超临界对冲燃烧锅炉低负荷运行及环保性能的模拟研究

为获得某电厂超临界对冲燃烧锅炉低负荷工况下的运行及环保性能,基于锅炉设计参数与现场试验数据,采用ANSYS Fluent软件对低负荷运行状态进行数值模拟研究,根据现场实际试验的情况控制燃烧器的投运方式、风速和风量等边界条件,模拟结果直观反映炉膛内的燃烧状态,并进一步对比25%和30%负荷工况的计算情况。结果表明,在25%负荷工况下,温度场及速度场表现均匀对称,整体稳燃性能优于30%负荷工况;30%负荷工况供风量大,O_(2)充足,CO浓度低于25%工况,但由于30%负荷工况多投运后墙中层燃烧器,对冲性能差,不仅容易造成前墙水冷壁超温,还会产生更多的NO_(x)堆积于前墙,出口的NO_(x)排放浓度为531.69 mg/m^(3),约为25%负荷工况的1.35倍。

新型等离子体点火技术在火电灵活性中的应用分析

近年来在国家政策的主导下,风电等新能源得到了快速发展,新能源的消纳问题也随之凸显出来,灵活性调峰是解决这一问题的有效措施。等离子体点火技术是一项卓有成效的低负荷稳燃措施,可满足深度调峰需求,有效提高火电机组对新能源发电的消纳能力。针对传统等离子体技术在火电灵活性应用中存在的问题,提出一种新型等离子体点火技术。该技术可使发生器阴极寿命提升至500 h以上,阳极寿命提升至1000 h以上;提高了煤质适应性,可适用于大部分燃用烟煤的电厂;而且点火过程中对燃烧器内燃强度有较好的控制,不易发生超温结焦现象。

烟气再循环对350 MW CFB锅炉深调运行特性影响

为解决超临界CFB锅炉超低负荷时流化安全性及NO_(x)超低排放,引入烟气再循环技术,以某电厂超临界350 MW CFB锅炉为研究对象,搭建了循环半干法脱硫后烟气的再循环辅助调峰系统,基于运行实测数据,研究该锅炉在30%~60%负荷率下烟气再循环对平均床温、分离器入口温度、排烟温度、炉膛出口烟气NO_(x)、CO质量浓度、飞灰及底渣可燃物含量、汽水参数等运行参数的影响,试验结果表明:烟气再循环协同下,30%~60%负荷SNCR脱硝后NO_(x)最终排放小于50 mg/m^(3),30%负荷实现锅炉原始NO_(x)超低排放;床温降低15~22℃,炉膛出口烟温提高10~13℃,主再热汽温在558℃以上;随锅炉负荷降低,飞灰及底渣含碳量升高,CO质量浓度未见大幅增加;40%负荷炉膛二次风SNCR脱硝NO_(x)降幅约15 mg/m^(3);负荷上升/下降变化最小速率1.23%Pe;30%负荷及以上保持干态运行,水冷壁壁温最大偏差55℃,屏过及屏再最大壁温差分别55、47℃,均未出现壁温超温。

考虑需求响应与火蓄调峰的优化调度模型研究

为了应对风电等可再生能源接入引起的系统调峰压力增大且影响系统经济运行的问题,进一步挖掘新型调节电源、传统调节电源和负荷侧协同调峰的潜力,综合利用负荷侧的需求响应和电源侧的抽水蓄能、火电三种调峰措施联合调峰,构建考虑需求响应和火蓄参与深度调峰的电力系统两阶段优化调度模型。第一阶段优化模型中引入负荷侧的需求响应,以最小化负荷与风电差值的平方之和为目标,优化负荷曲线,降低系统峰谷差;第二阶段优化模型利用电源侧的抽水蓄能和火电深度调峰,计及火电深度调峰电量损失成本、抽蓄调峰成本和弃风成本,以系统总运行成本最小为目标,在第一阶段模型的基础上优化各机组出力,增加风电上网空间。以改进的IEEE30节点系统进行算例分析和两阶段优化模型有效性验证,结果表明,所建模型可提高调峰能力,促进风电消纳,并降低系统总运行成本。火电机组进一步降低出力,积极参与深度调峰,能够有效促进系统风电消纳。三种调峰方式有机结合联合参与调峰,降低了负荷的峰谷差,不仅有效降低了弃风率,还减轻了系统的调峰压力,缩短了火电深调时段。

