本發(fā)明涉及燃煤電站鍋爐，尤其是涉及一種亞臨界機(jī)組快速升負(fù)荷系統(tǒng)及其升負(fù)荷方法。

背景技術(shù)：

1、在能源轉(zhuǎn)型的推動(dòng)下，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)成為必然趨勢。盡管新能源發(fā)展迅速，但因其自身特性，缺乏調(diào)節(jié)能力的電源比重逐漸增高，這使得電網(wǎng)靈活性資源緊缺問題日益凸顯。在當(dāng)前的電力供應(yīng)體系中，煤電憑借其技術(shù)成熟、可靠性高、調(diào)節(jié)性能相對(duì)較好等優(yōu)勢，成為了短期內(nèi)唯一具備大規(guī)模經(jīng)濟(jì)化深度調(diào)峰能力的靈活性資源。亞臨界機(jī)組則作為煤電的重要組成部分。

2、目前，為提升亞臨界機(jī)組的升負(fù)荷速率，行業(yè)內(nèi)主要采用技術(shù)手段。其一，dcs控制邏輯優(yōu)化，通過對(duì)機(jī)組集散控制系統(tǒng)(dcs)的控制邏輯進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，挖掘機(jī)組自身潛力的方法。通過合理優(yōu)化控制參數(shù)和控制策略，在一定程度上能夠提高機(jī)組對(duì)負(fù)荷變化的響應(yīng)速度。其二，部分煤電機(jī)組采用在鍋爐設(shè)置獨(dú)立煤粉儲(chǔ)倉的技術(shù)方案。該方案通過提前儲(chǔ)存合格煤粉，在機(jī)組需要升負(fù)荷時(shí)，能夠快速將煤粉輸送至爐膛，有效解決了磨煤機(jī)研磨遲延的問題，進(jìn)而提升了機(jī)組的調(diào)峰速率。其三，還有部分機(jī)組采用與熔鹽儲(chǔ)能耦合的方式。利用熔鹽儲(chǔ)能系統(tǒng)的儲(chǔ)能特性，在機(jī)組負(fù)荷較低時(shí)儲(chǔ)存能量，在需要升負(fù)荷時(shí)釋放能量，為機(jī)組提供額外的動(dòng)力支持，實(shí)現(xiàn)機(jī)組靈活調(diào)峰能力的提升。

3、然而，雖然在提升亞臨界機(jī)組升負(fù)荷速率方面具有一定成效，但仍存在以下問題：

4、1)對(duì)于dcs控制邏輯優(yōu)化，其提升效果受到機(jī)組熱力系統(tǒng)物理特性的制約。無論如何優(yōu)化控制邏輯，都難以突破機(jī)組固有物理特性的限制，無法滿足未來電網(wǎng)對(duì)調(diào)峰速率日益增長的需求。

5、2)從結(jié)構(gòu)入手在鍋爐設(shè)置獨(dú)立煤粉儲(chǔ)倉，雖然從燃燒側(cè)解決了磨煤機(jī)研磨遲延的問題，但對(duì)于亞臨界機(jī)組而言，仍然存在帶來嚴(yán)重的消防安全隱患，一旦發(fā)生煤粉泄漏或爆炸，將對(duì)機(jī)組的安全運(yùn)行造成極大威脅；此外，制約機(jī)組快速升負(fù)荷安全的核心是受熱面的金屬溫度變化速率問題，由受熱面工質(zhì)側(cè)和煙氣側(cè)傳熱共同決定，因此，需要兩側(cè)決定要素的變化速率相互協(xié)調(diào)，單一依賴獨(dú)立粉倉的設(shè)計(jì)不能解決受熱面壁溫變化劇烈影響金屬材質(zhì)壽命的問題。

6、3)而熔鹽儲(chǔ)能與火電機(jī)組耦合調(diào)峰技術(shù)，雖然能有效提升機(jī)組的靈活調(diào)峰能力，但其技術(shù)總價(jià)極高。從建設(shè)成本到運(yùn)行維護(hù)成本，都使得該技術(shù)在大規(guī)模推廣應(yīng)用時(shí)面臨巨大的經(jīng)濟(jì)壓力，難以廣泛普及。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種亞臨界機(jī)組快速升負(fù)荷系統(tǒng)及其升負(fù)荷方法，以緩解現(xiàn)有技術(shù)中存在的dcs控制邏輯無法更改物理特性、獨(dú)立煤粉儲(chǔ)倉易爆炸的技術(shù)問題。

