富氧燃燒提升燃煤火電靈活性技術

       1、技術背景

       為滿足巨大的電力需求，在發展傳統火電、水電和核電的同時，將大力發展風電、太陽能及其他可再生能源。當可再生能源的發電容量在電網中所占比重較大時，其出力的不確定性將對電力系統的調節能力帶來巨大的挑戰，因此，為確保運行過程的供需平衡，需提高電力系統調節能力。對于增加電力系統靈活性的方法初始看來手段很多——如使用燃機、抽水儲能、化學儲能等，但都“難堪大任”，所以電力系統進行靈活性改造的重任落到了燃煤火力發電廠的“肩上”。

       2、技術機理

       富氧燃燒提升燃煤火電靈活性技術采用主動燃燒穩定結構設計與控制方法，利用小空間自穩燃燒方式，避免了原鍋爐煤粉氣流大空間燃燒的諸多限制條件，裝置整體運行安全、穩定、連續，控制簡單、易行。

       3、技術性能

       （1）增強深度調峰能力——在鍋爐深度調峰時，利用氧氣強化煤粉與燃油（天然氣）的燃燒，降低燃料著火溫度，提高燃燒過程溫度，加快反應速度，使煤粉以提前主動燃燒狀態進入爐膛，且不受煤質波動的影響，提高爐膛溫度，保證整個鍋爐煤粉不會因為爐膛熱負荷過低燃燒不穩而熄火，實現鍋爐不停爐超低負荷（最低20%額定負荷）調峰，增強火電機組深度調峰能力。

       （2）提升機組爬坡速度（負荷升降速率）—— 一次風煤粉流在富氧燃燒提升燃煤火電靈活性裝置內提前主動燃燒后進入爐膛，進入爐膛后即開始放熱，因此，完全可以做到斷層投運、錯層投運、斷層+錯層或錯位層投運，實現爐膛燃燒穩定、受熱均勻，避免傳統逐層投運導致的升負荷慢、主蒸汽溫度及壓力不能同步增長或增長較慢等問題，在保證爐內燃燒安全的前提下，可實現增加單位時間內的入爐煤量，確保機組快速提升負荷，大幅提升燃煤火電機組爬坡速率（負荷升降速率）。

       （3）降低鍋爐啟/停時間——一次風煤粉流在富氧燃燒提升燃煤火電靈活性裝置內提前主動燃燒，利用富氧燃燒增加火電靈活性裝置的斷層、錯層斷層+錯層或錯位層布置投運，相當于在爐內安裝了多個點火層，可根據工況需求靈活調整入爐煤量，可實現快速增/減投煤量，確保爐內受熱更為均勻，燃燒穩定，且富氧煤粉火焰延展性好，爐膛火焰充滿度高，從而達到降低鍋爐啟/停時間的目的。

       （4）增強燃料靈活性——利用氧氣強化煤粉揮發份燃燒的同時，強化煤粉中固碳的燃燒——降低煤粉中固碳的著火溫度，提高燃燒過程反應速度，提高燃燒過程溫度，從而實現對燃料揮發份含量不做要求，有效提高鍋爐煤種適應性；同時通過溫度檢測反饋可實現智能調控富氧燃燒提升燃煤火電靈活性裝置參數，確保在任意工況下引燃一次風煤粉，使煤粉以主動燃燒狀態進入爐膛，維持爐膛穩定燃燒，從而實現能夠燃燒煙煤、貧煤、無煙煤以及摻燒生物質能源（秸稈、木屑等）的目的，達到提高機組燃料靈活性的目的。 

       （5）確保SCR裝置高效投運——富氧燃燒提升燃煤火電靈活性技術通過調控燃燒系統微量燃油（或天然氣）、氧氣等參數，利用氧氣強化燃油（或天然氣）燃燒，產生高溫火焰引燃一次風煤粉，確保富氧燃燒提升燃煤火電靈活性裝置內煤粉以提前著火主動燃燒狀態進入爐膛，在維持爐膛穩定燃燒的同時，斷層富氧燃燒提升燃煤火電靈活性裝置的投運（或配合富氧智能煙氣加熱裝置），可有效抬高火焰中心，縮短火焰中心到爐膛出口的距離，從而使煙氣溫度滿足SCR投運要求（≥320℃），全程安全、高效地投運。

       （6）確保鍋爐爐效不降低——富氧燃燒提升燃煤火電靈活性技術采用提前著火、主動燃燒的方式，相對延長了煤粉在爐內的燃燒時間，確保煤粉燃燒充分，降低鍋爐飛灰及大渣含碳量，不增加鍋爐機械不完全燃燒熱損失，不降低爐效；同時利用斷層燃燒（或配合富氧智能煙氣加熱裝置），通過投運頂層燃燒器可有效抬高火焰中心，縮短火焰中心到爐膛出口的距離，避免為提高煙氣溫度而開啟（或安裝）省煤器旁路等措施而導致爐效降低。

       （7）優化熱電機組儲熱裝置——對于熱電機組的靈活性改造，目前通常會采取儲熱裝置方案。在國外的應用中，該方案大多基于電網/熱網小，煤種優質、穩定的基礎上；而國內電網/熱網大，煤質變化大，為保證火電靈活性的連續性，儲熱裝置建設規模應相對增大。富氧燃燒提升燃煤火電靈活性技術可增強機組深度調峰能力，保證火電靈活性調節的連續性，從而優化熱電機組儲熱裝置，縮減其建設規模，降低基建及運行維護成本。 

       4、輔助物料供應

       富氧燃燒提升燃煤火電靈活性技術需少量燃油（燃氣）作為引火能源，運行過程存在一定成本，為此我司開發了小型煤炭分級分質高效利用系統，可利用電廠動力煤在小型煤炭分級分質高效利用系統內熱解產生富氫干餾煤氣及附屬產品，利用富氫煤氣作為電廠常態調峰能源，解決運行過程產生的成本問題；同時富氫煤氣的常態化應用可有效減少電廠CO2排放，另外動力煤熱解產生的附屬產品可直接對外銷售，獲取高額經濟效益。

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