600 MW超临界低热值褐煤八角切圆锅炉低负荷稳燃技术

doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.260207

发电技术 ›› 2026, Vol. 47 ›› Issue (2): 295-303.DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.260207

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600 MW超临界低热值褐煤八角切圆锅炉低负荷稳燃技术

郭宝群¹, 岳嘉豪², 丛茂展², 刘洪鹏², 孙佰仲²

^1.国能宝清煤电化有限公司，黑龙江省双鸭山市 155630
^2.东北电力大学能源与动力工程学院，吉林省吉林市 132011

收稿日期:2025-10-21 修回日期:2025-12-20 出版日期:2026-04-30 发布日期:2026-04-21
作者简介:郭宝群(1987)，男，助理工程师，研究方向为热能工程，17045904@ceic.com；
岳嘉豪(2001)，男，硕士研究生，研究方向为低碳燃烧和污染物控制，1073955018@qq.com；
丛茂展(1999)，男，硕士研究生，研究方向为低碳燃烧和污染物控制，1714636398@qq.com；
刘洪鹏(1981)，男，博士，副教授，主要研究方向为生物质热转化利用技术、油页岩综合利用技术，hongpeng5460@126.com；
孙佰仲(1973)，男，博士，教授，主要研究方向为生物质类废弃物热转化技术的理论与应用、清洁能源供热技术，本文通信作者，sunbaizhong@126.com。
基金资助:
吉林省自然科学基金项目(20210101072JC)

Low-Load Stable Combustion Technology of 600 MW Supercritical Low-Calorific Value Lignite Octagonal Tangentially Fired Boiler

Baoqun GUO¹, Jiahao YUE², Maozhan CONG², Hongpeng LIU², Baizhong SUN²

^1.Guoneng Baoqing Coal Electrification Co. , Ltd. , Shuangyashan 155630, Heilongjiang Province, China
^2.School of Energy and Power Engineering, Northeast Electric Power University, Jilin 132011, Jilin Province, China

Received:2025-10-21 Revised:2025-12-20 Published:2026-04-30 Online:2026-04-21
Supported by:
Jilin Provincial Natural Science Foundation Project(20210101072JC)

摘要/Abstract

摘要：

目的随着电网中高比例的新能源发电机组接入，对传统火电机组深度调峰能力提出了更高要求，而低热值褐煤锅炉在低负荷下难以实现稳燃，因此，需要根据实际情况对其进行优化调整。方法通过改变燃烧组织方式来压缩火焰中心的高度并提高火焰的充满度，结合运行参数优化，实现锅炉在低负荷条件下的稳燃。为了预测稳燃效果，建立了综合流动、传热、传质和燃烧的模型，对600 MW超临界低热值褐煤八角切圆锅炉在不同负荷(从100%降至35%)下的燃烧特性开展了研究。结果通过局部集中给粉和采用1、3、4、5、7号磨煤机的运行方式，使得燃用水分为50%、热值为8.85 MJ/kg的600 MW超临界八角切圆锅炉的最低稳燃负荷达到35%，且在各个负荷下炉膛出口的NO _x 浓度变化不大。结论采用局部集中给粉和磨煤机运行方式的优化，可以解决低热值褐煤锅炉在低负荷工况下难以实现稳燃的难题，提高了电厂深度调峰的能力。

关键词: 火电机组, 八角切圆锅炉, 深度调峰, 低负荷稳燃, 数值模拟, 低热值褐煤, 燃烧特性

Abstract:

Objectives With the high proportion of new energy generation units connected to the power grid, higher requirements are put forward for the deep peak shaving capacity of traditional thermal power units. However, low-calorific value lignite boilers are difficult to burn stably under low-load conditions, so they need to be optimized and adjusted according to the actual situation. Methods By changing the combustion organization to compress the height of the flame center and improve the flame filling degree, combined with optimized operating parameters, stable combustion of the boiler under low-load conditions can be achieved. To predict the stable combustion effect, a comprehensive model of flow, heat transfer, mass transfer and combustion is established to study the combustion characteristics of a 600 MW supercritical low-calorific value lignite octagonal tangentially fired boiler at different loads (from 100% to 35%). Results Through local centralized coal feeding and operating No. 1, 3, 4, 5 and 7 coal mills, the minimum stable combustion load of a 600 MW supercritical octagonal tangentially fired boiler with a moisture content of 50% and a calorific value of 8.85 MJ/kg can reach 35%, and the NO _x concentration at the furnace outlet does not change significantly under various loads. Conclusions Optimizing local centralized coal feeding and coal mill operation modes can solve the problem of difficult stable combustion of low-calorific value lignite boilers under low-load conditions, and improve the deep peak shaving capacity of power plants.

