发电技术 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (2): 199-206.DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.23164
张思海1, 李超然2, 万广亮1, 刘印学1, 徐海楠1, 黄中2, 杨海瑞2
收稿日期:
2023-12-12
出版日期:
2024-04-30
发布日期:
2024-04-29
通讯作者:
徐海楠
作者简介:
基金资助:
Sihai ZHANG1, Chaoran LI2, Guangliang WAN1, Yinxue LIU1, Hainan XU1, Zhong HUANG2, Hairui YANG2
Received:
2023-12-12
Published:
2024-04-30
Online:
2024-04-29
Contact:
Hainan XU
Supported by:
摘要:
为推进“双碳”政策的实施,消纳波动性较强的新能源并网发电,当前对火电机组的深度调峰要求越来越高。循环流化床(circulating fluidized bed,CFB)锅炉机组在深度调峰低负荷运行工况有着先天优势,但实现20%以下的超低负荷运行依然面临众多的困难,如炉内流化的稳定性、氮氧化物的排放及炉内局部超温带来的安全性等问题。以某330 MW CFB锅炉的深度调峰技术应用为例,介绍了输煤筛分破碎系统、风帽节流圈、下二次风管等机组部件的改造,并配合烟气再循环等技术应用,成功实现了18%的超低负荷深度调峰运行,同时也很好地控制了NO x 的排放。最后总结了CFB机组超低负荷深度调峰技术的关键点和难点,对深度调峰运行带来的潜在问题进行了分析,并提出了相应的解决措施。研究结果具有重要的工程借鉴作用。
中图分类号:
张思海, 李超然, 万广亮, 刘印学, 徐海楠, 黄中, 杨海瑞. 330 MW 循环流化床锅炉深度调峰技术[J]. 发电技术, 2024, 45(2): 199-206.
Sihai ZHANG, Chaoran LI, Guangliang WAN, Yinxue LIU, Hainan XU, Zhong HUANG, Hairui YANG. Deep Peak Shaving Technology for 330 MW Circulating Fluidized Bed Boiler[J]. Power Generation Technology, 2024, 45(2): 199-206.
锅炉主要参数 | 锅炉最大连续出力工况下的数值 |
---|---|
过热蒸汽流量/(t/h) | 1 177 |
过热蒸汽压力/MPa | 17.5 |
过热蒸汽温度/℃ | 541 |
再热蒸汽流量/(t/h) | 979.6 |
再热蒸汽进(出)口压力/MPa | 4.12(3.94) |
再热蒸汽进(出)口温度/℃ | 341(541) |
给水温度/℃ | 279.6 |
表1 330 MW CFB机组设计参数
Tab. 1 Design parameters of 330 MW CFB boiler
锅炉主要参数 | 锅炉最大连续出力工况下的数值 |
---|---|
过热蒸汽流量/(t/h) | 1 177 |
过热蒸汽压力/MPa | 17.5 |
过热蒸汽温度/℃ | 541 |
再热蒸汽流量/(t/h) | 979.6 |
再热蒸汽进(出)口压力/MPa | 4.12(3.94) |
再热蒸汽进(出)口温度/℃ | 341(541) |
给水温度/℃ | 279.6 |
类别 | 粒径范围 | |||
---|---|---|---|---|
>13 mm | 10~13 mm | 3~10 mm | <3 mm | |
改造前质量占比/% | 2.45 | 9.45 | 25.82 | 62.73 |
改造后质量占比/% | 0.21 | 1.55 | 27.20 | 71.04 |
表2 输煤筛分破碎系统改造前后性能对比
Tab. 2 Performance comparison of coal crusher system before and after transformation
类别 | 粒径范围 | |||
---|---|---|---|---|
>13 mm | 10~13 mm | 3~10 mm | <3 mm | |
改造前质量占比/% | 2.45 | 9.45 | 25.82 | 62.73 |
改造后质量占比/% | 0.21 | 1.55 | 27.20 | 71.04 |
检测项目 | 入炉煤 | 原煤 | 煤泥 |
---|---|---|---|
收到基碳质量分数/% | 32.56 | 41.66 | 28.79 |
收到基氢质量分数/% | 1.78 | 2.27 | 1.58 |
收到基氧质量分数/% | 6.55 | 8.32 | 5.81 |
收到基氮质量分数/% | 0.38 | 0.49 | 0.34 |
收到基硫质量分数/% | 0.40 | 0.46 | 0.38 |
收到基水分质量分数/% | 26.30 | 14.00 | 31.40 |
收到基灰分质量分数/% | 32.02 | 32.80 | 31.70 |
收到基挥发分质量分数/% | 35.70 | 35.81 | 35.66 |
收到基低位发热量/(MJ/kg) | 11.30 | 15.39 | 9.60 |
表3 机组18%负荷深度调峰入炉煤特性
Tab. 3 Coal characteristic of deep peak shaving of the unit under 18% load
检测项目 | 入炉煤 | 原煤 | 煤泥 |
---|---|---|---|
