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“燃煤电厂深度调峰技术”专题

来源：洁净煤技术

专题来自于《洁净煤技术》2023年06期，共7篇研究成果。

行业视野: 智能化
类别; 32个
关键词; 34位
专家; 7篇
论文; 2464IP
点击量; 1381次
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循环流化床锅炉负荷快速调节技术现状及发展趋势

作者(Author)：胡仙楠, 邓博宇, 刘欢鹏, 杨冬, 杨海瑞

摘要：在碳达峰、碳中和目标背景下，我国正加快构建新能源占比逐渐提高的新型电力系统，目前煤电正是消纳可再生能源大规模并网的最经济调节电源。循环流化床锅炉机组因自身天然优势在煤电深度灵活调峰中担任重要角色，但其独特的结构和运行方式导致变负荷速率偏低，消纳高比例新能源并网的能力亟待提高。分析了制约循环流化床锅炉变负荷速率的影响因素，包括气固两相流动的惯性、炉侧水侧传热的惯性、固体颗粒燃烧的惯性、水动力安全性、机炉动态匹配问题等，并解释了产生惯性的物理机制。归纳了提高循环流化床机组快速变负荷能力的关键技术，通过加快流动参数、提高传热系数、减小炉侧热容、增强炉侧水侧间的传热、强化燃烧反应、优化控制策略等方法，考虑工业尺寸锅炉的可行性，提出了一套综合优化技术方案，即“智能吞吐”系统的设想。在1台135 MW循环流化床锅炉上进行验证，结果表明，锅炉平均变负荷变化率可提升16%，最大负荷变化率短时间内可持续达到4%／min 左右。在此基础上，对宽负荷灵活运行的循环流化床锅炉机组的设计思路进行展望，用数据驱动热力系统动态模型，融合创新技术的热力系统多时空匹配运行技术，构建“ 三自一体” 的先进协同控制系统，并参考成熟的煤粉炉蓄能利用技术，为将来实际工业应用提供理论指导。

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洁净煤技术

2023年第06期

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适应深度调峰的循环流化床NOx排放建模

作者(Author)：高明明, 郭炯楠, 于浩洋, 王亚柯, 岳光溪

摘要：为响应“十九大”绿色环保精神，满足循环流化床机组超低排放需求，建立准确的NOx排放浓度机理控制模型对于设计循环流化床机组脱硝自动控制方法具有重大意义。从循环流化床锅炉燃烧机理切入，建立即燃碳模型，并将燃料氮分为挥发分氮与即燃碳氮2部分构建NOx炉内自生成模型；考虑CO和即燃碳对NOx的还原作用推导NOx自还原模型；构建选择性非催化还原脱硝模型，综合以上模型建立了适应深度调峰的循环流化床NOx排放模型。探究了机组深度调峰下运行参数与NOx排放浓度的关系以及与选择性非催化还原脱硝效率的影响因素。仿真验证试验表明建立的循环流化床NOx模型取得了较好仿真效果，稳态工况的模型计算值平均预测时间为114 s，与实测值的平均相对误差为2.50%；深度调峰下的模型计算值平均预测时间为126 s，与实测值的平均相对误差为5.42%。模型计算量较实测量提前2～3 min，具有一定预测效果。NOx排放浓度模型可为今后循环流化床机组适应深度调峰、快速变负荷以及超低排放研究提供参考。

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洁净煤技术

2023年第06期

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大型CFB锅炉低负荷再热汽温稳定特性

作者(Author)：杨中智, 卢啸风, 角加艺, 蒙保胜, 王鹏程

摘要：作为灵活发电的关键环节之一，长期稳定低负荷运行技术在可再生能源并网规模不断扩大的过程中发挥着重要作用。循环流化床（CFB）锅炉负荷调节过程中，为降低污染物排放或调平床温，常采用不均匀给煤的运行方式，这对CFB锅炉的设计和运行提出了更高要求。同时，低负荷时CFB锅炉炉膛出口烟气温度较低，如何保证再热蒸汽参数达到额定值是实现CFB锅炉灵活性运行亟待解决的问题之一。针对2台350 MW超临界CFB锅炉断煤低负荷运行工况参数进行深入计算分析，研究了低负荷时稳定再热汽温措施。研究发现，锅炉在部分给煤点中断的断煤工况下运行时，床温、炉膛出口烟温、炉膛出口氧量、高温再热器管屏出口蒸汽温度的变化趋势与各给煤口的给煤量基本呈正相关。但由于超临界CFB锅炉水冷壁具有正流动响应特性，给煤偏差及床温偏差对水冷壁的出口汽温偏差影响不大。基于上述研究，提出了一种针对长期调峰与低负荷运行超临界CFB锅炉稳定炉内高温再热器出口汽温的锅炉改造与运行优化技术方案。在低负荷下可保证高温再热器出口汽温基本稳定。