330MW亚临界机组全负荷脱硝技术的应用

针对燃煤机组深度调峰工况下很难满足氮氧化物(NO_(x))超低排放的现状,对330 MW亚临界机组全负荷脱硝技术的应用进行了详细研究。结合技术路线原理,对某330 MW亚临界燃煤机组控制循环锅炉改造前后的脱硝效果进行对比分析。结果表明:通过省煤器热水再循环改造、汽轮机高压缸启动改为高、中压缸联合启动、机组启动过程中投运6号高压加热器、选择性催化还原(SCR)宽温脱硝催化剂改造4项技术的深度耦合,实现机组并网前脱硝,NO_(x)排放质量浓度小时均值始终低于35 mg/m^(3),满足超低排放(50 mg/m^(3))的要求。

350MW超临界循环流化床机组超低负荷控制技术研究与应用

为了实现“双碳”目标,降低二氧化碳排放量,进一步提高电网大规模消纳清洁能源的能力,需要充分挖掘火电机组的深度调峰潜力,在解决“弃水、弃风、弃光”难题的同时,保障火电机组超低负荷的安全稳定运行。以内蒙古某350MW超临界循环流化床机组为例,研究发现该机组在负荷低于120MW以下时协调自动退出,分散式控制系统原始设计及调试均以半负荷工况为基准,未考虑在低负荷情况下的调峰调频需求。通过对该机组协调控制系统逻辑优化改造,使其在维持锅炉不转态的前提下,能满足机组30%~100%负荷区间协调自动控制的持续运行,实现了深度调峰并且满足了电网调频要求。

考虑抽水蓄能机组的机组组合模型及求解

在传统机组组合模型的基础上,建立了抽水蓄能机组模型。结合混合整数规划原理,根据抽水蓄能机组的运行特性,建立了其各工作状态的虚拟机模型及工作状态转换模型。利用IEEERTS 96系统对该模型进行测试。测试结果表明,该模型易于与传统机组组合模型结合并能有效解决抽水蓄能机组工作状态转移及出力分配问题。

计及主客体因素的火电机组深度调峰补偿模型

现行的调峰辅助服务补偿机制在认定深度调峰时没有考虑火电机组的容量差异,补偿标准单一,因而未能很好地调动火电参与深度调峰的积极性。本文从调峰客体与调峰主体对调峰问题的影响出发,提出了计及调峰主体因素的基本调峰与深度调峰的划分方式,使不同容量的机组均有主动参与调峰的积极性,进而提出了计及调峰客体需求与调峰主体能力的深度调峰补偿模型,使补偿标准能够客观反映调峰需求的变化、深度调峰贡献电量能够体现机组调峰能力差异,从而提高机组参与深度调峰及提升自身调峰能力的积极性。算例分析表明了该深度调峰补偿模型的有效性。

国产600MW超临界机组宽度调峰试验研究

随着电网负荷及峰谷差的不断增大,在中国600 MW超临界火电机组已经成为电网主力机组并需频繁地承担调峰任务。通常火电机组调峰是指尽可能降低锅炉最低稳燃负荷,即传统的"深度调峰"。提出了"宽度调峰"的概念,并在国产600 MW超临界机组上开展了"宽度调峰"的试验研究,通过设备改造、燃烧调整、配煤掺烧、汽轮机滑压曲线优化和协调控制完善等措施,提高机组调峰性能,实现在传统"深度调峰"方面向下突破锅炉最低稳燃负荷设计值,向上挖掘机组带负荷潜力,扩大机组调峰幅度,达到"宽度调峰"目的。宽度调峰有利于电网安全调度与稳定运行,同时增加发电企业参与电网调峰运行的发电量和经济效益,实现了"调峰运行、网厂双赢"。

