300MW等级亚临界燃煤锅炉深度调峰低负荷稳燃技术研究
Research on Stable Combustion Technology of 300MW Subcritical Coal-Fired Boiler under Super Low Load in Deep Cyclic Operation
近年来,风电和光伏等清洁能源发展越来越快,装机规模也迅猛增长.然而,风电和光伏等清洁能源在提供大量清洁电力,降低环境污染的同时,还存在着间歇性、波动性、随机性、无功供给性能低、短时提供短路电流能力弱等特点,无法被我国电力系统完全消纳,给电力系统的安全稳定性带来了巨大的挑战.为此,考虑到我国燃煤火电机组在能源装机结构中占有极大的比例,国家发改委、国家能源局要求对火电机组进行灵活性改造,释放其潜在的深度调峰能力,以提高我国电力系统的调节能力,促进可再生能源的消纳.然而,当燃煤机组进行深度调峰时,由于机组处于与设计负荷相差巨大的低负荷运行状态,将会发生许多问题.其中,在锅炉侧最主要的问题就是在低负荷下,炉内燃煤量低,炉膛温度较低,会出现燃烧不稳定的情况.为此,本文通过对一台300MW亚临界四角切圆燃煤锅炉进行数值模拟仿真及燃烧精细化调整试验,对影响低负荷下锅炉稳燃性能的参数及改造方法进行了初步分析.本文首先利用数值模拟对大连甘井子电厂一台300MW亚临界四角切圆锅炉进行分析,以该机组30%负荷下的试验数据为基础,研究了一次风量、一次风温及煤粉颗粒细度对低负荷下炉内燃烧过程的影响,结果表明,降低一次风量对低负荷中煤粉气流的着火、燃烧过程的影响比较显著,但过度降低一次风量会对炉内流场产生极为不利的影响;提高一次风温能够使煤粉颗粒的着火点提前,但对于锅炉整体的温度提升效果有限;降低煤粉颗粒细度也有利于煤粉气流的着火,但效果同样不明显,且经济性较差.基于上述模拟研究结果,对该锅炉进行实际燃烧精细化调整试验,通过对各个参数的优化,实现了机组30%低负荷下的稳定燃烧.上述燃烧精细化调整技术对低负荷稳燃有一定的效果,但调峰能力有限,不能满足更低负荷下(20%)的要求.因此,本文基于设备改造来提高机组在低负荷下的稳燃能力,提出了一种在燃烧器前对一次风进行浓淡分离的方法,将原燃烧器改为两个热功率相同,且总负荷与原燃烧器相同的小型燃烧器,使之喷出不同浓度的煤粉气流,降低浓相燃烧器的着火热,改善其着火、燃烧的条件,并利用其产生的高温烟气点燃淡相燃烧器煤粉气流,继而促进整个炉膛的燃烧过程,达到稳燃目的.通过数值模拟及对比,证实了该改造方法的可行性,并分析了最佳的浓淡分离比及浓淡两相的煤粉分配方式.最后,对不同层燃烧器改造为浓淡分离双喷口燃烧器的效果进行了分析.综上所述,本文基于大连甘井子电厂300MW亚临界机组,分别提出了30%及20%负荷下的低负荷稳燃技术,为国内同类型机组提供了参考和借鉴意义.
- 作者：
- 林雪健
- 学位授予单位：
- 上海发电设备成套设计研究院
- 专业名称：
- 动力工程及工程热物理
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2018年
- 导师姓名：
- 陈端雨；朱一飞
- 中图分类号：
- TM621.2
- 关键词：
- 燃煤机组；深度调峰；低负荷稳燃；燃烧调整；灵活性改造
- Boiler; Deep cyclic; Low load steady combustion; Combustion adjustment; Flexibility;