Key words: thermal power units, octagonal tangentially fired boiler, deep peak shaving, low-load stable combustion, numerical simulation, low-calorific value lignite, combustion characteristics

中图分类号:

TK 16

郭宝群, 岳嘉豪, 丛茂展, 刘洪鹏, 孙佰仲. 600 MW超临界低热值褐煤八角切圆锅炉低负荷稳燃技术[J]. 发电技术, 2026, 47(2): 295-303.

Baoqun GUO, Jiahao YUE, Maozhan CONG, Hongpeng LIU, Baizhong SUN. Low-Load Stable Combustion Technology of 600 MW Supercritical Low-Calorific Value Lignite Octagonal Tangentially Fired Boiler[J]. Power Generation Technology, 2026, 47(2): 295-303.

图/表 17

图1 锅炉几何模型与燃烧器布置示意图

Fig. 1 Geometric model of boiler and schematic diagram of burner layout

表1 燃料特性

Tab. 1 Fuel characteristics

参数	数值
收到基碳质量分数C_ar/%	25.28
收到基氢质量分数H_ar/%	2.22
收到基氧质量分数O_ar/%	9.80
收到基氮质量分数N_ar/%	0.24
收到基硫质量分数S_ar/%	0.26
水分质量分数M_t/%	50.00
收到基灰分质量分数A_ar/%	12.20
干燥无灰基挥发分质量分数V_daf/%	62.88
收到基低位发热量Q_net,ar/(MJ/kg)	8.85

图2 锅炉网格划分示意图

Fig. 2 Schematic diagram of boiler grid division

表2 模拟工况

Tab. 2 Simulated working conditions

参数	100%负荷	75%负荷	50%负荷	35%负荷
煤粉量/(t/h)	584.80	482.75	364.24	262.90
一次风量/(m³/h)	639.34	493.17	399.73	307.46
总二次风量/(m³/h)	1 479.52	1 101.02	875.08	744.69
燃尽风量/(m³/h)	613.98	386.02	311.63	263.81

表3 数值计算结果与电厂运行结果对比

Tab. 3 Comparison between numerical calculation results and power plant operational results

项目	炉膛出口温度/K	炉膛出口O₂体积分数/%	炉膛出口NO _x 质量浓度/(mg/m³)
误差/%	0.12	2.78	4.07
数值计算	1 177.43	3.5	318.0
电厂运行	1 176.00	3.6	331.5

图3 优化前后锅炉35%负荷运行时的煤粉浓度分布

Fig. 3 Pulverized coal concentration distribution during 35% load operation of boiler before and after optimization

图4 优化前后锅炉35%负荷运行时的温度分布

Fig. 4 Temperature distribution during 35% load operation of the boiler before and after optimization

图5 不同负荷下炉膛横截面速度分布

Fig. 5 Velocity distribution of furnace cross-section under different loads

图6 不同负荷下炉膛纵截面温度分布

Fig. 6 Temperature distribution of furnace longitudinal section under different loads

图7 不同负荷下炉膛温度随炉膛高度分布

Fig. 7 Distribution of furnace temperature with furnace height under different loads

图8 不同负荷下炉膛中心截面的O2浓度分布

Fig. 8 O2 concentration distribution at the center section of the furnace under different loads

图9 不同负荷下O2浓度随炉膛高度分布

Fig. 9 Distribution of O2 concentration with furnace height under different loads

图10 不同负荷下炉膛截面CO浓度分布

Fig. 10 CO concentration distribution in furnace section under different loads

图11 不同负荷下CO浓度随炉膛高度分布

Fig. 11 CO concentration distribution with furnace height under different loads

图12 不同负荷下炉膛截面NO x 浓度分布

Fig. 12 Distribution of NO x concentration in furnace cross-section under different loads

图13 不同负荷下实际煤种NO x 浓度随炉膛高度分布

Fig. 13 Distribution of actual coal NO x concentration with furnace height under different loads