超超临界试运机组深度调峰控制优化

为减少机组投产后AGC考核并提高深度调峰自动控制水平,在超超临界机组试运过程中,采用设定值函数优化、汽轮机辅助压力调节、水煤复合控制、动态变负荷前馈、分磨煤机热值校正、闭锁及限制条件完善、阀门特性及汽泵再循环控制优化等一系列优化调整方法,实现了在最低稳燃负荷~50%额定负荷区间的协调控制连续稳定投入,控制指标良好。同时对深度调峰阶段控制特点、难点和注意事项进行了分析,指出超超临界机组低负荷段的控制要点,对超超临界机组深度调峰改造并提高机组安全稳定运行性能具有一定借鉴意义。

基于多状态新能源发电模拟的日运行方式及调峰安排研究

大规模风电的接入使得电力系统的调峰问题越来越严重,因此有必要通过分析日运行方式来研究电源结构的合理性。在传统电力电量平衡法的基础上,提出了一种基于多状态新能源发电模拟的日运行方式和调峰安排算法,用于对电源投产方案进行运行可行性的分析与校验。算法基于Markov过程进行风电出力的时序多状态建模,根据历史风电出力数据得到初始分布和转移矩阵。在等效电量函数法的基础上提出了一种高效的多状态负荷修正方法,进而以确定性的生产模拟方法研究系统的电力电量平衡情况及调峰问题,从而保证电源建设方案在满足经济性、可靠性的基础上还满足运行可行性的相关要求。算例分析验证了所提模型与算法的有效性和实用性,可为我国电源规划工作提供参考。

火电机组深度调峰热工控制系统改造

随着我国产业结构调整和能源结构改革的深入,电网调峰压力不断增大,火电机组提高运行灵活性,参与深度调峰运行,逐渐成为未来火电领域重要的发展方向。本文全面分析了火电机组深度调峰面临的热工控制领域各方面的局限,从基础逻辑优化、低负荷稳燃控制、变负荷速率提升、脱硝排放的全过程控制及考虑设备寿命的优化控制等方面,给出了深度调峰控制系统改造的潜在技术方案。超临界与亚临界机组的实践经验表明,深度调峰控制技术改造需要全面统筹考虑,机组可实现25%Pe^30%Pe及以上负荷全程协调控制,综合变负荷速率可以提高到2%Pe/min以上。

计及大容量燃煤机组深度调峰和可中断负荷的风电场优化调度模型

从含大规模风电场的电网经济运行角度出发,提出了一种计及大容量燃煤机组深度调峰和可中断负荷的优化调度模型。该模型首先从机组煤耗特性、单位发电容量补偿费用以及机组寿命损耗3个方面定义了深度调峰费用,从负荷备用费用和实际发生的负荷损失补偿2个方面定义可中断负荷费用,建立以深度调峰费用、可中断负荷费用及网损费用之和最小的优化目标,利用内点法对含风电场的电网调度模型进行优化。以新英格兰测试系统为例,分析了4种典型场景下的负荷及费用情况,最后给出了日前调度计划优化结果,结果显示节省费用达4.9%,验证了所提算法的可行性和有效性。

热电联产机组在深度调峰模式下的负荷智能分配

本文提出一种新的不同供热负荷、发电负荷下的供热煤耗率和发电煤耗率的计算方法,并据此拟合出不同供热负荷下,随发电负荷变化的供热煤耗率曲线、供电煤耗率曲线以及最大发电功率和最小发电功率,利用拉格朗日插值法得到机组在可行域内随发电负荷和供热负荷变化的供热、发电煤耗率曲面。然后结合当地的深度调峰政策、燃料成本和热电售价等,准确计算出热电联产机组的实时成本和利润。最后基于自适应遗传算法找出在给定供热负荷的条件下使得2台机组总利润最大的发电负荷分配方式。本文方法既能给出热电联产企业实时成本和利润,又能给出机组当前调峰时期较优的负荷分配方式,从而指导运行决策人员做出更合理的运行策略。

