1030 MW锅炉深度调峰稳燃试验及分析

李国新 聂涛 李烨

摘 要：在新能源大发展的背景下，传统火电机组的调峰調频能力是电网安全的重要保障，也是电厂一种新的盈利模式，关系到电厂的生存和发展。通过对1 030 MW锅炉30%稳燃试验过程中锅炉负压、火检强度、锅炉受热面壁温、脱硝系统和制粉系统相关参数的分析，表明该锅炉在不投油的情况下30%负荷稳燃能力良好，为运行深度调峰提供参考。

关键词：锅炉;稳燃试验;电网安全;深度调峰

中图分类号：TM31     文献标识码：A     文章编号：1003-5168（2021）36-0044-03

Test and Analysis of 1 030 MW Boiler for Deep Peak-shaving and Stable Combustion

LI Guoxin    NIE Tao    LI Ye

（Pingdingshan Power Generation Branch，State Power Investment Group Henan Electric Power Co.，Ltd.， Pingdingshan  Henan  467312）

Abstract：Under the background of the development of new energy，the peak-frequency modulation capability of traditional thermal power units is an important guarantee for the safety of power grid，as well as a new profit model for power plants，which is related to the survival and development of power plants.Through the analysis of the negative pressure，flame detection intensity，heating surface temperature，denitration system and pulverizing system related parameters of 1 030 MW boiler in the process of 30% stable combustion test，it is shown that the boiler has good stable combustion ability under 30% load without oil injection，which provides reference for the depth of peak regulation in operation.

Keywords： boiler; stable combustion test; power network safety; depth peak regulation

碳达峰碳中和任务目标的提出，给光伏风电等新能源的发展提供了良好的契机。在此背景下，各大发电企业大力发展新能源业务。根据国家能源局发布的2021年1—8月的全国电力工业统计数据显示，截至2021年8月底，全国发电装机容量同比增长9.5%，其中，风电同比增长33.8%，太阳能发电同比增长24.6%。目前，我国火电装机容量占比约55%，用于调峰的油电、气电比重很小，大批抽水蓄能电站正在建设中，并网调峰还需要较长时间。在特高压大电网框架下，新能源消纳成为我国能源发展过程中的一个关键问题。目前，煤电机组仍是电网调峰主力机组，是保障电网安全的压舱石。近年来，少数机组在设计建设时优化成为高效宽负荷机组[1]，但大部分机组是按带额定负荷设计的，研究现有煤电机组的深度调峰能力成为发电企业普遍关心和高度重视的问题。

1 试验背景

某电厂#1锅炉为超临界变压直流煤粉炉，锅炉型号为DG3000/26.15-Ⅱ1，额定主汽压力为26.15 MPa，主汽温度为605 ℃。该炉为对冲燃烧方式、风冷钢带干式除渣、单炉膛、内螺纹螺旋管圈水冷壁、一次中间再热、平衡通风、露天岛式布置、全钢构架悬吊Ⅱ型结构。燃用煤种以本地平顶山烟煤为主。配备6台ZGM133N中速直吹辊盘式磨煤机，5用1备。燃烧器前后墙对冲，6层48只喷口。

2 试验条件及过程

#1锅炉30%负荷深度调稳燃试验开始前，负荷调至50%，协调投运，滑压模式，下层C、F磨和后墙中层E磨运行，注意保持锅炉在湿态运行。因为深夜负荷比较低，试验从晚高峰后开始。试验前尽量降低磨煤机一次风速，煤粉细度R90控制在17%左右，维持粉管一次风粉流速在20～23 m/s，机组主保护正常投入。确信燃烧稳定并具有进一步减负荷的潜力后，缓慢以1～2 MW/min的速度减负荷;然后每减额定负荷的5%左右，稳定15 min，试验过程中密切观察火检模拟量波动、炉膛负压波动和环保参数的变化情况，确保锅炉主要参数在合理范围内。当确认减至目标负荷时，稳定运行2 h以上，即可认为锅炉具备在该负荷下不投油稳燃的能力。

降负荷过程具体如下：机组负荷降至400 MW，C、E、F磨运行，总煤量195.8 t/h，稳定炉膛燃烧15 min;继续降负荷至350 MW，总煤量182.5 t/h，观察火检稳定，炉膛负压波动正常，继续降负荷至300 MW，煤量164.3 t/h，火检正常，炉膛负压波动正常，现场观火燃烧稳定，已经达到30%额定负荷，稳定运行2 h，观察机组运行现状;机组负荷维持300 MW，稳定运行时，送风机已经达到最低出力，锅炉氧量为8.9%，无法继续降低氧量，因此需要停运一台送风机。根据现场设备情况决定停运B送风机，保持A送风机单台运行，同时退出协调，继续保持负荷300 MW，稳定运行，锅炉氧量由8.9%降至7.8%，火检正常，炉膛负压波动正常;稳定运行保持到试验结束。