表4 机组35%负荷稳燃试验结果

Tab. 4 Results of 35% load stable combustion test of unit

参数	测试结果
电负荷/MW	210
运行O₂体积分数/%	6.2
排烟温度/℃	133.1
排烟CO体积分数/%	0
飞灰可燃物体积分数/%	0.20
底渣可燃物体积分数/%	0.25
修正后排烟温度/℃	139.2
未燃碳热损失/%	0.18
干烟气热损失/%	7.59
CO引起的热损失/%	0
修正后锅炉效率/%	89.84

参考文献 21

[1]	王华佳，张岩，尹书林，等．分布式光伏并网系统电压越限风险及谐波影响[J]．电网与清洁能源，2024，40(3)：128-138．
	WANG H J， ZHANG Y， YIN S L，et al ．Voltage instability and harmonic risk for the distributed photovoltaic grid-connected system[J]．Advances of Power System & Hydroelectric Engineering，2024，40(3)：128-138．
[2]	罗斌，白小龙，臧天磊，等．风光水互补发电系统研究综述[J]．发电技术，2025，46(6)：1097-1111． doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.24231
	LUO B， BAI X L， ZANG T L，et al ．Review of research on wind-solar-hydro complementary power generation systems[J]．Power Generation Technology，2025，46(6)：1097-1111． doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.24231
[3]	赵俊华，白焰，王智冬．电碳耦合视角下新型电力系统低碳运行调度的关键问题及展望[J]．电力建设，2025，46(7)：133-149．
	ZHAO J H， BAI Y， WANG Z D ．Key issues and prospects for low-carbon operation and scheduling of the new power system from an electricity-carbon coupling perspective[J]．Electric Power Construction，2025，46(7)：133-149．
[4]	郭婷婷，曹蕃．低碳能源系统发展趋势与应用实践[J]．分布式能源，2025，10(1)：1-13． doi:10.16513/j.2096-2185.DE.(2025)010-01-0001-13
	GUO T T， CAO F ．Development trend and application of low-carbon energy system[J]．Distributed Energy，2025，10(1)：1-13． doi:10.16513/j.2096-2185.DE.(2025)010-01-0001-13
[5]	王放放，杨鹏威，赵光金，等．新型电力系统下火电机组灵活性运行技术发展及挑战[J]．发电技术，2024，45(2)：189-198． doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.23079
	WANG F F， YANG P W， ZHAO G J，et al ．Development and challenge of flexible operation technology of thermal power units under new power system[J]．Power Generation Technology，2024，45(2)：189-198． doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.23079
[6]	陶劲宇，秦川，金宇清，等．面向新型电力系统的负荷模型研究综述[J]．电力系统保护与控制，2025，53(5)：168-187．
	TAO J Y， QIN C， JIN Y Q，et al ．A review of load models for new power systems[J]．Power System Protection and Control，2025，53(5)：168-187．
[7]	刘志强，李建锋，潘荔，等．中国煤电机组改造升级效果分析与展望[J]．中国电力，2024，57(7)：1-11． doi:10.11930/j.issn.1004-9649.202402031
	LIU Z Q， LI J F， PAN L，et al ．Analysis and prospect of transformation and upgrading effects of coal-fired power units in China[J]．Electric Power，2024，57(7)：1-11． doi:10.11930/j.issn.1004-9649.202402031
[8]	陈艳波，董华玉，佘永康，等．考虑风电退役再建和煤电灵活性改造的低碳电力系统多阶段协同规划方法[J]．电力系统保护与控制，2025，53(15)：48-58．
	CHEN Y B， DONG H Y， SHE Y K，et al ．Multi-stage coordinated planning method for low-carbon power systems considering wind power decommissioning and reconstruction and coal power flexibility upgrade[J]．Power System Protection and Control，2025，53(15)：48-58．
[9]	江少辉，潘洪鹏，黄浩，等．660 MW燃煤锅炉低负荷稳燃特性数值模拟[J]．广东电力，2025，38(12)：114-120．
	JIANG S H， PAN H P， HUANG H，et al ．Numerical simulation of low-load combustion stability characteristics for 660 MW coal-fired boiler[J]．Guangdong Electric Power，2025，38(12)：114-120．
[10]	张斐．平凉电厂300 MW机组灵活性改造研究[D]．徐州：中国矿业大学，2021． doi:10.15251/djnb.2020.154.1075
	ZHANG F ．Study on flexibility modification of 300 MW unit in Pingliang power plant[D]．Xuzhou：China University of Mining and Technology，2021． doi:10.15251/djnb.2020.154.1075
