沈利，徐书德，关键，卢泓樾，裘立春

(1.浙江浙能技术研究院有限公司，杭州　310003; 2.浙江浙能兰溪发电有限责任公司，浙江　金华　321100)

超临界大容量火电机组深度调峰对燃煤锅炉的影响

沈利1，徐书德2，关键1，卢泓樾2，裘立春1

(1.浙江浙能技术研究院有限公司，杭州310003; 2.浙江浙能兰溪发电有限责任公司，浙江金华321100)

针对超临界大容量火电机组参与调峰的实际情况，从机组的安全性、经济性和环保性等三方面分析了机组在深度调峰时对燃煤锅炉的影响因素，并针对可能出现的问题提出了一些相应的对策。实践表明:综合考虑锅炉低负荷时稳燃性能、水动力的稳定性、防止管壁超温和尾部受热面腐蚀等影响后，才能实现电网对这类机组参与调峰的要求。

燃煤锅炉;调峰;稳燃

近年来越来越多的超临界大容量火电机组参与负荷调峰，使得大容量机组经常处于低负荷运行，而且低负荷的限值更低，因此影响机组的安全性和经济性。笔者主要讨论机组在深度调峰状况下对燃煤锅炉主要设备的影响，并提出一些相应的应对措施。

1　对安全性的影响

1.1锅炉燃烧稳定性

对于设计为烟煤的锅炉最低稳燃负荷，一般均在30%BMCR，大致相当于33%的额定负荷;但是从运行的安全性角度出发，电厂控制的最低稳燃负荷一般在40%额定负荷，有的控制在50%额定负荷。深度调峰运行时，锅炉的燃烧工况远低于最低稳定运行负荷，炉膛温度下降，煤粉着火困难，火焰稳定性差，易熄火，存在炉膛灭火放炮的重大隐患。

锅炉燃烧的稳定性与锅炉形式、燃烧器结构、煤种、磨煤机性能等因素有关［1］，因此对于煤粉燃烧稳定性应包括降低煤粉着火热和加强着火供热。具体的稳燃措施为:(1)采用新型低负荷稳燃燃烧器;(2)适当降低一次风速;(3)提高一次风中煤粉质量分数;(4)提高煤粉细度;(5)提高磨煤机出口温度;(6)提高各燃烧器风粉分配均匀性;(7)采用集中火嘴(对于对冲燃烧锅炉，应采用中层或下层2台磨煤机对冲运行)［2］。1.2氧化皮加剧生成和剥落

机组深度调峰时不仅影响机组燃烧的安全性，而且影响机组汽水系统运行的安全性。机组极低负荷运行可能引起超临界锅炉汽水管路中的氧化皮加剧生成和剥落。

改进措施为:(1)运行中尽量降低火焰中心，以防金属壁温超温;(2)负荷中严格控制主、再热汽温的大幅波动，10 min内控制在30 K以内; (3)减温水使用平稳，避免大幅开启或关小减温水量导致主蒸汽和再热蒸汽温度大幅波动及过热器、再热器管壁温剧变引起氧化皮脱落;(4)控制启停炉时的升温升压率(＜1 K/min);(5)吹灰后必须充分疏水，避免蒸汽吹灰过程中蒸汽带水导致受热面急剧降温;(6)启动时进行冲洗;(7)加强检查，及时清理，及时换管。

1.3管壁温度不均匀和易超温

长时间低负荷运行期间，锅炉由于汽压降低、水动力不足等原因导致水冷壁容易发生超温，加上长期不吹灰将导致燃烧调整困难，同时受热面容易出现热偏差，导致机组受热面超温，主蒸汽和再热蒸汽温度失调，炉膛掉焦砸坏水冷壁等风险增大［3］。

对于超临界机组，湿态(二相介质的再循环模式运行)至干态运行(单相介质的直流运行)的转化点为25%～27%BMCR。在该转换点附近运行，容易产生机组管壁超温等问题。

改进措施为:(1)通过减温水调节热偏差; (2)低负荷时燃烧调整;(3)严格控制煤水比。

1.4尾部烟道和尾部受热面

锅炉在低负荷下运行时间长、负荷低、炉温低、燃烧不完全，加之烟气流速低，使含有可燃物的飞灰易在对流烟道内积存，同时烟气中有较多的过剩氧，为发生烟道再燃烧创造了条件。

低负荷调峰过程中负荷经常变化，锅炉的排烟温度、空气预热器壁温和尾部烟速波动均较大，排烟温度及尾部受热面壁温、烟气流速也随之下降，导致尾部受热面的积灰和腐蚀加剧;同时锅炉在低负荷运行时，空气过量系数大，会生成更多的SO3，导致腐蚀进一步加剧［1］。冬季低负荷工况，排烟温度更低，容易发生空气预热器腐蚀和堵塞。

2　对经济性的影响

2.1对锅炉效率的影响

锅炉在深度调峰后，负荷系数降到较低，导致超临界高效机组运行在高压机组模式下，效率大为降低。炉膛温度下降，引起不完全燃烧增加，锅炉效率下降。深度调峰时，低负荷状况下氧量加大运行，排烟热损失也会有所增加;同时负荷在极低环境下不具备吹灰条件，也影响锅炉效率。