收到基碳质量分数/% | 32.56 | 41.66 | 28.79 |
收到基氢质量分数/% | 1.78 | 2.27 | 1.58 |
收到基氧质量分数/% | 6.55 | 8.32 | 5.81 |
收到基氮质量分数/% | 0.38 | 0.49 | 0.34 |
收到基硫质量分数/% | 0.40 | 0.46 | 0.38 |
收到基水分质量分数/% | 26.30 | 14.00 | 31.40 |
收到基灰分质量分数/% | 32.02 | 32.80 | 31.70 |
收到基挥发分质量分数/% | 35.70 | 35.81 | 35.66 |
收到基低位发热量/(MJ/kg) | 11.30 | 15.39 | 9.60 |
参数 | 时段 | ||||
---|---|---|---|---|---|
12:00 | 13:00 | 14:00 | 15:00 | 16:00 | |
电负荷/MW | 58 | 60 | 58 | 58 | 60 |
给煤机煤量/(t/h) | 14 | 15 | 15 | 15 | 15 |
泵送煤泥量/(t/h) | 39 | 37 | 37 | 37 | 32 |
环境温度/℃ | 27 | 28 | 27 | 28 | 28 |
背压/kPa | 6.8 | 6.1 | 5.6 | 5.9 | 6.3 |
给水流量/(t/h) | 170 | 172 | 165 | 165 | 171 |
给水温度/℃ | 192 | 192 | 190 | 190 | 192 |
主汽流量/(t/h) | 190 | 193 | 188 | 188 | 196 |
主汽温度/℃ | 517 | 520 | 518 | 518 | 519 |
再热汽温度/℃ | 497 | 492 | 491 | 489 | 489 |
一次风机出口风压/kPa | 11.47 | 11.84 | 12.02 | 12.13 | 11.91 |
风室风压/kPa | 10.51 | 10.84 | 11.1 | 11.21 | 10.93 |
平均床压/kPa | 8.55 | 8.81 | 9.20 | 9.33 | 8.98 |
炉膛出口压力/Pa | -34 | -55 | -45 | -52 | -66 |
炉膛上部差压/kPa | 0.27 | 0.30 | 0.24 | 0.23 | 0.25 |
总风量/(×103 m3/h) | 293 | 299 | 292 | 291 | 297 |
一次总风量/(×103 m3/h) | 258 | 265 | 256 | 256 | 262 |
一次流化风量/(×103 m3/h) | 221 | 227 | 218 | 218 | 225 |
A侧烟气再循环量/(×103 m3/h) | 59 | 59 | 59 | 59 | 60 |
B侧烟气再循环量/(×103 m3/h) | 62 | 62 | 62 | 62 | 62 |
二次风量/(×103 m3/h) | 20 | 18 | 21 | 20 | 19 |
空预器一次进口风温/℃ | 91 | 89 | 90 | 91 | 91 |
空预器一次出口风温/℃ | 180 | 175 | 175 | 176 | 177 |
空预器二次进口风温/℃ | 30 | 31 | 31 | 31 | 31 |
空预器二次出口风温/℃ | 248 | 246 | 250 | 251 | 254 |
空预器入口氧体积分数/% | 1.23 | 0.94 | 1.41 | 1.16 | 1.34 |
引风机出口氧体积分数/% | 5.04 | 4.95 | 5.33 | 5.15 | 5.27 |
原烟气SO2质量浓度/(mg/m3) | 391 | 425 | 472 | 619 | 695 |
氨水流量/(m3/h) | 0 | 0.1 | 0 | 0 | 0 |
净烟气NO x 质量浓度/(mg/m3) | 44.0 | 38.8 | 41.3 | 40.7 | 43.2 |
A返料器料位压力/kPa | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
B返料器料位压力/kPa | 3 | 4 | 3 | 3 | 3 |
C返料器料位压力/kPa | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 |
平均床温/℃ | 706 | 701 | 694 | 688 | 691 |
分离器出口烟温/℃ | 607 | 606 | 600 | 599 | 600 |
空预器入口烟温/℃ | 220 | 222 | 223 | 222 | 224 |
空预器出口烟温/℃ | 143 | 144 | 145 | 145 | 146 |
引风机入口烟温/℃ | 134 | 133 | 134 | 134 | 135 |
引风机出口烟温/℃ | 139 | 139 | 140 | 140 | 140 |
引风机入口压力/kPa | -0.623 | -0.679 | -0.666 | -0.648 | -0.688 |
引风机出口压力/kPa | 0.135 | 0.132 | 0.146 | 0.156 | 0.152 |
过热器一减喷水量/(t/h) | 20 | 21 | 20 | 20 | 23 |
过热器二减喷水量/(t/h) | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
再热器减温水总量/(t/h) | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
再热器烟气挡板开度/% | 95 | 95 | 95 | 95 | 95 |