火电机组灵活性改造形势及技术应用

在电力需求增速放缓,可再生能源快速发展的现状下,火电机组灵活性改造是当前电源供给侧改革的有效途径。本文从我国能源结构特点出发,结合国内外火电机组深度调峰现状,对我国火电机组灵活性改造的可行性和必要性进行了论述。通过某亚临界330 MW供热机组灵活性改造示范项目的实际改造结果,分析了灵活性改造的目标和提高机组深度调峰能力的有效技术手段,论证了尽早实施灵活性改造是火电机组响应电网深度调峰政策,增强市场竞争力,提高企业生命周期的必要选择。灵活性改造应遵循"一厂一策"方针,既要根据企业自身特点,合理确定改造目标和技术方案,同时也要兼顾未来市场变化,控制投资规模,注重解决实际需求。

基于火焰温度场在线测量的燃煤锅炉深度调峰试验

燃煤锅炉深度调峰运行状况下,由于炉膛火焰充满度降低,燃烧稳定性下降,易出现水动力特性不稳定、热负荷分布不均等问题,炉膛火焰温度场的分布及燃烧状态的监测对机组的安全性、经济性有着重要意义。本文以某台超临界660 MW机组深度调峰试验为例,利用双色光谱测量技术对炉膛火焰温度场进行测量,研究主要运行参数变化对燃烧器喷口温度场分布的影响。结果表明:该方法可以及时、准确地测量炉膛火焰温度场,有利于指导深度调峰下的精细化燃烧调整试验,进一步挖掘锅炉深度调峰能力;通过精细化运行调整,本次试验机组锅炉热效率在低负荷运行工况下保持在92%~94%之间,机组经济性无明显下降,安全性、经济性和环保性各项指标良好,可以保证锅炉高效、低污染燃烧。

某超临界600 MW机组直流锅炉深度调峰实践

为提高电网调峰和新能源消纳能力,燃煤火电机组开展深度调峰已成为必然趋势。本文以某台拟开展深度调峰的超临界600 MW机组直流锅炉为例,通过锅炉燃烧器结构稳燃分析,风、粉均衡调整,以及水动力特性分析,结合对深度调峰炉内燃烧过程关键参数的安全约束,在无设备改造的前提下,实现了锅炉在无助燃方式下调峰至20%额定负荷的预期目标,为同类型深度调峰锅炉提供了借鉴。

“双碳”目标下火电机组故障及应对措施综述

“双碳”目标下,火电机组实施了一系列的改造,随着火电机组节能降耗各项措施的实施、大流量供热和工业抽汽改造、灵活性运行以及远距离输电采用交流串补和特高压直流输电技术,汽轮机和辅机设备安全可靠性问题日益突出。基于现场案例和经验,系统归纳总结机组运行中主辅机设备存在的轴系振动、转子裂纹和转动部件脱落、汽轮机长叶片振动和腐蚀、进汽阀门卡涩和振动等故障的机理和特征。针对这些故障给出相应的应对措施,为保障当前形势下火电机组安全稳定运行提供技术支持。

深度调峰工况下凝结水泵节能优化

火电机组深度调峰工况下,凝结水泵的节能优化研究对提高机组运行的经济性非常关键。本文分别以某330 MW"一机两泵"和"一机一泵"2种布置的供热机组所配套的凝结水泵为研究对象,采用Ebsilon软件进行建模,模拟计算机组在正常运行和深度调峰工况下的运行状况,分析了凝结水泵的流量特性和功耗特性,提出了增设1台小流量凝结水泵的节能优化方案,并且从经济性和可行性方面进行了论证。结果表明:在机组深度调峰工况下,原有凝结水泵及配套电动机系统效率低,功耗大,影响机组的安全经济运行;增设1台小凝结水泵的平均功耗比原凝结水泵耗功小,且经济可行,实际可操作。

大功率机组一次调频参数优化研究

大功率机组一次调频参数是影响自身调频动态稳定与维持电网频率稳定的关键因素。建立以国家电网一次调频标准、电网稳定的必要能量平衡条件以及机组自身稳定的必要条件为约束,以总煤耗量以及总污染排放最低为目标函数的最优化模型,采用遗传算法求解各个机组实时最佳速度不等率。选取12台机组,并采用实际运行数据进行仿真测试,结果表明此算法可以保证机组快速完成一次调频任务,并且经济性最佳。对于深度调峰机组,需适当突破电网一次调频标准的约束进行设置。本方法对电网系统机组优化速度不等率以及保证电网调频的快速性和经济性具有重要参考价值。