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富氧燃烧提升燃煤火电灵活性技术

 

       1、技术背景

       为满足巨大的电力需求，在发展传统火电、水电和核电的同时，将大力发展风电、太阳能及其他可再生能源。当可再生能源的发电容量在电网中所占比重较大时，其出力的不确定性将对电力系统的调节能力带来巨大的挑战，因此，为确保运行过程的供需平衡，需提高电力系统调节能力。对于增加电力系统灵活性的方法初始看来手段很多——如使用燃机、抽水储能、化学储能等，但都“难堪大任”，所以电力系统进行灵活性改造的重任落到了燃煤火力发电厂的“肩上”。

 

       2、技术机理

       富氧燃烧提升燃煤火电灵活性技术采用主动燃烧稳定结构设计与控制方法，利用小空间自稳燃烧方式，避免了原锅炉煤粉气流大空间燃烧的诸多限制条件，装置整体运行安全、稳定、连续，控制简单、易行。

 

 

       3、技术性能

       （1）增强深度调峰能力——在锅炉深度调峰时，利用氧气强化煤粉与燃油（天然气）的燃烧，降低燃料着火温度，提高燃烧过程温度，加快反应速度，使煤粉以提前主动燃烧状态进入炉膛，且不受煤质波动的影响，提高炉膛温度，保证整个锅炉煤粉不会因为炉膛热负荷过低燃烧不稳而熄火，实现锅炉不停炉超低负荷（最低20%额定负荷）调峰，增强火电机组深度调峰能力。

       （2）提升机组爬坡速度（负荷升降速率）—— 一次风煤粉流在富氧燃烧提升燃煤火电灵活性装置内提前主动燃烧后进入炉膛，进入炉膛后即开始放热，因此，完全可以做到断层投运、错层投运、断层+错层或错位层投运，实现炉膛燃烧稳定、受热均匀，避免传统逐层投运导致的升负荷慢、主蒸汽温度及压力不能同步增长或增长较慢等问题，在保证炉内燃烧安全的前提下，可实现增加单位时间内的入炉煤量，确保机组快速提升负荷，大幅提升燃煤火电机组爬坡速率（负荷升降速率）。

 

 

       （3）降低锅炉启/停时间——一次风煤粉流在富氧燃烧提升燃煤火电灵活性装置内提前主动燃烧，利用富氧燃烧增加火电灵活性装置的断层、错层断层+错层或错位层布置投运，相当于在炉内安装了多个点火层，可根据工况需求灵活调整入炉煤量，可实现快速增/减投煤量，确保炉内受热更为均匀，燃烧稳定，且富氧煤粉火焰延展性好，炉膛火焰充满度高，从而达到降低锅炉启/停时间的目的。

 

 

       （4）增强燃料灵活性——利用氧气强化煤粉挥发份燃烧的同时，强化煤粉中固碳的燃烧——降低煤粉中固碳的着火温度，提高燃烧过程反应速度，提高燃烧过程温度，从而实现对燃料挥发份含量不做要求，有效提高锅炉煤种适应性；同时通过温度检测反馈可实现智能调控富氧燃烧提升燃煤火电灵活性装置参数，确保在任意工况下引燃一次风煤粉，使煤粉以主动燃烧状态进入炉膛，维持炉膛稳定燃烧，从而实现能够燃烧烟煤、贫煤、无烟煤以及掺烧生物质能源（秸秆、木屑等）的目的，达到提高机组燃料灵活性的目的。 

 

  

       （5）确保SCR装置高效投运——富氧燃烧提升燃煤火电灵活性技术通过调控燃烧系统微量燃油（或天然气）、氧气等参数，利用氧气强化燃油（或天然气）燃烧，产生高温火焰引燃一次风煤粉，确保富氧燃烧提升燃煤火电灵活性装置内煤粉以提前着火主动燃烧状态进入炉膛，在维持炉膛稳定燃烧的同时，断层富氧燃烧提升燃煤火电灵活性装置的投运（或配合富氧智能烟气加热装置），可有效抬高火焰中心，缩短火焰中心到炉膛出口的距离，从而使烟气温度满足SCR投运要求（≥320℃），全程安全、高效地投运。

 

 

       （6）确保锅炉炉效不降低——富氧燃烧提升燃煤火电灵活性技术采用提前着火、主动燃烧的方式，相对延长了煤粉在炉内的燃烧时间，确保煤粉燃烧充分，降低锅炉飞灰及大渣含碳量，不增加锅炉机械不完全燃烧热损失，不降低炉效；同时利用断层燃烧（或配合富氧智能烟气加热装置），通过投运顶层燃烧器可有效抬高火焰中心，缩短火焰中心到炉膛出口的距离，避免为提高烟气温度而开启（或安装）省煤器旁路等措施而导致炉效降低。

 

 

       （7）优化热电机组储热装置——对于热电机组的灵活性改造，目前通常会采取储热装置方案。在国外的应用中，该方案大多基于电网/热网小，煤种优质、稳定的基础上；而国内电网/热网大，煤质变化大，为保证火电灵活性的连续性，储热装置建设规模应相对增大。富氧燃烧提升燃煤火电灵活性技术可增强机组深度调峰能力，保证火电灵活性调节的连续性，从而优化热电机组储热装置，缩减其建设规模，降低基建及运行维护成本。 

 

 

       4、辅助物料供应

       富氧燃烧提升燃煤火电灵活性技术需少量燃油（燃气）作为引火能源，运行过程存在一定成本，为此我司开发了小型煤炭分级分质高效利用系统，可利用电厂动力煤在小型煤炭分级分质高效利用系统内热解产生富氢干馏煤气及附属产品，利用富氢煤气作为电厂常态调峰能源，解决运行过程产生的成本问题；同时富氢煤气的常态化应用可有效减少电厂CO2排放，另外动力煤热解产生的附属产品可直接对外销售，获取高额经济效益。

 

 

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