600 MW亚临界机组长时间深度调峰燃烧稳定性研究

doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.23016

发电技术 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (2): 216-225.DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.23016

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600 MW亚临界机组长时间深度调峰燃烧稳定性研究

贾志军¹, 范伟², 任少君², 魏唐斌³

^1.内蒙古机电职业技术学院，内蒙古自治区呼和浩特市 015501
^2.能源热转换及其过程测控教育部重点实验室(东南大学)，江苏省南京市 210096
^3.国网北京市电力公司，北京市西城区 100031

收稿日期:2023-08-22 出版日期:2024-04-30 发布日期:2024-04-29
作者简介:贾志军(1981)，男，硕士，高级工程师，研究方向为火电智能化运行分析及故障诊断，cctvnet@163.com；
范伟(1992)，男，博士，主要研究方向为过程监控、复杂工业过程的故障检测和诊断；
任少君(1989) ，男，博士，讲师，从事火电运行智能化运行和故障诊断研究及相关系统建设；
魏唐斌(1992)，男，硕士，工程师，主要从事电网及电力设备技术安全工作。
基金资助:
内蒙古自治区高等学校科学技术研究项目(NJZZ23067)

Research on Combustion Stability of a 600 MW Subcritical Power Unit Under Long-Term Deep Peak Shaving

Zhijun JIA¹, Wei FAN², Shaojun REN², Tangbin WEI³

^1.Inner Mongolia Technical College of Mechanics & Electrics, Huhhot 015501, Inner Mongolia Autonomous region, China
^2.Key Laboratory of Energy Thermal Conversion and Control of Ministry of Education (Southeast University), Nanjing 210096, Jiangsu Province, China
^3.State Grid Beijing Electric Power Corporation, Xicheng District, Beijing 100031, China

Received:2023-08-22 Published:2024-04-30 Online:2024-04-29
Supported by:
Research Program of Science and Technology at Universities of Inner Mongolia Autonomous Region(NJZZ23067)

摘要/Abstract

摘要：

火电机组深度调峰是新能源消纳和用能结构优化的重要技术手段。以某600 MW亚临界燃煤机组为研究对象，分别进行15%和20%额定负荷长时间运行试验，通过参数分析研究了不同参数对火检波动的影响。进一步提出了基于滑动窗口内火检、汽包水位和炉膛负压的波动特性分析方法，实现了炉膛燃烧稳定性判断。试验结果表明，在等离子稳燃和燃煤热值20 kJ/g左右准格尔煤的前提下，2套磨煤机可保证15%~20%额定负荷的长期燃烧稳定性。此外，通过相关性分析得出煤量变化速率、煤量分布和一次风量是影响火检波动的主要因素。研究结果可为同类型机组长时间极限深度调峰提供参考。

关键词: 火电机组, 深度调峰, 火检波动, 燃烧稳定性, 相关性分析

Abstract:

Deep peak shaving of thermal power units is a crucial technique for integrating new energy sources and altering energy consumption patterns. A 600 MW sub-critical coal-fired unit was chosen as the subject of research, and long-term operation tests were conducted at 15% and 20% rated load respectively. The impact of different parameters on fire detection fluctuation was analyzed through parameter analysis. Additionally, a sliding window-based method for analyzing drum water level and furnace negative pressure wave characteristics was proposed for determining furnace combustion stability. The results of the tests indicate that with plasma combustion stabilization and a calorific value of approximately 20 kJ/g for Junger coal, two sets of coal mills can maintain long-term combustion stability at 15%-20% rated load for a 24-hour period. Furthermore, the analysis reveals that the coal volume change rate, coal volume distribution, and primary air volume are the primary factors influencing fire detection fluctuation. Overall, this study has provided valuable insights for implementing long-term, deep peak regulation of similar units. The research results can provide a reference for long-time limit depth peak regulation of the same type of units.

Key words: thermal power units, deep peak shaving, flame detector fluctuation, combustion stability, correlation analysis

中图分类号:

TK 16

贾志军, 范伟, 任少君, 魏唐斌. 600 MW亚临界机组长时间深度调峰燃烧稳定性研究[J]. 发电技术, 2024, 45(2): 216-225.

Zhijun JIA, Wei FAN, Shaojun REN, Tangbin WEI. Research on Combustion Stability of a 600 MW Subcritical Power Unit Under Long-Term Deep Peak Shaving[J]. Power Generation Technology, 2024, 45(2): 216-225.