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洁净煤技术

2023年第06期

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超临界机组深度调峰工质流动不稳定试验与理论计算

作者(Author)：杨冬, 聂超, 周科, 何高祥, 张西容

摘要：为研究超临界机组深度调峰低负荷状态管内流动不稳定性，对20°倾角的倾斜光管内流动不稳定性进行研究，总结了典型沸腾起始点脉动、压力降型脉动和密度波型脉动的脉动特性，重点分析了低压力参数下质量流速、入口过冷度和上游可压缩容积等参数对沸腾起始点脉动和密度波型脉动的影响规律。结果表明，质量流速的增大能削弱管内流动脉动，提高受热管内工质的流动稳定性；入口过冷度和可压缩容积对脉动的影响具有双重作用，规律较复杂。此外，建立了典型的一维单通道垂直上升管不稳定性计算回路，并计算其热流密度和质量流量变化。根据计算结果，垂直上升管进、出口流量随时间呈反相脉动，同时得到回路不稳定性的临界热流密度和临界质量流速。在机组低负荷运行工况下，受热管的热流密度远低于临界热流密度，质量流速远高于临界质量流速，才可保证受热管内工质流动的稳定性。倾斜管和垂直上升受热管管内工质的流动不稳定均可通过无量纲参数计算进行判定。

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洁净煤技术

2023年第06期

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火电机组蒸汽工质侧快速变负荷方法研究进展

作者(Author)：张圆圆, 张普森, 聂浩, 杨凤玲, 程芳琴

摘要：由于可再生能源迅速发展对火电机组深度调峰提出更高要求，机组变负荷调节性能成为影响火电厂经济效益的重要因素之一。基于快速变负荷方法发展历程，系统综述了目前较成熟且已广泛应用于现场的各种蒸汽工质侧快速变负荷方法，包括凝结水节流技术、给水旁路调节技术、供热抽汽调节技术、回热抽汽调节技术、背压调节技术、先行能量平衡策略（AEB）技术等，详细介绍了各方法原理，总结发展现状，对比分析适用范围、变负荷性能及其在应用中的优缺点。发现目前凝结水节流技术和供热抽汽调节技术研究应用相对较多，且对于机组变负荷初期响应负荷变化指令及提高变负荷能力有显著作用；煤粉炉的变负荷速率相比循环流化床锅炉研究更成熟且变负荷速率普遍较高。最后对火电机组未来快速变负荷速率提升发展趋势进行展望，提出在继续发展现有快速变负荷方法的基础上，设计应用融合各种调节方法与传统协调控制的新型协调控制策略，对储能技术与火电机组耦合的应用以及寻找在现有机组基础上调峰范围更广、经济性更强的手段都将进一步提高火电机组的爬坡速度，降低最小稳定出力，增加电厂调峰调频能力。

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洁净煤技术

2023年第06期

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深度调峰背景下火电机组变负荷过程蒸汽参数反馈特性

作者(Author)：冯福媛, 郑淇薇, 陈衡, 潘佩媛, 徐钢, 刘彤

摘要：随我国“双碳”战略提出，可再生能源发电装机容量不断增加，火电机组在电网调峰中发挥越来越重要的作用。为研究火电机组变负荷过程中的蒸汽参数反馈特性，以某300 MW火电机组为研究对象，在Dymola平台建立该机组动态模型，并在模型中嵌入通用的电厂控制配置，研究不同幅度负荷变化、不同速率负荷变化时机组的汽温特性。结果表明：相同速率变负荷过程中，由于嵌入主蒸汽温度控制系统，主蒸汽温度变化范围较小，由于不涉及再热汽温调整策略，再热蒸汽温度变化范围较大，最低为529.0 ℃；相同幅度负荷变化过程中，负荷变化速率越慢，主蒸汽温度偏离额定值的偏差越小，不同变负荷速率下再热蒸汽温度变化趋势相同，且最终都达到相同的稳定值。

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洁净煤技术

2023年第06期

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一维炉内煤粉气流富氧着火距离试验

作者(Author)：闫高程, 赵虎军, 张建华, 安利生

摘要：针对火电锅炉在深度调峰过程中存在煤粉着火稳定性差的问题，提出富氧稳燃方法，并在一维炉内进行了煤粉气流点火试验，主要研究氧气浓度、一次风速和煤粉浓度对煤粉气流着火距离的影响。其中氧气浓度共取21%（空气）、25%、30%和35%，4个工况；一次风速共取18、23、28和33 m/s 4个工况；煤粉质量分数共取0.2、0.3、0.4、0.5和0.6 kg/kg（以每千克空气携带的煤粉质量计）5个工况。研究不同工况下煤粉气流着火距离的试验数据，并对试验数据及其变化规律进行详细分析。结果表明，氧气浓度每增加1%，着火距离缩短82.5 mm，但随氧气浓度的持续增大，对着火距离的影响逐渐变小；着火距离的变化率随风速的增加而增大，尤其当风速大于28 m/s后，风速对着火距离的影响非常大；煤粉浓度对着火距离的影响相对复杂，最佳煤粉浓度随氧气浓度的增大而增大；对比试验数据发现氧气浓度和一次风速对着火距离的影响大于煤粉浓度。最后利用试验数据拟合了氧气浓度和煤粉着火距离的数学模型，发现着火距离和氧气浓度之间存在指数函数关系。

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洁净煤技术

2023年第06期

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