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富氧燃燒提升燃煤火電靈活性技術(shù)
1、技術(shù)背景
為滿(mǎn)足巨大的電力需求,在發(fā)展傳統火電、水電和核電的同時(shí),將大力發(fā)展風(fēng)電、太陽(yáng)能及其他可再生能源。當可再生能源的發(fā)電容量在電網(wǎng)中所占比重較大時(shí),其出力的不確定性將對電力系統的調節能力帶來(lái)巨大的挑戰,因此,為確保運行過(guò)程的供需平衡,需提高電力系統調節能力。對于增加電力系統靈活性的方法初始看來(lái)手段很多——如使用燃機、抽水儲能、化學(xué)儲能等,但都“難堪大任”,所以電力系統進(jìn)行靈活性改造的重任落到了燃煤火力發(fā)電廠(chǎng)的“肩上”。
2、技術(shù)機理
富氧燃燒提升燃煤火電靈活性技術(shù)采用主動(dòng)燃燒穩定結構設計與控制方法,利用小空間自穩燃燒方式,避免了原鍋爐煤粉氣流大空間燃燒的諸多限制條件,裝置整體運行安全、穩定、連續,控制簡(jiǎn)單、易行。
3、技術(shù)性能
(1)增強深度調峰能力——在鍋爐深度調峰時(shí),利用氧氣強化煤粉與燃油(天然氣)的燃燒,降低燃料著(zhù)火溫度,提高燃燒過(guò)程溫度,加快反應速度,使煤粉以提前主動(dòng)燃燒狀態(tài)進(jìn)入爐膛,且不受煤質(zhì)波動(dòng)的影響,提高爐膛溫度,保證整個(gè)鍋爐煤粉不會(huì )因為爐膛熱負荷過(guò)低燃燒不穩而熄火,實(shí)現鍋爐不停爐超低負荷(最低20%額定負荷)調峰,增強火電機組深度調峰能力。
(2)提升機組爬坡速度(負荷升降速率)—— 一次風(fēng)煤粉流在富氧燃燒提升燃煤火電靈活性裝置內提前主動(dòng)燃燒后進(jìn)入爐膛,進(jìn)入爐膛后即開(kāi)始放熱,因此,完全可以做到斷層投運、錯層投運、斷層+錯層或錯位層投運,實(shí)現爐膛燃燒穩定、受熱均勻,避免傳統逐層投運導致的升負荷慢、主蒸汽溫度及壓力不能同步增長(cháng)或增長(cháng)較慢等問(wèn)題,在保證爐內燃燒安全的前提下,可實(shí)現增加單位時(shí)間內的入爐煤量,確保機組快速提升負荷,大幅提升燃煤火電機組爬坡速率(負荷升降速率)。
(3)降低鍋爐啟/停時(shí)間——一次風(fēng)煤粉流在富氧燃燒提升燃煤火電靈活性裝置內提前主動(dòng)燃燒,利用富氧燃燒增加火電靈活性裝置的斷層、錯層斷層+錯層或錯位層布置投運,相當于在爐內安裝了多個(gè)點(diǎn)火層,可根據工況需求靈活調整入爐煤量,可實(shí)現快速增/減投煤量,確保爐內受熱更為均勻,燃燒穩定,且富氧煤粉火焰延展性好,爐膛火焰充滿(mǎn)度高,從而達到降低鍋爐啟/停時(shí)間的目的。
(4)增強燃料靈活性——利用氧氣強化煤粉揮發(fā)份燃燒的同時(shí),強化煤粉中固碳的燃燒——降低煤粉中固碳的著(zhù)火溫度,提高燃燒過(guò)程反應速度,提高燃燒過(guò)程溫度,從而實(shí)現對燃料揮發(fā)份含量不做要求,有效提高鍋爐煤種適應性;同時(shí)通過(guò)溫度檢測反饋可實(shí)現智能調控富氧燃燒提升燃煤火電靈活性裝置參數,確保在任意工況下引燃一次風(fēng)煤粉,使煤粉以主動(dòng)燃燒狀態(tài)進(jìn)入爐膛,維持爐膛穩定燃燒,從而實(shí)現能夠燃燒煙煤、貧煤、無(wú)煙煤以及摻燒生物質(zhì)能源(秸稈、木屑等)的目的,達到提高機組燃料靈活性的目的。
(5)確保SCR裝置高效投運——富氧燃燒提升燃煤火電靈活性技術(shù)通過(guò)調控燃燒系統微量燃油(或天然氣)、氧氣等參數,利用氧氣強化燃油(或天然氣)燃燒,產(chǎn)生高溫火焰引燃一次風(fēng)煤粉,確保富氧燃燒提升燃煤火電靈活性裝置內煤粉以提前著(zhù)火主動(dòng)燃燒狀態(tài)進(jìn)入爐膛,在維持爐膛穩定燃燒的同時(shí),斷層富氧燃燒提升燃煤火電靈活性裝置的投運(或配合富氧智能煙氣加熱裝置),可有效抬高火焰中心,縮短火焰中心到爐膛出口的距離,從而使煙氣溫度滿(mǎn)足SCR投運要求(≥320℃),全程安全、高效地投運。
(6)確保鍋爐爐效不降低——富氧燃燒提升燃煤火電靈活性技術(shù)采用提前著(zhù)火、主動(dòng)燃燒的方式,相對延長(cháng)了煤粉在爐內的燃燒時(shí)間,確保煤粉燃燒充分,降低鍋爐飛灰及大渣含碳量,不增加鍋爐機械不完全燃燒熱損失,不降低爐效;同時(shí)利用斷層燃燒(或配合富氧智能煙氣加熱裝置),通過(guò)投運頂層燃燒器可有效抬高火焰中心,縮短火焰中心到爐膛出口的距離,避免為提高煙氣溫度而開(kāi)啟(或安裝)省煤器旁路等措施而導致?tīng)t效降低。
(7)優(yōu)化熱電機組儲熱裝置——對于熱電機組的靈活性改造,目前通常會(huì )采取儲熱裝置方案。在國外的應用中,該方案大多基于電網(wǎng)/熱網(wǎng)小,煤種優(yōu)質(zhì)、穩定的基礎上;而國內電網(wǎng)/熱網(wǎng)大,煤質(zhì)變化大,為保證火電靈活性的連續性,儲熱裝置建設規模應相對增大。富氧燃燒提升燃煤火電靈活性技術(shù)可增強機組深度調峰能力,保證火電靈活性調節的連續性,從而優(yōu)化熱電機組儲熱裝置,縮減其建設規模,降低基建及運行維護成本。
4、輔助物料供應
富氧燃燒提升燃煤火電靈活性技術(shù)需少量燃油(燃氣)作為引火能源,運行過(guò)程存在一定成本,為此我司開(kāi)發(fā)了小型煤炭分級分質(zhì)高效利用系統,可利用電廠(chǎng)動(dòng)力煤在小型煤炭分級分質(zhì)高效利用系統內熱解產(chǎn)生富氫干餾煤氣及附屬產(chǎn)品,利用富氫煤氣作為電廠(chǎng)常態(tài)調峰能源,解決運行過(guò)程產(chǎn)生的成本問(wèn)題;同時(shí)富氫煤氣的常態(tài)化應用可有效減少電廠(chǎng)CO2排放,另外動(dòng)力煤熱解產(chǎn)生的附屬產(chǎn)品可直接對外銷(xiāo)售,獲取高額經(jīng)濟效益。
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