发电技术 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (3): 401-411.DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.22134
代华松1, 浦绍旭1, 柴国旭2, 金李2, 陈为平1, 解明亮1
收稿日期:
2023-07-23
修回日期:
2023-09-29
出版日期:
2024-06-30
发布日期:
2024-07-01
作者简介:
基金资助:
Huasong DAI1, Shaoxu PU1, Guoxu CHAI2, Li JIN2, Weiping CHEN1, Mingliang XIE1
Received:
2023-07-23
Revised:
2023-09-29
Published:
2024-06-30
Online:
2024-07-01
Supported by:
摘要:
目的 为掌握超临界循环流化床机组的深度调峰能力,科学参与辅助服务市场,有必要对存量机组深度调峰性能深入研究。 方法 从安全性、经济性及环保性3个维度分别开展了40%和30%额定负荷连续试运行、锅炉燃烧优化调整、锅炉效率和汽机热耗率性能测试,实施了给水泵单泵运行、压力曲线优化、锅炉氧量、床压调整等10余项优化措施。 结果 实现了连续12天30%额定负荷连续运行,40%和30%额定负荷深度调峰对煤耗的影响分别约为52、72 g/(kW·h)。 结论 350 MW等级超临界循环流化床机组具有良好的深度调峰能力,不需改造30%额定负荷工况,不需投油稳燃且锅炉保持较高效率,汽轮发电机组本体、热力系统、辅机设备等监视参数正常,主要烟气污染物实现超低排放。
中图分类号:
代华松, 浦绍旭, 柴国旭, 金李, 陈为平, 解明亮. 350 MW超临界流化床机组深度调峰研究与应用[J]. 发电技术, 2024, 45(3): 401-411.
Huasong DAI, Shaoxu PU, Guoxu CHAI, Li JIN, Weiping CHEN, Mingliang XIE. Research and Application of Deep Peak Shaving of 350 MW Supercritical Fluidized Bed Unit[J]. Power Generation Technology, 2024, 45(3): 401-411.
序号 | 参数 | 40%负荷工况 | 30%负荷工况 |
---|---|---|---|
1 | 有功功率/MW | 142.1 | 101.4 |
2 | 主汽压力/MPa | 11.427 | 10.872 |
3 | 主汽温度/℃ | 567.3 | 556.2 |
4 | 再热压力/MPa | 1.891 | 1.362 |
5 | 再热温度/℃ | 559.9 | 540.3 |
6 | 低排压力/kPa | 4.541 | 3.835 |
7 | 排烟氧量/% | 4.7 | 5.0 |
8 | 排烟温度/℃ | 115.0 | 112.6 |
9 | 给水压力/MPa | 12.37 | 12.36 |
表1 机组主要运行参数
Tab. 1 Main operating parameters of the unit
序号 | 参数 | 40%负荷工况 | 30%负荷工况 |
---|---|---|---|
1 | 有功功率/MW | 142.1 | 101.4 |
2 | 主汽压力/MPa | 11.427 | 10.872 |
3 | 主汽温度/℃ | 567.3 | 556.2 |
4 | 再热压力/MPa | 1.891 | 1.362 |
5 | 再热温度/℃ | 559.9 | 540.3 |
6 | 低排压力/kPa | 4.541 | 3.835 |
7 | 排烟氧量/% | 4.7 | 5.0 |
8 | 排烟温度/℃ | 115.0 | 112.6 |
9 | 给水压力/MPa | 12.37 | 12.36 |
参数 | 4.5% | 5.0% | 5.5% |
---|---|---|---|
一次风总量/(m3/h) | 282 000 | 271 000 | 274 000 |