具体措施有:(1)增加对外供热，以增加锅炉蒸发量应对低负荷(但要注意过热器、再热器不得超温);(2)适当降低过量空气系数。

2.2主汽温、再热汽温降低

随着锅炉负荷降低，主汽温、再热汽温达不到设计值，影响锅炉经济性。若采用变压运行方式，虽可在较宽的负荷范围内保持汽温稳定，但深度调峰后，当负荷低到一定程度时，仍会出现汽温随负荷下降而下降的情况［1］。

具体措施有:(1)适当增加过剩空气系数; (2)采取上位燃烧器运行;(3)适当减少煤粉细度;(4)适当增加对外供热量。

2.3对辅机的影响

深度调峰时机组低负荷运行，各辅机设备偏离设计工况，直接影响辅机的做功效率，增大了供电煤耗、厂用电率;同时，辅机的电动机功率因数减小，导致电动机损耗相对增加，也增加厂用电率。锅炉排烟温度更低容易发生空气预热器腐蚀堵塞，风烟系统阻力增大会影响机组的经济性。

低负荷运行不仅对经济性影响，也会造成安全方面的风险，例如锅炉风机负荷过低，可能带来风机的抢风和失速，进而发生喘振、跳闸。

具体措施有:(1)风机等辅机单列运行(需注意MFT安全性);(2)磨煤机集中或对称投入运行;(3)可考虑风机电动机变频运行;(4)适当增加对外供热量。

3　对环保性的影响

3.1对电除尘器除尘及脱硝的影响

深度调峰时机组低负荷运行，烟气温度降低，静电除尘器随着烟气温度的降低而除尘效率提高;但是当负荷降低到一定极限后，除尘器内烟气温度低于烟气露点时，腐蚀性物质会腐蚀除尘器的内部设备，影响设备正常运行。

低负荷时，脱硝装置入口的烟温降低，低到一定程度后脱硝设施退出运行，因而在低负荷情况下会导致氮氧化物超标运行，无法满足环保要求;同时，由于脱硝系统的催化剂对运行环境有严格的要求，长期低负荷运行，锅炉排烟温度低会造成催化剂的使用寿命大幅缩短。

具体措施有:(1)燃烧调整适当提高烟温; (2)通过设备改造适当提高省煤器出口烟温，包括省煤器烟气侧旁路、省煤器水侧旁路、分级省煤器等［4］;(3)适当增加对外供热量。

3.2对脱硫的影响

在低负荷过程中，锅炉的不完全燃烧会增加，应重视考虑低负荷时对脱硫的影响，需要进行脱硫浆液和脱硫石膏的取样和成分分析。如果进行投油稳燃，可能造成对脱硫浆液的中毒。

具体措施有:(1)通过燃烧调整尽可能保证无油稳燃;(2)脱硫浆液及时取样跟踪分析。

4　结语

锅炉在进行深度调峰低负荷运行时，电厂的低负荷受限主要取决于锅炉侧，而锅炉的低负荷限值又是主要取决于低负荷稳燃和水动力运行可靠性，因此会对锅炉侧包括经济性、安全性和环保性等方面产生影响。根据锅炉运行可能出现的问题，应综合考虑各方面的相互影响，以保证机组能够安全可靠运行，更好地适应机组深度调峰的需求。

［1］楚玉萍.锅炉低负荷运行中常见问题及对策［J］.机电信息，2011(36):114-115.

［2］李凤瑞，郭为.大型燃煤锅炉的低负荷稳燃综述［J］.吉林电力，2001(2):30-32.

［3］张莉，刘亚琴，吕立霞，等.蒸汽锅炉低负荷运行对水动力可靠性的影响［J］.大连大学学报，2005，26(2):20-23.

［4］蒋妮娜，吴其荣，赵伟俊，等.火电厂低负荷脱硝研究［J］.能源与环境，2014(4):76-78.

Effects of Deep Participation in Peak Regulation on the Coal-fired Boiler of a Supercritical High-capacity Thermal Power Unit

Shen Li1，Xu Shude2，Guan Jian1，Lu Hongyue2，Qiu Lichun1
(1.Zhejiang Energy Group R＆D Co.，Ltd.，Hangzhou 310003，China; 2.Zhejiang Energy Lanxi Power Generation Co.，Ltd.，Jinhua 321100，Zhejiang Province，China)

In the light ofactual situation that supercritical power units have to take part in peak regulation，influence factors on the coal-fired boiler are analyzed from the aspects of security，economy and environmental protection during deep participating in peak regulation of the unit，to which countermeasures are put forward for possible problems.Practices indicate that the peak regulation requirements can be satisfied only after following problems are comprehensively considered，such as the boiler's low-load combustion stability，hydrodynamic stability，prevention of tube wall overheating and corrosion of tail heating surfaces，etc.

coal-fired boiler;peak regulation;combustion stabilization

TK227

A

1671-086X(2016)01-0021-03

2015-07-24

沈利(1985—)，男，工程师，主要从事火力发电厂技术服务和试验研究工作。

E-mail:shen8570@163.com