过热器烟气挡板开度/% | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
飞灰含碳质量分数/% | 5.4 | ||||
大渣含碳质量分数/% | 4.19 |
表4 机组18%负荷锅炉运行参数
Tab. 4 Operation parameters at 18% load of the unit
参数 | 时段 | ||||
---|---|---|---|---|---|
12:00 | 13:00 | 14:00 | 15:00 | 16:00 | |
电负荷/MW | 58 | 60 | 58 | 58 | 60 |
给煤机煤量/(t/h) | 14 | 15 | 15 | 15 | 15 |
泵送煤泥量/(t/h) | 39 | 37 | 37 | 37 | 32 |
环境温度/℃ | 27 | 28 | 27 | 28 | 28 |
背压/kPa | 6.8 | 6.1 | 5.6 | 5.9 | 6.3 |
给水流量/(t/h) | 170 | 172 | 165 | 165 | 171 |
给水温度/℃ | 192 | 192 | 190 | 190 | 192 |
主汽流量/(t/h) | 190 | 193 | 188 | 188 | 196 |
主汽温度/℃ | 517 | 520 | 518 | 518 | 519 |
再热汽温度/℃ | 497 | 492 | 491 | 489 | 489 |
一次风机出口风压/kPa | 11.47 | 11.84 | 12.02 | 12.13 | 11.91 |
风室风压/kPa | 10.51 | 10.84 | 11.1 | 11.21 | 10.93 |
平均床压/kPa | 8.55 | 8.81 | 9.20 | 9.33 | 8.98 |
炉膛出口压力/Pa | -34 | -55 | -45 | -52 | -66 |
炉膛上部差压/kPa | 0.27 | 0.30 | 0.24 | 0.23 | 0.25 |
总风量/(×103 m3/h) | 293 | 299 | 292 | 291 | 297 |
一次总风量/(×103 m3/h) | 258 | 265 | 256 | 256 | 262 |
一次流化风量/(×103 m3/h) | 221 | 227 | 218 | 218 | 225 |
A侧烟气再循环量/(×103 m3/h) | 59 | 59 | 59 | 59 | 60 |
B侧烟气再循环量/(×103 m3/h) | 62 | 62 | 62 | 62 | 62 |
二次风量/(×103 m3/h) | 20 | 18 | 21 | 20 | 19 |
空预器一次进口风温/℃ | 91 | 89 | 90 | 91 | 91 |
空预器一次出口风温/℃ | 180 | 175 | 175 | 176 | 177 |
空预器二次进口风温/℃ | 30 | 31 | 31 | 31 | 31 |
空预器二次出口风温/℃ | 248 | 246 | 250 | 251 | 254 |
空预器入口氧体积分数/% | 1.23 | 0.94 | 1.41 | 1.16 | 1.34 |
引风机出口氧体积分数/% | 5.04 | 4.95 | 5.33 | 5.15 | 5.27 |
原烟气SO2质量浓度/(mg/m3) | 391 | 425 | 472 | 619 | 695 |
氨水流量/(m3/h) | 0 | 0.1 | 0 | 0 | 0 |
净烟气NO x 质量浓度/(mg/m3) | 44.0 | 38.8 | 41.3 | 40.7 | 43.2 |
A返料器料位压力/kPa | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
B返料器料位压力/kPa | 3 | 4 | 3 | 3 | 3 |
C返料器料位压力/kPa | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 |
平均床温/℃ | 706 | 701 | 694 | 688 | 691 |
分离器出口烟温/℃ | 607 | 606 | 600 | 599 | 600 |
空预器入口烟温/℃ | 220 | 222 | 223 | 222 | 224 |
空预器出口烟温/℃ | 143 | 144 | 145 | 145 | 146 |
引风机入口烟温/℃ | 134 | 133 | 134 | 134 | 135 |
引风机出口烟温/℃ | 139 | 139 | 140 | 140 | 140 |
引风机入口压力/kPa | -0.623 | -0.679 | -0.666 | -0.648 | -0.688 |
引风机出口压力/kPa | 0.135 | 0.132 | 0.146 | 0.156 | 0.152 |
过热器一减喷水量/(t/h) | 20 | 21 | 20 | 20 | 23 |
过热器二减喷水量/(t/h) | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
再热器减温水总量/(t/h) | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
再热器烟气挡板开度/% | 95 | 95 | 95 | 95 | 95 |
过热器烟气挡板开度/% | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
飞灰含碳质量分数/% | 5.4 | ||||
大渣含碳质量分数/% | 4.19 |
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