二次风总量/(m3/h) | 92 000 | 116 000 | 150 000 |
平均床温/℃ | 850 | 853 | 833 |
A排烟温度/℃ | 118.0 | 113.9 | 119.4 |
B排烟温度/℃ | 120.6 | 111.3 | 117.0 |
A飞灰含碳质量分数/% | 1.31 | 1.06 | 1.14 |
B飞灰含碳质量分数/% | 0.70 | 0.54 | 0.70 |
炉渣含碳质量分数/% | 0.86 | 0.58 | 0.47 |
表2 锅炉氧量优化调整
Tab. 2 Boiler oxygen optimization adjustment
参数 | 4.5% | 5.0% | 5.5% |
---|---|---|---|
一次风总量/(m3/h) | 282 000 | 271 000 | 274 000 |
二次风总量/(m3/h) | 92 000 | 116 000 | 150 000 |
平均床温/℃ | 850 | 853 | 833 |
A排烟温度/℃ | 118.0 | 113.9 | 119.4 |
B排烟温度/℃ | 120.6 | 111.3 | 117.0 |
A飞灰含碳质量分数/% | 1.31 | 1.06 | 1.14 |
B飞灰含碳质量分数/% | 0.70 | 0.54 | 0.70 |
炉渣含碳质量分数/% | 0.86 | 0.58 | 0.47 |
参数 | 床压工况 | |
---|---|---|
8.5 kPa | 7.0 kPa | |
A一次风机电流/A | 77.6 | 75.4 |
B一次风机电流/A | 78.9 | 77.1 |
平均床温/℃ | 835 | 852 |
最高床温/℃ | 908 | 918 |
最低床温/℃ | 766 | 792 |
A排烟温度/℃ | 123.7 | 125.2 |
B排烟温度/℃ | 127.5 | 131.2 |
飞灰含碳质量分数/% | 0.60 | 1.32 |
炉渣含碳质量分数/% | 0.39 | 0.32 |
表3 锅炉床压优化调整
Tab. 3 Boiler bed pressure optimization adjustment
参数 | 床压工况 | |
---|---|---|
8.5 kPa | 7.0 kPa | |
A一次风机电流/A | 77.6 | 75.4 |
B一次风机电流/A | 78.9 | 77.1 |
平均床温/℃ | 835 | 852 |
最高床温/℃ | 908 | 918 |
最低床温/℃ | 766 | 792 |
A排烟温度/℃ | 123.7 | 125.2 |
B排烟温度/℃ | 127.5 | 131.2 |
飞灰含碳质量分数/% | 0.60 | 1.32 |
炉渣含碳质量分数/% | 0.39 | 0.32 |
序号 | 参数 | 40%负荷工况 | 30%负荷工况 |
---|---|---|---|
1 | 锅炉给水量/(t/h) | 429.44 | 320.24 |
2 | A泵转速/(r/min) | 3 312 | 3 231 |
3 | A泵流量/(t/h) | 340~358 | 340~358 |
4 | A泵再循环开度/% | 100 | 100 |
5 | A泵抽汽量/(t/h) | 14.1 | 14.1 |
6 | A泵振动位移/µm | 7.05~40.69 | 7.35~39.47 |
7 | A泵回油温/℃ | 39.9 | 39.3 |
8 | B泵转速/(r/min) | 3 313 | 3 372 |
9 | B泵流量/(t/h) | 340~358 | 340~358 |
10 | B泵再循环开度/% | 99 | 99 |
11 | B泵抽汽量/(t/h) | 12.5 | 12.4 |
12 | B泵振动位移/µm | 7.33~35.56 | 7.64~33.80 |
13 | B泵回油温/℃ | 38.1 | 38.2 |
表4 给水泵运行参数
Tab. 4 Operating parameters of feed water pump
序号 | 参数 | 40%负荷工况 | 30%负荷工况 |