2、本發(fā)明提供的一種亞臨界機(jī)組快速升負(fù)荷系統(tǒng)，包括：相連的燃煤電站鍋爐和制粉裝置；

3、燃煤電站鍋爐包括爐膛和省煤器，爐膛直接連接有燃燒組件，燃燒組件由上至下依次設(shè)置有高位燃燒器、主燃燒器和低位燃燒器；爐膛尾煙道下部設(shè)置省煤器，省煤器的入口煙道連通有爐外燃燒裝置；

4、制粉裝置包括煤斗、給煤機(jī)、磨煤機(jī)、煤粉分離器、回粉儲(chǔ)存斗和給回粉機(jī)；

5、煤斗布置在磨煤機(jī)的上方，給煤機(jī)的進(jìn)料口與煤斗出料口對(duì)接，給煤機(jī)的出料口與磨煤機(jī)連接；

6、磨煤機(jī)上的第一出口粉管與煤粉分離器連通，煤粉分離器上的第二出口粉管與主燃燒器連通，煤粉分離器上的回粉主管與磨煤機(jī)連通；煤粉分離器上的回粉支管與回粉儲(chǔ)存斗連通，給回粉機(jī)的進(jìn)料口與回粉儲(chǔ)存斗出料口對(duì)接，給回粉機(jī)的出料口與磨煤機(jī)連接。

7、進(jìn)一步地，回粉主管上設(shè)置有主管調(diào)節(jié)擋板，回粉支管上設(shè)置有支管調(diào)節(jié)擋板；主管調(diào)節(jié)擋板和支管調(diào)節(jié)擋板均用于調(diào)節(jié)回粉流量。

8、進(jìn)一步地，給煤機(jī)的出料口與磨煤機(jī)連接的管路和回粉機(jī)的出料口與磨煤機(jī)連接的管路上均設(shè)置有關(guān)斷擋板，關(guān)斷擋板用于控制送入磨煤機(jī)的原料。

9、進(jìn)一步地，主燃燒器位于爐膛中部與第二出口粉管連通，主燃燒器用于為機(jī)組提供基礎(chǔ)燃燒；低位燃燒器和高位燃燒器布置于主燃燒器上下兩側(cè)，低位燃燒器和高位燃燒器連通燃料輸送管道，用于調(diào)整火焰中心高度和制粉延遲時(shí)的燃料供應(yīng)。

10、進(jìn)一步地，主燃燒器為多層燃燒器，每層燃燒器均與一條第二出口粉管連通，用于控制各層燃燒器的煤粉供給量。

11、進(jìn)一步地，低位燃燒器和高位燃燒器的燃料輸送管道上均設(shè)置有快速切斷閥和流量調(diào)節(jié)閥，快速切斷閥和流量調(diào)節(jié)閥用于控制燃油或燃?xì)獾墓┙o。

12、進(jìn)一步地，爐外燃燒裝置包括獨(dú)立的燃燒室，燃燒室的燃燒器采用旋流燃燒器，旋流燃燒器的燃料入口與燃油或燃?xì)夤?yīng)管道連接；爐外燃燒裝置用于使煙氣均勻進(jìn)入省煤器的入口煙道，加強(qiáng)省煤器的出口介質(zhì)溫度。

13、進(jìn)一步地，回粉機(jī)為皮帶稱重給料機(jī)，回粉機(jī)的皮帶表面設(shè)置有防滑紋，回粉機(jī)的皮帶兩側(cè)設(shè)置有擋邊，用于防止回粉在輸送過程中滑落。

14、本發(fā)明還提供一種亞臨界機(jī)組快速升負(fù)荷方法，包括以下步驟：

15、步驟1、亞臨界機(jī)組在接收到升負(fù)荷指令后，高加給水旁路開啟，爐外燃燒裝置運(yùn)行，爐外燃燒裝置的投入原料量根據(jù)省煤器出口介質(zhì)調(diào)整；

16、步驟2、低位燃燒器或高位燃燒器接收燃油或燃?xì)膺\(yùn)行，低位燃燒器提供負(fù)荷對(duì)應(yīng)的燃料增量；對(duì)于汽溫未達(dá)到預(yù)設(shè)值的機(jī)組，根據(jù)機(jī)組汽溫特性，運(yùn)行高位燃燒器；