图/表 27

图1 锅炉剖面图及二次风门位置

Fig. 1 Boiler profile and location of secondary damper

表1 深度调峰期间燃煤工业分析

Tab. 1 Industrial analysis of coal during the process of deep peak shaving

煤质指标	普准	高准
M_t/%	9.7	10.3
M_ad/%	4.3	4.4
A_ad/%	31.1	23.9
V_ad/%	25.4	27.4
S_t，ad/%	0.5	0.5
H_ad/%	3.8	3.3
Q_net/(kJ/g)	17.7	20.3
R₉₀/%	26	26

表2 二次风门开度统计

Tab. 2 Summary of the secondary damper opening

位置	二次风门开度/%
位置	15%负荷	20%负荷
SOFA1—7层角燃尽风风门位置	0	0
消旋风OFA二次风门位置	0	0
FF层二次风门位置	47	49
F层角周界风门位置	17	10
EF层偏转二次风门位置	20	26
E层周界风门位置	10	10
DE层偏转二次风门位置	13	15
D层周界风门位置	10	10
CD层角偏转油二次风门位置	25	15
C层角周界风门位置	10	10
BC层角启转二次风门位置	50	20
B层角周界风门位置	26	17
AB层偏转油二次风门位置	46	31
A层周界风门位置	28	20
AA层直吹二次风门位置	68	45

表3 稳定工况相关参数统计

Tab. 3 Summary of relevant variables under steady operation conditions

调控指标	15%额定负荷	20%额定负荷
负荷/MW	88.3~92.8	118.1~122.2
A磨煤量/(t/h)	30.1~37.5	37.1~43.6
B磨煤量/(t/h)	24.3~31.7	34.9~44.5
A磨一次风量/(t/h)	69.2~91.2	81.1~88.1
B磨一次风量/(t/h)	74.1~88.3	90.4~98.8

图2 火检波动分析流程图

Fig. 2 Schematic of flame detector fluctuation analyzation

表4 关联因素分析阈值

Tab. 4 Correlation factor analysis thresholds

参数	阈值
炉膛负压/Pa	100
汽包水位/mm	100
磨煤机一次风量/(t/h)	3
磨煤机煤量/(t/h)	2
磨煤机压差/kPa	1
磨煤机加载压力/MPa	1
二次风门开度/%	3
炉膛出口温度/℃	20

表5 15%额定负荷稳定工况火检波动统计

Tab. 5 Flame detector fluctuation statistics of 15% rated load under stable working conditions

参数	A磨煤机	B磨煤机
#1火检变动次数/标准差	0	0
#2火检变动次数/标准差	0	0
#3火检变动次数/标准差	0	120/17.1
#4火检变动次数/标准差	22/15.7	0

图3 15%额定工况A磨火检波动趋势

Fig. 3 Fluctuation trend of flame detector in the A coal-mill at 15% rated load

图4 15%额定工况B磨火检波动趋势

Fig. 4 Fluctuation trend of flame detector in the B coal-mill at 15% rated load

表6 15%额定负荷稳定工况关联参数波动统计

Tab. 6 Statistics of correlation parameter fluctuation under stable condition of 15% rated load

参数	A4火检		B3火检
参数	标准差	标准差变化率/%	标准差	标准差变化率/%
炉膛负压	25.63	-32.8	22.14	-12.47
汽包水位	2.54	-6.26	2.08	2.69
A磨煤量	0.48	-47.7	0.52	-45.61
B磨煤量	0.46	-49.9	0.54	-43.85
A磨一次风量	1.79	-83	1.56	-40.29
B磨一次风量	1.13	-139	2.48	-0.9
AA层风门开度	0.82	-14.7	—	—
BC层风门开度	—	—	—	—
CD层风门开度	—	—	—	—
甲侧炉膛出口温度	—	—	3.39	-13
乙侧炉膛出口温度	—	—	2.19	-38

表7 15%额定负荷稳定工况汽包水位及炉膛负压

Tab. 7 15% rated load stable working condition drum water level and furnace negative pressure

参数	汽包水位/mm	炉膛负压/Pa
A4火检	-20~20	-60~40
B3火检	-50~10	-120~30

表8 20%额定负荷稳定工况火检波动统计

Tab. 8 Flame detector fluctuation statistics of 20% rated load under stable working conditions

参数	A磨煤机	B磨煤机
#1火检变动次数/标准差	510/17.2	0
#2火检变动次数/标准差	379/12.2	300/9.56
#3火检变动次数/标准差	7/3.07	19/22.8
#4火检变动次数/标准差	0	0

图5 20%额定工况A磨火检波动趋势

Fig. 5 Fluctuation trend of flame detector in the A coal-mill at 20% rated load

图6 20%额定工况B磨火检波动趋势

Fig. 6 Fluctuation trend of flame detector in the B coal-mill at 20% rated load

表9 20%额定负荷稳定工况关联参数波动统计

Tab. 9 Statistics of correlation parameter fluctuation under stable condition of 20% rated load