试验期间，锅炉炉膛负压基本稳定，燃烧器火检显示正常，各受热管壁温度均无明显超温问题，过热度保持在10 ℃以上，主蒸汽最低保持在542 ℃，再热汽温较为平稳，稳定在562 ℃左右。停止单台送风机后氧量由8.9%降至7.8%。炉膛烟温无明显偏差。

3 试验过程中锅炉重要参数分析

3.1 炉膛负压

炉膛负压变化能最快地反映炉膛内可燃物的燃烧状况，燃烧状况恶化时炉膛压力波动会明显加剧。在低负荷试验期间，#1锅炉负压波动情况如图1所示。由图1可知，在整个试验期间，#1锅炉炉膛负压基本在-100～0 Pa波动，试验前后及期间波动幅度未有明显变化，基本稳定。停运一台送风机，退出协调后，炉膛压力控制品质明显变差，炉膛负压波动加剧，最低到-230 Pa。说明停运送风机对炉内燃烧扰动较大，要注意小心操作，提前做好稳燃预控措施。

3.2 火检强度

火检强度是监视燃烧器出口着火、炉内燃烧工况稳定的重要辅助参数之一。#1锅炉试验期间主要采用C、E、F磨运行，其对应燃烧器火检强度变化如图2所示。

由图2可以看到，在整个试验期间，C、E、F层各燃烧器火焰强度基本维持在60%以上，在试验最后稳定在300 MW负荷运行，各层火焰强度基本维持正常波动。

3.3 主要受热面壁温

锅炉低负荷运行过程中，由于受热面管材内部工质流量降低、炉内燃烧热偏差等问题，容易出现管壁超温问题。在降负荷过程中，监视各个受热面壁温情况，不同负荷下各主要受热面壁温均未有明显升高，整个过程未有明显超温问题。低温过热器出口管壁溫度和低温再热器出口管壁温度略有回升，说明降负荷过程中炉内燃烧状况良好[2]。有代表性的测点温度记录见表1。

3.4 SCR脱硝系统

3.4.1 脱硝入口烟温。随着负荷的降低，SCR脱硝入口烟温不断降低，温度低于285 ℃，脱硝装置效率会明显下降。#1锅炉试验期间脱硝入口烟温随负荷的变化如图3所示。

根据该电厂运行规程要求，正常运行中需要监控并保证SCR入口烟温在285 ℃以上，保证喷氨正常。由图3可以看到，整个试验前后，在350～300 MW负荷区间，SCR入口烟温在310 ℃以上。其中在停运一台送风机后，B侧烟温有下降趋势，但是仍然保持在290 ℃以上，基本满足脱硝正常喷氨需求。

3.4.2 脱硝入口NOx浓度。#1锅炉试验期间脱硝入口NOx浓度随负荷的变化如图4所示。

由图4可以看到，#1锅炉SCR脱硝入口NOx浓度保持在400 mg/m3左右无明显变化，表明脱硝系统基本可以满足机组深度调峰需求。

3.5 磨煤机

#1锅炉不同负荷下磨煤机运行状态如图5和图6所示。由图5和图6可以看到，在#1锅炉降负荷过程中，不同负荷下C、E、F磨煤机出力均不低于40 t/h，均高于磨煤机最小出力;各磨出口温度基本大于80 ℃。说明制粉系统在低负荷运行基本正常。

4 结语

通过现场试验分析，在降低至300 MW负荷过程中，#1锅炉对应风机、磨煤机、金属受热面无超温现象，炉膛负压波动幅度在-100～0 Pa，炉内着火燃烧稳定，SCR脱硝系统入口烟温均大于285 ℃。综合认为，在试验煤种下#1锅炉具有30%额定负荷不投油稳燃能力。

送风机切手动协调退出对炉内燃烧有一定影响，建议对送风机等辅机切换控制逻辑进行优化，尽量减少切手动的条件和直接跳闸辅机的可能性，避免辅机跳闸对炉膛内燃烧稳定性的干扰。

国内报道类似锅炉最低稳燃负荷可达25%，不需要进行热力系统设备改造[3]。但协调退出后负压等自动调节系统的性能明显变差，建议对热工自动逻辑进行优化，保证配风、给水、燃料、减温水、协调、一次调频等自动在低负荷深度调峰条件下具有良好的品质。

参考文献：

[1] 王林，伍刚，张亚夫，等.1 000 MW深度调峰机组热力系统优化研究[J].发电技术，2019（3）：265-269.

[2] 王战锋，巩时尚，秦楠，等.660 MW超超临界机组低负荷稳燃试验研究[J].电力勘测设计，2019（9）：42-47.

[3] 孙海彦，高炜，刘润华，等.1000 MW超超临界机组深度调峰研究与实践[J].上海电力学院学报，2017（6）：559-562.