[11]	佟博恒，程亮，李战国，等．亚临界强制循环锅炉20%低负荷稳燃优化调整的数值模拟与试验研究[J]．热能动力工程，2022，37(8)：117-127． doi:10.16146/j.cnki.rndlgc.2022.08.015
	TONG B H， CHENG L， LI Z G，et al ．Numerical simulation and experimental study on optimal adjustment of stable combustion of subcritical forced circulation boiler at 20% low load[J]．Journal of Engineering for Thermal Energy and Power，2022，37(8)：117-127． doi:10.16146/j.cnki.rndlgc.2022.08.015
[12]	曹保生，王兴．某330 MW燃用贫煤机组深度调峰试验研究[J]．山西电力，2022(6)：43-46．
	CAO B S， WANG X ．Experimental study on deep peak-regulation of a 330 MW lean-coal-fired unit[J]. Shanxi Electric Power，2022(6)：43-46．
[13]	付旭晨，郭洋，于英利，等．300 MW等级锅炉变工况低负荷稳燃能力数值模拟与预测[J]．热能动力工程，2020，35(5)：112-118． doi:10.16146/j.cnki.rndlgc.2020.05.016
	FU X C， GUO Y， YU Y L，et al ．Numerical simulation and prediction on low load stable combustion of 300 MW grad unit boiler at off-design condition[J]．Journal of Engineering for Thermal Energy and Power，2020，35(5)：112-118． doi:10.16146/j.cnki.rndlgc.2020.05.016
[14]	JIN W， SI F， KHEIRKHAH S，et al ．Numerical study on the effects of primary air ratio on ultra-low-load combustion characteristics of a 1 050 MW coal-fired boiler considering high-temperature corrosion[J]．Applied Thermal Engineering，2023，221：119811． doi:10.1016/j.applthermaleng.2022.119811
[15]	陈铭．电厂锅炉掺烧污泥燃烧特性及数值模拟研究[D]．徐州：中国矿业大学，2019． doi:10.1016/j.net.2019.04.018
	CHEN M ．Combustion characteristics and numerical simulation of blended sludge in power plant boilers[D]．Xuzhou：China University of Mining and Technology，2019． doi:10.1016/j.net.2019.04.018
[16]	王俊．生物质掺混对煤粉锅炉燃烧及NO _x 排放影响的数值模拟研究[D]．济南：山东大学，2022．
	WANG J ．Numerical simulation research on the influence of biomass blending on the combustion and NO _x emission of pulverized coal boiler[D]．Jinan：Shandong University，2022．
[17]	李可君，李芳芹，任建兴，等．富氧燃烧对投运混煤锅炉低负荷稳燃性的影响[J]．热能动力工程，2023，38(5)：88-96． doi:10.16146/j.cnki.rndlgc.2023.05.011
	LI K J， LI F J， REN J X，et al ．Influence of oxygen enriched combustion on low load combustion stability of mixed coal boiler[J]．Journal of Engineering for Thermal Energy and Power，2023，38(5)：88-96． doi:10.16146/j.cnki.rndlgc.2023.05.011
[18]	徐义巍，洪岩，赵晓鹏，等．煤氨混燃对燃煤锅炉受热面传热特性影响分析[J]．发电技术，2025，46(5)：1022-1031． doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.23160
	XU Y W， HONG Y， ZHAO X P，et al ．Analysis of influence of coal-ammonia co-firing on the heat transfer characteristics of heating surfaces in coal-fired boiler[J]．Power Generation Technology，2025，46(5)：1022-1031． doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.23160
[19]	黄思林，李德波，阙正斌，等．600 MW超临界四角切圆燃煤锅炉燃烧过程数值模拟[J]．洁净煤技术，2023，29(S2)：167-175．
	HUANG S L， LI D B， QUE Z B，et al ．Numerical simulation of combustion processes of 600 MW supercritical tangentially fired boiler[J]．Clean Coal Technology，2023，29(S2)：167-175．
[20]	曹梁．40 MW燃煤锅炉低氮燃烧技术与NO _x 排放预测研究[D]．吉林：东北电力大学，2023．
	CAO L ．Research on low-nitrogen combustion technology and NO _x emission prediction of 40 MW coal-fired boiler[D]．Jilin：Northeast Electric Power University，2023．
[21]	袁来运．超临界煤粉锅炉变负荷燃烧的数值模拟及配风优化[D]．南京：东南大学，2019．
	YUAN L Y ．Numerical simulation of variable load combustion of supercritical pulverized coal boiler and optimization of air distribution[D]．Nanjing：Southeast University，2019．