参数	A2火检		B3火检
参数	标准差	标准差变化率/%	标准差	标准差变化率/%
炉膛负压	35.14	2.06	40.93	18.9
汽包水位	25.01	33.1	12.47	23.6
A磨煤量	1.02	-26.39	0.97	-30.1
B磨煤量	0.74	-28.4	0.69	-33.3
A磨一次风量	2.47	38.2	0.91	-20.1
B磨一次风量	1.03	14.8	1.09	0.2
AA层风门开度	1.14	-18.1	1.17	-13.4
BC层风门开度	—	—	—	—
CD层风门开度	—	—	—	—
炉膛出口温度	—	—	—	—

图7 20%额定负荷煤量波动对A2火检影响

Fig. 7 Influence of coal rate fluctuation on A2 fire detector at 20% rated load

图8 20%额定负荷A1火检波动时汽包水位和炉膛负压变化情况

Fig. 8 Drum water level and furnace negative pressure when the A1 flame detector fluctuates at 20% rated load

图9 20%额定负荷B2火检波动时汽包水位和炉膛负压变化情况

Fig. 9 Drum water level and furnace negative pressure when the B2 flame detector fluctuates at 20% rated load

表10 20%额定负荷稳定工况汽包水位及炉膛负压

Tab. 10 Fluctuations of relevant variables at 20% rated load

参数	汽包水位/mm	炉膛负压/Pa
A1火检	-60~70	-180~30
A2火检	-60~25	-180~40
A3火检	-10~-25	-90~-60
B2火检	-75~30	-180~-30
B3火检	20~-20	-30~-100

图10 20%额定负荷波动工况A磨火检波动统计

Fig. 10 A grinding flame detector fluctuation statistics at 20% rated load fluctuation condition

图11 20%额定负荷波动工况B磨火检波动统计

Fig. 11 B grinding flame detector fluctuation statistics at 20% rated load fluctuation condition

表11 20%额定负荷波动工况火检波动统计

Tab. 11 20% rated load fluctuation statistics of flame detector under fluctuating conditions

参数	A磨煤机	B磨煤机
#1火检变动次数/标准差	535/18.8	96/22.8
#2火检变动次数/标准差	737/17.6	737/25.7
#3火检变动次数/标准差	37/15.2	139/17.9
#4火检变动次数/标准差	3/10.3	26/19.9

图12 20%额定负荷波动工况A2火检影响因素

Fig. 12 Influencing factors of A2 flame detector at 20% rated load fluctuation condition

图13 20%额定负荷波动工况B2火检影响因素

Fig. 13 Influencing factors of B2 flame detector under 20% rated load fluctuation

表12 20%额定负荷波动工况关联参数波动统计

Tab. 12 Statistics of associated parameter fluctuation in 20% rated load fluctuation condition

参数	A4火检		B3火检
参数	标准差	标准差变化率/%	标准差	标准差变化率/%
炉膛负压	45.1	23.1	66.1	97.7
汽包水位	25.01	33.1	33.7	63.4
A磨煤量	3.23	37.39	5.91	184.2
B磨煤量	3.19	39.4	5.82	179.2
A磨一次风量	2.04	46	1.71	22.7
B磨一次风量	3.09	123	3.67	160
AA层风门开度	3.88	65.7	3.61	53.5
总一次风量	5.89	117.2	5.63	108.2
BC层风门开度	—	—	—	—
CD层风门开度	—	—	9.86	—
甲侧炉膛出口为温度	18.7	341.4	15.9	275.3
乙侧炉膛出口为温度	12.23	233.7	13.6	272.1
A磨煤机加载力	0.74	220.2	0.49	96.3
B磨煤机加载力	1.31	446	1.32	223.5

表13 20%额定负荷波动工况汽包水位及炉膛负压

Tab. 13 Drum water level and furnace negative pressure for 20% rated load fluctuation condition

参数	负荷稳定期间	第一次变负荷期间	第二次变负荷期间
负荷/MW	120	120~300	120~200
汽包水位/mm	-50~50	-150~100	-150~100
炉膛负压/Pa	-150~30	-430~270	-380~280

图14 20%额定负荷波动工况汽包水位和炉膛负压波动

Fig. 14 Drum water level and furnace negative pressure fluctuation for20% rated load fluctuation condition

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600 MW亚临界机组长时间深度调峰燃烧稳定性研究

Research on Combustion Stability of a 600 MW Subcritical Power Unit Under Long-Term Deep Peak Shaving

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摘要/Abstract

引用本文

图/表 27

参考文献 21

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