---|---|---|---|
1 | 锅炉给水量/(t/h) | 429.44 | 320.24 |
2 | A泵转速/(r/min) | 3 312 | 3 231 |
3 | A泵流量/(t/h) | 340~358 | 340~358 |
4 | A泵再循环开度/% | 100 | 100 |
5 | A泵抽汽量/(t/h) | 14.1 | 14.1 |
6 | A泵振动位移/µm | 7.05~40.69 | 7.35~39.47 |
7 | A泵回油温/℃ | 39.9 | 39.3 |
8 | B泵转速/(r/min) | 3 313 | 3 372 |
9 | B泵流量/(t/h) | 340~358 | 340~358 |
10 | B泵再循环开度/% | 99 | 99 |
11 | B泵抽汽量/(t/h) | 12.5 | 12.4 |
12 | B泵振动位移/µm | 7.33~35.56 | 7.64~33.80 |
13 | B泵回油温/℃ | 38.1 | 38.2 |
试验工况 | 锅炉效率/% | 汽机热耗/[kJ/(kW⋅h)] | 影响煤耗/[g/(kW⋅h)] |
---|---|---|---|
30%额定负荷(105 MW) | 94.77 | 9 455.60 | 72 |
40%额定负荷(140 MW) | 94.61 | 8 948.70 | 51 |
BMCR纯凝工况设计值 | 94.85 | 7 710.00 | — |
表5 性能测试结果
Tab. 5 Performance test results
试验工况 | 锅炉效率/% | 汽机热耗/[kJ/(kW⋅h)] | 影响煤耗/[g/(kW⋅h)] |
---|---|---|---|
30%额定负荷(105 MW) | 94.77 | 9 455.60 | 72 |
40%额定负荷(140 MW) | 94.61 | 8 948.70 | 51 |
BMCR纯凝工况设计值 | 94.85 | 7 710.00 | — |
机组负荷/MW | 优化前温度/℃ | 优化后温度/℃ |
---|---|---|
105 | 327.6 | 339.2 |
140 | 338.2 | 365.4 |
175 | 368.9 | 373.9 |
210 | 373.2 | 379.9 |
表6 中间点温度设定
Tab. 6 Midpoint temperature setting
机组负荷/MW | 优化前温度/℃ | 优化后温度/℃ |
---|---|---|
105 | 327.6 | 339.2 |
140 | 338.2 | 365.4 |
175 | 368.9 | 373.9 |
210 | 373.2 | 379.9 |
序号 | 优化措施 | 预期效果 |
---|---|---|
1 | 单给水泵运行 | 单台出力,另一台维持1 200 r/min热备用,节约耗汽量11 t/h |
2 | 轴封系统调整 | 匹配减温水压力,轴封加热器温度下降2 ℃,轴封冷却用汽量下降1.03 t/h |
3 | 滑压曲线优化 | 拟合主汽压力与热耗率曲线,降低煤耗1.93~4.88 g/(kW⋅h) |
4 | 凝泵变频调整 | 优化凝结水系统运行压力,降低凝结水泵工作电流1~2 A |
5 | 锅炉氧量寻优 | 改善燃烧效果,有效降低飞灰和炉渣含碳量 |
6 | 锅炉床压优化 | 低床压运行一次风机电流下降2.2 A;二次风机电流下降1.8 A |
7 | 二次风调整 | 改变上下二次风配比,优化低氮燃烧氛围 |
表7 低负荷经济运行优化
Tab. 7 Low-load economical operation optimization
序号 | 优化措施 | 预期效果 |
---|---|---|
1 | 单给水泵运行 | 单台出力,另一台维持1 200 r/min热备用,节约耗汽量11 t/h |
2 | 轴封系统调整 | 匹配减温水压力,轴封加热器温度下降2 ℃,轴封冷却用汽量下降1.03 t/h |
3 | 滑压曲线优化 | 拟合主汽压力与热耗率曲线,降低煤耗1.93~4.88 g/(kW⋅h) |
4 | 凝泵变频调整 | 优化凝结水系统运行压力,降低凝结水泵工作电流1~2 A |
