[实用新型]一种超临界锅炉灵活性调峰系统

说明书

本实用新型公开了一种超临界锅炉灵活性调峰系统，蒸汽炉水加热器的冷进口分别与省煤器出口总管出口、水冷壁下集箱连通，蒸汽煤粉加热器设置于一次风煤粉管道上；热蒸汽抽取管道的入口与出口分别与再热热段蒸汽母管、蒸汽炉水加热器的热进口连通，蒸汽炉水加热器的热出口与蒸汽煤粉加热器的热进口连接，蒸汽煤粉加热器的热出口连接有乏蒸汽管道。本实用新型克服了超临界锅炉超低负荷运行时转湿态负荷较高的问题。在机组处于超低负荷运行，锅炉须转湿态运行的工况下，对省煤器出口至水冷壁下集箱的炉水进行加热，改善煤粉的着火环境、在降负荷过程中推迟转湿态；蒸汽加热一次风煤粉气流，提高煤粉气流温度降低煤粉着火热、改善燃烧稳定性。

技术领域

本实用新型属于超临界锅炉灵活性调峰综合改造技术领域，涉及一种超临界锅炉灵活性调峰系统。

背景技术

大力发展新能源是能源发展的方向，是加快推进生态文明建设的要求。近年来，新能源、核电持续快速发展，装机和发电量逐年大幅增长。随着能源结构调整，清洁能源加快发展，局部地区电网在冬季采暖期调峰能力不足，造成新能源消纳困难，部分地区弃风、弃光、弃水问题突出。进一步挖掘占发电量主体地位的传统燃煤机组的深度调峰能力，是当前缓解新能源消纳困境最便捷、快速和有效的手段。

大型火电机组，特别是超(超)临界火电机组，参与宽负荷深度调峰，使得机组锅炉及相关主辅设备经常处于较低负荷和较大的负荷变化率条件，同时要求机组有更低的负荷限值。这种极低负荷运行需求、大的负荷变化率，直接影响机组的安全性、经济性，可能造成如下问题：

1)锅炉燃烧稳定性差、系统运行安全经济性降低。大型火电机组锅炉的最低稳燃负荷设计值一般在30％～40％BMCR，出于安全运行需要，电厂控制的最低稳燃负荷均在40％BMCR以上。深度调峰运行时，锅炉燃烧工况低于原设计的最低稳燃负荷，炉膛温度水平急剧下降、煤粉着火稳定性差，存在炉膛灭火打炮的重大隐患。在锅炉启停炉和极低负荷条件下运行，锅炉需要投油助燃、煤粉着火燃尽变差可能引起尾部二次燃烧、电除尘爆燃和脱硫浆液中毒等事故，系统长周期运行的安全经济性明显降低。

2)水冷壁和受热面烟温壁温偏差增大、水动力安全性降低、主再热汽温不足。机组深度调峰状态下，入炉燃料量减少，一次风粉不均匀性的影响更加凸显，烟温偏差增大、汽压降低、水动力不足或变化剧烈以及燃烧与汽水系统难以协调等原因导致水冷壁和受热面金属容易发生超温，加上长期低负荷运行锅炉及受热面吹灰受限导致机组受热面超温，主、再热蒸汽温度失调、达不到设计值，水冷壁及受热面超温爆管及炉膛掉焦砸坏水冷壁等风险增大，对超(超)临界机组更可能加剧汽水侧氧化皮的生成和剥落，对机组运行安全性造成较大威胁。

3)威胁汽轮机安全经济运行。机组深度调峰和快速变负荷运行时，汽轮机长期运行在小流量低负荷工况，这将使得汽轮机通流部件内部流场变得异常复杂，严重偏离设计情况，从而易导致缸体和转子热变形、叶片高周疲劳、低压末级叶片水蚀等问题，严重缩短汽轮机寿命和影响机组的经济性能，威胁到汽轮机安全运行。

4)影响机组关键部件长周期安全运行。机组深度调峰和快速变负荷运行时，汽包或汽水分离器、联箱、四大管道、锅炉管、主要阀门、汽轮机转子、汽缸、发电机转子等机组关键部件的应力水平大大提升、疲劳损伤及寿命损伤加剧，影响机组的运行安全性。亟待开展深度调峰时的机组关键部件的分析检验监测研究及安全性分析评价。

5)机组AGC负荷变化速率响应能力不足。当前大型燃煤发电机组锅炉燃烧控制和汽水系统调节的特性，决定大型锅炉燃烧系统及汽水系统的协调控制呈现大惯性的调节控制特性，受限于环保法规的限制，低氮燃烧方式的普遍采用进一步降低了锅炉燃烧及汽水系统调节的灵活性和变负荷响应的速度。如何通过优化燃烧系统和汽水系统大范围变负荷条件下的协调控制，在保证机组安全经济运行和环保指标的条件下，提高机组AGC快速相应能力也是当前需要解决的重要问题。