300 MW无烟煤锅炉调峰不投油稳燃特性试验研究

汪海洋，王 洁

（山西国投晋城热电有限公司，山西 晋城 048000）

300 MW无烟煤锅炉调峰不投油稳燃特性试验研究

汪海洋，王 洁

（山西国投晋城热电有限公司，山西 晋城 048000）

通过300 MW无烟煤燃烧方式锅炉在100 MW、90 MW无燃油助燃工况下进行燃烧调整试验，研究“W”火焰锅炉低负荷稳燃性能，汽温、汽压和烟气温度等参数变化趋势，确定锅炉不投油燃烧稳定，汽轮机安全运行，选择性催化还原脱硝装置可靠投运的最低负荷，为机组参与电网深度调峰，争取深度调峰补偿提供依据。

无燃油；燃烧调整；深度调峰

0 引言

随着国家新能源政策与项目的不断落实，电网不稳定负荷越来越大，电网的调峰压力也就逐渐增加。作为当前电网调峰的主力军，火力发电机组往往处在经济性要求和调峰任务的两难处境中。为保证低负荷的火电机组在调峰时能够稳定运行，电厂不得不进行投油燃烧，而投油燃烧将大幅降低机组的经济性。因此，找到火电机组不投油稳定燃烧的临界负荷点就显得格外重要。

1 机组设备概况

某2×300 MW空冷供热机组锅炉采用北京巴布科克·威尔科克斯有限公司生产的B&WB-1065/17.5-M型单炉膛、平衡通风、中间一次再热、亚临界参数、自然循环单汽包锅炉；采用4台双进双出钢球磨正压直吹式制粉系统，“W”形火焰燃烧方式，锅炉燃用煤质属于低挥发分、高热值无烟煤。汽轮机采用上海汽轮机有限公司生产的CZK300-16.7/0.4/538/538型亚临界、一次再热、双缸双排汽、直接空冷、抽汽凝汽式汽轮机。

烟气排放满足超低排放要求，采用“低氮燃烧技术+选择性催化还原SCR（selective catalytic reduction）”脱硝工艺，除尘采取“静电除尘+湿式电除尘”工艺，脱硫采取“石灰石—石膏湿法脱硫”工艺。为延长催化剂寿命，烟气长期最低温度为313℃，短期运行最低温度为280℃，短期运行最长时间为10 h，并需要相同时间（10 h在350℃以上）恢复催化剂活性。

2 设备简介及不投油燃烧风险

机组采用低氮燃烧双旋流燃烧器，在离心力作用下，一次风粉混合物中的燃料在这里被分离出来，旋转的煤粉射流通过主燃器喷入炉内，分离出来的乏气进入下部的乏风管，通过乏气喷口送入炉膛。安装在乏气管上的乏气挡板调节乏气风量的大小来改变主火嘴煤粉浓度。煤粉射流的旋转强度通过装设在主喷燃器内的可调节消旋拉杆进行调节。根据煤质的不同，调整乏气挡板及消旋叶片的位置，以获得最佳的燃烧效果。从预热器来的二次风经锅炉两侧风道送入前后墙大风箱，安装在拱上的燃烧器则穿过大风箱。大风箱被分成若干个单元，每个燃烧器为一单元[1]。

锅炉设计不投油稳燃负荷为145 MW，随着锅炉负荷下降，机组面临以下风险。

a)随着锅炉负荷降低，炉膛温度下降，炉膛负压波动，安全运行风险加剧，容易造成锅炉燃烧不稳定，甚至导致锅炉全火焰丧失MFT（main fuel trip）[2]。

b)随着锅炉负荷下降，锅炉主、再热蒸汽温度、压力下降，汽轮机防止水冲击的安全运行温度不宜小于500℃，否则需开启蒸汽管道疏水门进行疏水。

c)随着锅炉负荷下降，锅炉烟气温度下降，如果烟气温度下降到280℃以下，氨分子很少与NOx反应，而是与SO3和H2O反应生成粘性大的(NH4)2SO4或NH4HSO4，它们附着在催化剂表面，引起污染积灰并堵塞催化剂的通道与微孔，从而降低催化剂的活性，也容易粘附在空预器表面，造成空预器换热效率下降和堵塞。