5 | 锅炉氧量寻优 | 改善燃烧效果,有效降低飞灰和炉渣含碳量 |
6 | 锅炉床压优化 | 低床压运行一次风机电流下降2.2 A;二次风机电流下降1.8 A |
7 | 二次风调整 | 改变上下二次风配比,优化低氮燃烧氛围 |
污染物 | 烟气治理设施 | 深度调峰工况 |
---|---|---|
二氧化硫 | 1)炉内喷钙脱硫; 2)炉外石灰石-石膏湿法 烟气脱硫 | 1)炉内喷钙退出; 2)炉外烟气脱硫正常投运 |
氮氧化物 | 1)流化床低氮燃烧技术; 2)旋风分离器进口SNCR; 3)省煤器出口SCR(不喷氨) | 1)低氮燃烧; 2)SNCR+SCR; 3)SNCR少量喷氨 |
烟尘 | 1)电袋复合除尘器; 2)湿法脱硫水洗 | 1)电袋除尘器投运; 2)湿法脱硫正常投运 |
表8 大气污染物治理设施
Tab. 8 Air pollutant control facilities
污染物 | 烟气治理设施 | 深度调峰工况 |
---|---|---|
二氧化硫 | 1)炉内喷钙脱硫; 2)炉外石灰石-石膏湿法 烟气脱硫 | 1)炉内喷钙退出; 2)炉外烟气脱硫正常投运 |
氮氧化物 | 1)流化床低氮燃烧技术; 2)旋风分离器进口SNCR; 3)省煤器出口SCR(不喷氨) | 1)低氮燃烧; 2)SNCR+SCR; 3)SNCR少量喷氨 |
烟尘 | 1)电袋复合除尘器; 2)湿法脱硫水洗 | 1)电袋除尘器投运; 2)湿法脱硫正常投运 |
参数 | 窗口温度 | 40%负荷工况 | 30%负荷工况 |
---|---|---|---|
尿素热解温度/℃ | >360 | 625.7 | 609.3 |
SNCR反应温度/℃ | (730,1 200) | 625.7 | 609.3 |
SCR反应温度/℃ | (300,420) | 271.2 | 197.7 |
低氮燃烧温度/℃ | <1 200 | 827.1 | 853.4 |
表9 脱硝反应窗口温度
Tab. 9 Denitration reaction window temperature
参数 | 窗口温度 | 40%负荷工况 | 30%负荷工况 |
---|---|---|---|
尿素热解温度/℃ | >360 | 625.7 | 609.3 |
SNCR反应温度/℃ | (730,1 200) | 625.7 | 609.3 |
SCR反应温度/℃ | (300,420) | 271.2 | 197.7 |
低氮燃烧温度/℃ | <1 200 | 827.1 | 853.4 |
运行方式 | 参数 | 40%负荷工况 | 30%负荷工况 |
---|---|---|---|
SNCR+SCR | SCR入口浓度/(mg/m3) | 109.28 | 159.61 |
SNCR+SCR | SCR出口浓度/(mg/m3) | 17.11 | 18.36 |
SNCR+SCR | SNCR效率/% | 23.02 | 13.82 |
SCR | SCR入口浓度/(mg/m3) | 134.43 | 181.67 |
SCR | SCR出口浓度/(mg/m3) | 30.14 | 16.51 |
SCR | SCR效率/% | 77.58 | 90.91 |
表10 脱硝运行参数
Tab. 10 Denitrification operating parameters
运行方式 | 参数 | 40%负荷工况 | 30%负荷工况 |
---|---|---|---|
SNCR+SCR | SCR入口浓度/(mg/m3) | 109.28 | 159.61 |
SNCR+SCR | SCR出口浓度/(mg/m3) | 17.11 | 18.36 |
SNCR+SCR | SNCR效率/% | 23.02 | 13.82 |
SCR | SCR入口浓度/(mg/m3) | 134.43 | 181.67 |
SCR | SCR出口浓度/(mg/m3) | 30.14 | 16.51 |
SCR | SCR效率/% | 77.58 | 90.91 |
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