660MW超临界机组锅炉节能研究

摘 要：超临界火电机组具有显著的节能和改善环境的效果，是未来火电建设的趋势。本文从超临界机组锅炉运行现状出发，针对超临界660MW超临界机组投产后的关键节能技术进行应用研究，提出了重视主辅设备选型、提高锅炉燃烧效率、降低锅炉排烟温度、变压运行等节能方案，为相关企业的节能降耗提供可借鉴的经验和参考。

关键词：60MW;超临界机组;锅炉;节能优化

0.前言

随着工业化进程的加快，电力行业起着越来越关键的作用，我国火力发电机组装机容量逐年增加，资源约束日趋强化，节能减排势在必行。其中超临界机组是我国目前发展较快的洁净煤发电技术之一，在增加电力供应、提高能源效率和保护环境等方面具有很大的优势。火电厂超超临界机组和超临界机组指的是锅炉内水蒸汽参数达到或超过临界压力以上的机组。炉内工质压力低于这个压力就叫亚临界锅炉，大于这个压力就是超临界锅炉，25MPa以上的称为超超临界。

1.超临界机组锅炉运行现状

我国虽然已经发展了水电、风电、太阳能等多种能源，但到目前为止，仍然以煤为主。煤炭的燃烧不仅消耗了自然资源，更是直接带来了严重的空气污染。超临界火力发电技术正是为了解决发电能源问题而出现的新技术，随着国家对环境空气质量要求的提高，很多大型火电机组的排放量已经不能适应新的环境质量标准，技术改进是大势所趋。国电电力大连庄河发电厂的两台660MW超临界机组已投产多年，随着技术的进步，该机组在锅炉燃烧效率、锅炉排烟温度、机组负荷调节方面都有很大的优化空间。在节能降耗的大环境下，需要对两台机组的经济性进行进一步提升。

2.影响锅炉经济运行的因素

（1）锅炉效率低于设计值。我厂两台660MW超临界机组锅炉在100%负荷工况下的热效率仅为88.1%左右，75%负荷工况下锅炉热效率为88.5%，远远小于设计值93.87%。

（2）锅炉排烟温度高。实验表明，我厂两台660MW超临界机组锅炉在300MW及以上负荷状态下，锅炉排烟平均温度接近145℃左右，高于锅炉设计排烟温度128℃。锅炉排烟温度高是造成排烟热损失偏大的主要原因。

（3）锅炉飞灰含碳和大渣含碳量忽高忽低，不稳定。

（4）锅炉制粉系统出力不足，制粉单耗偏高。

（5）蒸汽吹灰周期控制不合理，蒸汽吹灰对锅炉受热面管排存在一定吹损减薄现象。

（6）脱硝喷氨量自动控制不合理，导致空预器堵塞阻力增大问题。

（7）锅炉分级配风时，未能正确处理低氮燃烧与煤粉燃烬度之间的矛盾问题。发电厂过度强调低氮燃烧，导致锅炉氧量过低，氮氧化物生成量减少的同时，造成锅炉燃烧效率大幅度降低。

（8）在旋流燃烧器的内、外二次风和调风盘的开度控制方面，未能正确处理增大旋流强度和减少燃烧器阻力之间的矛盾问题。 到目前为止未有调整优化锅炉燃烧器的配风方案，无法找到影响锅炉飞灰可燃物忽高忽低不稳定的根本原因。

3.机组锅炉节能优化方案

3.1重视主辅设备选型

机组的运行性能不仅取决于机组本身的制造和安装质量，更与机组的设计和选型息息相关。为了进一步提高机组运行效率、改善环境、优化火电装机结构，在主辅设备选型时必须支持并全力推进大型超临界机组的国产化，研发和推广洁净煤技术。不同产地的煤具有不同的质量，电厂主辅设备选型首先要考虑煤质条件，从理论上理清煤质结渣结焦、煤质的磨损系数等关键技术参数。另外，还要在锅炉、磨煤机、三大风机、脱硫脱硝方式控制方式等方面进行综合分析和计算，尽量采用新型燃烧技术和燃烧系统优化设计、监控及运行，以设计出符合企业实际情况的设备配置方案，在运行中不断优化。

3.2提高锅炉燃烧效率

锅炉作为机组核心设备之一，是一个十分复杂的系统，其运行效率受到各种因素的影响。提高锅炉热效率是超临界机组锅炉节能的有效手段之一。要达到这个目标，首先应建立锅炉热效率计算模型，例如低位热值和灰分预测模型、飞灰含碳量预测模型、炉膛出口NOx浓度预测模型等，分析锅炉可能存在的热损失，探索锅炉燃烧产物的化学机理，对模型进行多目标优化求解，总结出锅炉热效率的影响因素，提高蒸汽参数，提高循环热效率，最终达到超临界机组锅炉热效率的优化。

3.3 降低锅炉排烟温度

烟气换热器（GGH）是烟气脱硫系统中的主要装置之一，同时也是锅炉节能的关键设备之一。GGH在运行过程中会带走大量的热量，造成排烟温度过高，造成严重的能源浪费。为了降低锅炉排烟温度，可在GGH的位置安装低温低压省煤器，把烟气温度控制在脱硫系统所需的入口温度范围内，并根据天气条件和煤质进行动态调节，回收部分热量用于其它设备的辅助能源。例如为供热机组提供热量、用于海水淡化、或引回本机组汽轮机的回热系统进行回收利用。

3.4机组全变压运行

传统的汽轮机无法及时跟随锅炉的运行变化而变化，调节反应速度慢，使机组的负荷变化不能适应电网调频的要求。采用变凝结水流量的完全变压运行新技术是超临界机组节能运行的最优方式之一。所谓完全变压运行方式是指发电机组在30%-100%TMCR负荷内，汽轮机主汽门和调节汽门全开的一种变压运行方式。采用变凝结水流量调节的变压运行技术，可以很好地跟随快速负荷变化，从而与电网调频要求相适应，由凝结水调节负荷转为由锅炉给水调节和燃烧量调节负荷，实现机组的完全变压运行，提高机组运行的经济性。

结语

660MW超临界机组是国内发电厂较典型的发电机组设备，研究超临界机组主辅设备选型、锅炉燃烧效率、降低锅炉排烟温度、变压运行的优化方式和节能理论与技术，對于提高超临界机组运行效率，降低供电煤耗，减少污染物的排放总量和单位能耗的排放量等方面具有极其重要的意义和实用价值。采用本文的优化方案，对国电电力大连庄河发电厂两台660MW超临界机组超临界燃煤锅炉节能减排实施了一系列的技术优化，机组排烟温度降低约15℃，锅炉效率平均提高2%左右，锅炉出口氮氧化物浓度明显减小，接近同类型机组节能减排的先进水平，大大提高了经济和社会效益。

参考文献：

[1]郝金辉. 龙山电厂600WM锅炉减排系统改造研究[D].华北电力大学，2016.

[2]樊晋元. 超临界机组完全变压运行与节能研究[D].华北电力大学，2013.

[3]赵钦新，郭元亮，史进渊，窦文宇. 锅炉全生命周期安全高效运行和节能减排[J]. 压力容器，2013，30（01）：1-14.

[4]袁登友.300MW机组循环流化床锅炉节能改造[J].中国电力，2013，46（01）：96-98.

作者简介：

李欢，（1992-），男，汉族，籍贯：陕西省渭南市蒲城县，大专，就职单位：公诚管理咨询有限公司。