d)随着机组负荷下降，机组参数下降，机组净效率下降，厂用电率、发电煤耗、供电煤耗上升。

机组实现深度调峰，锅炉不投油稳定燃烧[3]，蒸汽参数满足汽轮机安全运行是基础；同时，为满足超低排放环保政策要求，锅炉烟气温度必须满足脱硝装置工作需要。针对机组在低负荷的情况下运行安全性、稳定性、经济性、脱硝装置运行情况，与电厂运行人员共同进行了低负荷稳燃试验。

3 调峰不投油稳燃试验研究

3.1 针对上述风险选取的试验技术方案

为保障低负荷稳燃期间的稳定运行，要求入炉煤为低位发热量不低于20 064 kJ/kg无烟煤，煤质如表1所示。表1中Mar为收到基水分，Mad为空气干燥基水分，Aad为空气干燥基灰分，Vad为空气干燥基挥发分，Aar为收到基灰分，Vdaf为干燥无灰基挥发分，FCad为空气干燥基固定碳，St,ad为空气干燥基硫分，St,ar为收到基硫分，Qnet,ad为空气干燥基低位发热量，Qgr,ad为空气干燥基高位发热量，Qnet,ar为收到基低位发热量。

表1 试验期间炉煤煤质

试验期间加强对仪控自动装置运行情况的监视，若自动不灵敏，应及时切手动进行调整并做好记录。加强巡检保障投煤设备的正常运行，并保证油系统能够随时投入。

试验过程中，燃烧不稳时采取以下措施。

a） 炉膛负压设定在-80 Pa，监视炉膛负压在-100～300 Pa，若超过该范围，则立即投油稳燃。投油燃烧稳定后，炉膛负压恢复正常，逐渐退出油枪。若燃烧不稳，负压波动仍然在+100～300 Pa以上，应升负荷，查找原因。

b）火焰监视若出现忽明忽暗，则应稳定负荷（必要时可投油助燃），查找原因。

c）投油助燃期间，发现备用工频泵联启，立即停止1号变频供油泵运行，保证供油压力3.0～3.3 MPa之间。

d）锅炉降负荷过程中按照试验措施执行，每降负荷一次均要稳定一段时间，确认锅炉着火无异常，负压稳定后，再进行减负荷。

3.2 试验过程

a） 运行人员逐渐降低机组负荷，负荷在180 MW时停止C磨煤机运行，不吹空磨煤机，在喷燃器壁温不超600℃情况下，所停磨对应喷燃器风门挡板尽量关小。保持3台磨煤机运行，均匀减负荷至150 MW，检查锅炉各系统及辅机设备运行正常。

b） 退出自动发电控制 AGC（automation generator control），解除协调方式，改为基础方式，逐渐降低磨煤机出力，降负荷至135 MW，稳定运行30 min后减负荷至120 MW，汽机顺阀切至单阀，稳定运行1 h。

c） 保持3台磨煤机均匀减负荷至110 MW，稳定运行1 h后，逐渐减负荷至100 MW，过热汽温稳定在520℃，主汽压稳定在10 MPa运行2 h后开始进入试验计时。在减负荷过程中，注意观察脱硝反应器入口烟温不低于280℃，否则停止降负荷。

d） 锅炉在无油助燃情况下稳定运行2 h以上，且锅炉负荷、过热器压力、主、再热汽温度稳定，脱硝反应器入口烟温不低于280℃的情况下，记录各系统运行参数，在此负荷下锅炉继续运行4 h。如果脱硝反应器入口烟温低于280℃，应提高机组负荷，保证此温度。

试验过程中减煤减负荷的速率主要是根据燃烧强度变化及燃烧稳定情况而定。注意保持一次风压和风量、二次风量和氧量，减负荷的同时注意调整一次风量和一次风速，保证磨煤机出口温度和煤粉浓度，其中对炉膛温度进行测量，结果见表2。

