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三、各类机组深度调峰能力试验研究
1.不投油最低稳燃能力试验
锅炉厂所给定的锅炉最低稳燃负荷,因煤种、锅炉形式、机组容量不同有所差异,以东北地区为例,其烟煤和褐煤较丰富,且东北区域内的锅炉大多为哈锅生产,按锅炉厂给定的锅炉最低稳燃负荷大致为:200MW45%BMCR;300MW(350 MW )35%BMCR;600MW以上30%BMCR。折合成机组额定负荷后,约增加5%,即200MW50%ECR(经济连续蒸发量);300MW(350 MW )40% ECR;600MW以上35% ECR。循环流化床锅炉为35% ECR。由于在试验中燃用设计煤种,表1为最近几年大型锅炉最低稳燃负荷试验结果。考核试验结果表明,在设计煤种条件下,全部机组的调峰能力均能达到制造厂给定值,但考虑到实际运行时的煤质多变,在核定机组实际调峰负荷时,均给以一定的余量,研究表明,这一余量是偏大的。
2.低于锅炉最低稳燃负荷调峰试验
我国一次能源消费结构中占主导地位的格局将长期保持不变。一般电力弹性系数大于1,也就是经济增长10%,电力增长要大于10%。按照现有规模,电力增长10%,需增加装机容量约9000万千瓦,相当于投产5座三峡电站,或50座大亚湾核电站,这个容量值依靠水电、核电很难实现,但风电却独具优势。除水电外,目前风力发电是技术最成熟、成本最低的可再生能源发电方式,据估计,随着成本的不断降低,以及环境压力的不断加大,中国风电装机超出预期的可能性非常大。90年代后新投产的汽轮机均采用引进技术,末级动叶片均采用三维设计,根部反动度均大于0.25,且为自带围带和拉金的整圈连接结构,具备30%BMCR下长期稳定运行的能力,只有早期投产的200MW机组由于设计年代较早,虽经过通流改造,但深度调峰能力较弱,主要受末级动叶片水蚀和颤振的限制,东北地区早期200MW汽轮机末级动叶片基本采用710mm 叶片,图2为710mm动叶片实测的动应力与负荷的关系曲线,从图中可以看出,当机组负荷在35~65MW期间,动应力明显增加,发生了颤振,当机组负荷大于65MW后,动应力明显下降,因此,早期200MW汽轮机具备40%BMCR长期稳定运行能力。表2为不同机组锅炉不投油最低稳燃负荷结果及调整后最小负荷。
由表1可以看出,锅炉不投油助燃而稳定燃烧对应的最低发热量为褐煤,其原因在于,经制粉系统干燥后,水分很高的褐煤的发热量几乎成倍增长,而水分较低的烟煤、贫煤和无烟煤干燥后,煤粉干燥无灰基的发热量变化不大。
但近年来,部分地区煤炭资源日渐枯竭,煤价连年大幅攀升,发电企业为降低成本,经常直接燃用或混配偏离设计的煤种,增加了低负荷运行的风险。尤其是超临界锅炉当煤种频繁变化、混合不均时水煤比容易发生大幅度变化,致使主、再热汽温大幅波动,水冷壁甚至出现超温状况,严重时在低负荷下难以稳定运行,因此,应加强低负荷下配煤技术的研究,确保锅炉在低负荷下安全稳定运行。
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