600 MW超临界低热值褐煤八角切圆锅炉低负荷稳燃技术

Low-Load Stable Combustion Technology of 600 MW Supercritical Low-Calorific Value Lignite Octagonal Tangentially Fired Boiler

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[1]	童志庭, 樊岳, 刘新霞, 张超. 微型燃气轮机燃烧室掺氨燃烧性能分析[J]. 发电技术, 2026, 47(2): 274-284.
[2]	陈智海, 谭鹏, 吴凡, 谢树涛, 张成, 方庆艳, 陈刚. 基于锅-炉耦合的超超临界锅炉水冷壁流量分配及工质出口温度分布研究[J]. 发电技术, 2026, 47(2): 285-294.
[3]	陈禄, 王波, 王登亮, 陈伟雄, 刘继平. 燃煤发电机组瞬态变负荷过程性能优化研究[J]. 发电技术, 2026, 47(1): 157-167.
[4]	张萍, 邸宏亮, 胡龙, 薛延刚, 刘海涛. 基于分层自适应控制的混合储能参与二次调频控制策略[J]. 发电技术, 2026, 47(1): 99-110.
[5]	李伟, 王英旭, 王师鹏. 考虑碳交易的火电机组参与电力市场容量分配优化模型研究[J]. 发电技术, 2025, 46(6): 1260-1268.
[6]	徐义巍, 洪岩, 赵晓鹏, 隋炳伟. 煤氨混燃对燃煤锅炉受热面传热特性影响分析[J]. 发电技术, 2025, 46(5): 1022-1031.
[7]	罗晟, 王磊, 李杨, 孟庆明, 张贵彬, 赵元宾. 变流量配水对湿冷塔冷却特性的影响及其优化[J]. 发电技术, 2025, 46(5): 1041-1049.
[8]	郭前鑫, 李建波, 王虎, 梁银堂, 韩新建, 阮雄伟, 卢啸风. 准东煤灰的动态沉积与脱落特性数值模拟研究[J]. 发电技术, 2025, 46(4): 829-838.
[9]	张帅柠, 高明明, 王勇权, 王唯铧, 于浩洋, 黄中. 循环流化床锅炉宽负荷一体化脱硫建模研究[J]. 发电技术, 2025, 46(4): 849-856.
[10]	张鹏新, 高明明, 解沛然, 于浩洋, 张洪福, 黄中. 基于数据驱动的循环流化床机组深度调峰NO _x 预测[J]. 发电技术, 2025, 46(3): 627-636.
[11]	张立栋, 杨智翔, 李文锋, 冯江哲, 张博, 任淮辉, 陈哲, 王兆新. 导流板对水平轴风力机气动特性影响的数值模拟研究[J]. 发电技术, 2025, 46(2): 336-343.
[12]	张立峰, 董祥虎. 基于鲁棒正则化极限学习机的声学层析温度分布重建[J]. 发电技术, 2025, 46(2): 361-369.
[13]	李凯, 章平衡, 孟志浩, 曹允宁, 徐尧, 刘莉, 李廉明. SCR外置烟道飞灰沉积特性与流场优化数值仿真[J]. 发电技术, 2025, 46(1): 145-153.
[14]	王凯卉, 刘斌, 折晓会, 刘伟, 范昊, 康宗耀, 徐礼. 氨氢混合燃烧在旋流燃烧器中的动力学特性与NO _x 减排机理研究[J]. 发电技术, 2025, 46(1): 171-179.
[15]	曾宪民, 李柏云, 沈向阳, 陈嘉澍, 丁力行. 半周受热下太阳能吸热器横纹管的热应力分析[J]. 发电技术, 2025, 46(1): 190-199.