试验过程中对105 MW、101 MW负荷下主蒸汽流量、主汽压力、给煤量及总风量等重要数据的变化情况进行记录，其结果见表3。

试验阶段，锅炉飞灰含碳量见表4。

表2 炉膛温度测量结果

表3 各参数随负荷变化情况

表4 试验期间飞灰情况（试验前将飞灰取样装置中的存灰放空）%

3.3 试验结论

a)由表3根据炉膛温度变化情况看，随着试验时间的加长及锅炉负荷降低炉膛主燃区和炉膛下部温度逐渐降低，但主燃烧区温度基本在1 000℃以上，运行工况稳定，火焰良好，燃烧稳定；由表4可知，整个试验过程中炉膛负压、主汽压力等各参数均正常稳定，主汽压力大于10 MPa，主汽温度大于525℃，汽轮机安全运行；空预器入口烟气温度大于350℃，脱硝装置运行正常，无需被迫进行烟温控制技术改造。

b)试验100 MW工况2 h，耗煤总量107 t，入炉煤热值18.6 MJ/kg，发电量20万kW·h，计算发电煤耗为339.9 g/(kW·h)；试验90 MW工况2.5 h，耗煤总量130 t，入炉煤热值18.6 MJ/kg，发电量22.5万kW·h，计算发电煤耗为367.1 g/(kW·h)。虽然机组低负荷发电煤耗较额定工况下313.7 g/(kW·h)明显上升，但因深度调峰，将70%的发电负荷给了风电、光伏等清洁能源，总体来看，发电煤耗大幅下降，约为313.7－（30%×367.1） =203.6 g/（kW·h），环境效益大幅升高。

c)为进一步验证机组深度调峰能力，在90 MW试验工况下进行试验扰动，A1给煤机断煤，炉膛负压、汽包水位大幅波动，为保证机组安全运行，被迫投入燃油助燃。

4 结束语

稳燃负荷不低于30%（90 MW） 时，锅炉不投入助燃用油能够安全稳定运行，蒸汽参数满足汽轮机安全运行需要，脱硝装置可靠投入，污染物排放达标。因将燃煤电厂发电负荷让给了风电、光伏等清洁能源，发电煤耗总体大幅下降，节能效益明显。

火电厂通过积极开展低负荷稳燃试验检验机组深度调峰能力，积极参与火电厂深度调峰，将有望获得国家、地方政府深度调峰补偿，有利于在激烈的电力市场竞争中获得更大的经济效益，同时获取更好的社会效益和环境效益。

[1] 魏铜生，杨鹏社，戴鑫，等.配备旋流燃烧器的“W”火焰锅炉着火与稳燃机理研究 [J].中国电力，2014，47(8)：103-106.

[2] 金黄，肖先进，周昊，等.微油—少油技术在双旋风燃烧器“W”形火焰锅炉点火及稳燃试验 [J].发电设备，2012，26(2)：77-79，83.

[3] 李文军，彭敏，黄伟，等.超临界“W”火焰锅炉旋流燃烧器稳燃调整试验 [J].湖南电力，2014，34(3)：15-17.

Study on Peak-regulation Stable Combustion of 300 MW Anthracite Boiler

WANG Haiyang,WANG Jie
（Shanxi Investment Group Jincheng Thermal Power Co.,Ltd.,Jincheng,Shanxi048000,China）

The combustion adjustment tests of300 MWanthracite boiler under 100 MW and 90 MW oil-free conditions were carried out to study the combustion stability of W-flame boiler under lower load conditions.The parameters'changing trend of steam temperature,pressure and gas temperature are studied.The minimum loads to ensure stable combustion without oil,to guarantee safe operation of unit and to operate SCR denitrification device reliably are identified,which provides basis for participating into deep peak-regulation in power grid operation and strivingfor the deep peak compensation.

oil-free;combustion adjustment;peak-load regulation

TK227.1

A

1671-0320（2017）06-0042-04

2017-08-26，

2017-10-20

汪海洋（1982），男，安徽亳州人，2004年毕业于太原理工大学电气工程及其自动化专业，助理工程师，从事火电厂运行管理工作；

王 洁（1985），男，山西晋城人，2008年毕业于华北电力大学自动化系，工程师，从事火电厂节能管理工作。