可以实现在不同负荷段下的自动调节，使燃煤机组的负荷始终保持在合理范围内。在深度调峰运行中，燃煤机组还可以实现智能启停控制，从而提高了燃煤机组的灵活性和经济性。该系统在深度调峰运行中发挥了重要作用，大大提高了燃煤机组的安全和可靠性，提高了燃煤机组的运行效率，为燃煤机组深度调峰提供了技术支持。

5结语：

综上所述，燃煤机组深度调峰过程中，应重视对系统的优化和调整，及时掌握实际运行情况，以提高系统的自动化水平，针对燃煤机组深度调峰过程中存在的问题，提出了相应的解决方案，为提高火电机组的稳定性和安全性提供了有力保障。

参考文献：

[1]曹求洋，冯礼奎，田利，等.高参数机组深度调峰对水汽品质的影响研究[J].浙江电力，2023，42（12）：126-132.

[2]张小根，琚敏，吴可泽，等.660 MW超临界燃煤发电机组的深度调峰自动控制[J].自动化仪表，2023，44（12）：53-57+64.

[3]马驰，王朝飞.深度调峰状况下煤电机组成本分析及辅助服务报价研究[J].企业管理，2023（S1）：74-75.

[4]李月娥，吴彦丽，郑立星，等.燃煤机组深度调峰脱硝性能提升技术分析[J/OL].洁净煤技术：1-16[2024-07-23].2.

[5]谈紫星，李诣烽.燃煤机组深度调峰技术的运用探讨[J].内蒙古煤炭经济，2023（21）：171-173.

作者简介：黄超（1989.10-），男，汉族，工程师，本科，湖南沅江人，主要工作方向：火电厂动力设备节能优化、故障处理