17、同時(shí)，主燃燒器的出力粉量按照分?jǐn)偡ㄟM(jìn)行分?jǐn)偅ッ簷C(jī)的出力增量根據(jù)負(fù)荷確定，給煤優(yōu)先使用回粉儲(chǔ)存斗的存煤；

18、步驟3、從磨煤機(jī)給煤增加指令到所述磨煤機(jī)出口粉量穩(wěn)定增加時(shí)，退出低位燃燒器，和/或，高位燃燒器燃燒；

19、步驟4、關(guān)閉高加給水旁路后再關(guān)閉所述爐外燃燒裝置；

20、步驟5、制粉裝置中的給煤量由回粉儲(chǔ)存斗供應(yīng)切換為煤斗供應(yīng)；

21、步驟6、機(jī)組升負(fù)荷結(jié)束，負(fù)荷穩(wěn)定，從制粉裝置中的回粉支管分流回粉到回粉儲(chǔ)存斗至設(shè)計(jì)值，等待下一次磨煤機(jī)出力。

22、進(jìn)一步地，步驟2中的分?jǐn)偡橹魅紵髦械南聦尤紵鹘o粉增量大于上層燃燒器給粉增量，即δfa＞δfb＞δfc＞δfd＞δfe；其中，δ表示增量，f表示燃燒層燃料量；

23、同時(shí)，磨煤機(jī)投入原料量不超過額定投入原料量，即投入原料量達(dá)到額定值的不參與燃料增量分?jǐn)偅回?fù)荷增長后期，總?cè)剂显隽靠鄢臀蝗紵骰蚋呶蝗紵魉萌剂希?/p>

24、當(dāng)機(jī)組負(fù)荷停止增長后，磨煤機(jī)投入原料量均勻分配。

25、有益效果：

26、本發(fā)明提供了一種亞臨界機(jī)組快速升負(fù)荷系統(tǒng)及其升負(fù)荷方法，包括相連的燃煤電站鍋爐和制粉裝置；燃煤電站鍋爐包括爐膛和省煤器，爐膛直接連接有燃燒組件，燃燒組件由上至下依次設(shè)置有高位燃燒器、主燃燒器和低位燃燒器；爐膛尾煙道下部設(shè)置省煤器，省煤器的入口煙道連通有爐外燃燒裝置；制粉裝置包括煤斗、給煤機(jī)、磨煤機(jī)、煤粉分離器、回粉儲(chǔ)存斗和給回粉機(jī)；煤斗布置在磨煤機(jī)的上方，給煤機(jī)的進(jìn)料口與煤斗出料口對(duì)接，給煤機(jī)的出料口與磨煤機(jī)連接；磨煤機(jī)上的第一出口粉管與煤粉分離器連通，煤粉分離器上的第二出口粉管與主燃燒器連通，煤粉分離器上的回粉主管與磨煤機(jī)連通；煤粉分離器上的回粉支管與回粉儲(chǔ)存斗連通，給回粉機(jī)的進(jìn)料口與回粉儲(chǔ)存斗出料口對(duì)接，給回粉機(jī)的出料口與磨煤機(jī)連接。

27、本發(fā)明通過設(shè)置低位燃燒器和高位燃燒器，采用燃油或燃?xì)庾鳛槿剂?，能?shí)現(xiàn)燃料的快速投入，彌補(bǔ)磨煤機(jī)的制粉遲延，避免設(shè)置獨(dú)立煤粉儲(chǔ)倉發(fā)生爆炸，且可快速調(diào)整火焰中心高度，使機(jī)組能迅速響應(yīng)負(fù)荷變化指令，大幅提升負(fù)荷速率。設(shè)置爐外燃燒裝置保證省煤器出口介質(zhì)溫度、爐膛火焰中心可調(diào)，兼顧了機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性與安全性；系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)考慮了制約汽包鍋爐升負(fù)荷速率的核心要素，保證機(jī)組在升負(fù)荷時(shí)受熱面的安全。通過制粉裝置存儲(chǔ)細(xì)小煤粒進(jìn)入磨煤機(jī)入口實(shí)現(xiàn)快速提升磨制粉裝置的響應(yīng)速度，減少快速性燃料的使用量或因避免了使用儲(chǔ)存煤粉的系統(tǒng)而提升了系統(tǒng)的安全性；

28、此外，本發(fā)明基于現(xiàn)有機(jī)組系統(tǒng)自身進(jìn)行改進(jìn)，與熔鹽儲(chǔ)能系統(tǒng)相比費(fèi)用極大減少。