Research and Application of Operation Flexibility Improvement Technology for Coal-Fired Power Unit

doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.24170

Abstract

Abstract:

Objectives Under the background of the “dual carbon” strategic goal, the demand for flexible regulation resources in the power system has significantly increased after the large-scale integration of new energy generation into the grid. At present, the coal-fired power is the main flexible resource on the power side with the ability to scale up peak shaving. Since 2016, the major domestic power generation companies have implemented a certain scale of flexibility transformation of coal-fired power units. Therefore, it is necessary to summarize and analyze the problems existing in the actual operation and maintenance of the unit after flexibility transformation. Methods The technical route, investment cost and actual operation of several coal-fired power units with flexible transformation in a company were statistically analyzed. Results After the flexibility improvement and transformation of the active coal-fired power generation unit, the minimum power generation output of the advanced unit can be reduced to 18%P_e (P_e is rated load) level, the load change rate with 20%P_e~30%P_e can reach 1.8%P_e/min, and an average unit capacity investment is 101 yuan/kW. In addition, under flexible operating conditions, the coal consumption of coal-fired power units after the transformation has significantly increased. Conclusions Suggestions are put forward for the operation, maintenance and further work of coal-fired power units under flexible operating conditions. The research results provide reference and inspiration for the flexibility improvement and transformation of existing coal-fired power units.

Key words: dual carbon, coal-fired power unit, low load, deep peak regulation, flexibility transformation, technical route, investment, maintenance suggestions

CLC Number:

TK 01

Xinrong YAN, Zhiyong HU, Pengwei ZHANG, Chenghang ZHENG, Jun XIANG, Guo’an TANG, Jinliang LIU, Jianxiong GUO, Yibo HUANG, Pengfeng YU, Xiang GAO. Research and Application of Operation Flexibility Improvement Technology for Coal-Fired Power Unit[J]. Power Generation Technology, 2024, 45(6): 1074-1086.

Figures/Tables 11

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发电类型	优势	劣势
煤电	存量大、挖潜空间大	增加发电煤耗
气电	响应快、调节能力强	成本高、气源受限
常规水电	清洁低碳、调节速度快	受来水影响
抽水蓄能	可靠性高、调节速度快	建设周期长、选址受限

发电类型	优势	劣势
煤电	存量大、挖潜空间大	增加发电煤耗
气电	响应快、调节能力强	成本高、气源受限
常规水电	清洁低碳、调节速度快	受来水影响
抽水蓄能	可靠性高、调节速度快	建设周期长、选址受限

项目	技术路线
锅炉低负荷稳燃	精细化燃烧调整强化回流、浓淡分离稳燃型燃烧器点火助燃装置升级制粉系统干燥出力提升煤粉动态分离器风粉在线监测均衡调节折焰角清灰燃烧协同控制系统优化
锅炉水动力安全	增设炉水循环系统干湿态一键自动切换
脱硝装置低负荷连续投运	中(高)温烟气旁路省煤器分级布置省煤器给水再循环省煤器给水流量置换省煤器给水旁路烟气再循环 CFB锅炉炉内喷氨 CFB锅炉配置紧凑型SCR系统
空预器预防积灰堵塞	低氮燃烧改造配置SO₃脱除装置脱硝流场和喷氨优化优化设计蓄热元件结构提升空预器冷端温度
烟道加固及积灰清理	烟道支架强度校核加固增设积灰清理装置
锅炉辅机适应性	增设风机防失速装置变频改造风机单列运行
汽机本体安全	更换防水蚀低压缸次末级叶片动叶根部防水蚀喷涂减温水流量精确控制增设低压缸叶片健康监测系统
汽机辅机适应性	辅助蒸汽汽源改造给水再循环系统改造加热器疏水系统改造空冷岛系统防冻改造轴封系统适应性改造
供热安全性	低压缸切缸供热改造高低旁路抽汽供热改造新增电锅炉新增热水蓄热罐
协调控制系统优化	DCS基础控制回路优化重要控制对象调节特性优化 AGC一次调频系统优化

项目	技术路线
锅炉低负荷稳燃	精细化燃烧调整强化回流、浓淡分离稳燃型燃烧器点火助燃装置升级制粉系统干燥出力提升煤粉动态分离器风粉在线监测均衡调节折焰角清灰燃烧协同控制系统优化
锅炉水动力安全	增设炉水循环系统干湿态一键自动切换
脱硝装置低负荷连续投运	中(高)温烟气旁路省煤器分级布置省煤器给水再循环省煤器给水流量置换省煤器给水旁路烟气再循环 CFB锅炉炉内喷氨 CFB锅炉配置紧凑型SCR系统
空预器预防积灰堵塞	低氮燃烧改造配置SO₃脱除装置脱硝流场和喷氨优化优化设计蓄热元件结构提升空预器冷端温度
烟道加固及积灰清理	烟道支架强度校核加固增设积灰清理装置
锅炉辅机适应性	增设风机防失速装置变频改造风机单列运行
汽机本体安全	更换防水蚀低压缸次末级叶片动叶根部防水蚀喷涂减温水流量精确控制增设低压缸叶片健康监测系统
汽机辅机适应性	辅助蒸汽汽源改造给水再循环系统改造加热器疏水系统改造空冷岛系统防冻改造轴封系统适应性改造
供热安全性	低压缸切缸供热改造高低旁路抽汽供热改造新增电锅炉新增热水蓄热罐
协调控制系统优化	DCS基础控制回路优化重要控制对象调节特性优化 AGC一次调频系统优化

机组等级	改造费用/(万元/台)				总机组数
机组等级	<2 000	2 000~3 000	3 000~5 000	>5 000	总机组数
200 MW及以下	2	4	0	0	6
300 MW	10	9	6	4	29
600 MW	5	9	4	0	18