燃煤电厂深度调峰技术及应用

《燃煤电厂深度调峰技术及应用》一书以燃煤电厂深度调峰技术为主线，主要介绍了我国深度调峰相关政策、发展趋势，总结了国内外燃煤电厂深度调峰经验以及锅炉系统、汽轮机、控制系统和环保设施深度调峰关键技术及应用，最后介绍了成套的灵活性改造案例，旨在帮助相关专业技术人员深入了解影响深度调峰效果的各种因素以及明确如何在深度调峰过程中通过改造和运行优化最大程度保障机组的运行效率、运行安全和环保指标，为深度调峰技术选择提供建议，最终为深入推进煤电节能降耗、提升煤电灵活性提供技术支撑。
本书具有政策分析全面、专业分类明确、案例分析实用性强等特点，可供燃煤电厂工程技术人员、生产运行人员及管理人员参考，也可供高等学校能源与动力工程专业及相关专业师生参阅。

朱愉洁，长期从事火电基建调试、设备故障诊断、改造分析、技术监督工作。近5来作为一作者或通讯作者发表能源环保相关科研论文16篇，其中SCI1篇、北大中文核心期刊2篇，中文科技核心期刊1篇，EI4篇；作为主要编写人员参与出版专著1部；获一发明人软件著作权1项，实用新型专利2项，发明专利实审2项。作为主要起草人编制行业标准2项，团体标准2项。 本人作为负责人的项目科研成果获2016年内蒙古自治区质量科技成果奖、2019年内蒙古自治区电力职工技术成果优秀成果奖、内蒙古电力公司2017、2018年度技术改进奖一等奖、2021年电力行业技术监督创新成果五星成果（一等奖）、2021年电力行业技术监督优秀论文一等奖。

本书助力实现煤电碳达峰的目标，符合国家“加快实施煤电机组灵活性制造灵活性改造”的总体要求，要求存量煤电机组灵活性改造应改尽改。深入了解影响深度调峰效果的各种因素以及如何在深度调峰过程中通过改造和运行优化较大程度保障机组的运行效率、运行安全和环保指标都是工程技术人员所必须面对的难点和挑战。本书紧紧围绕煤电灵活性改造的几大关键问题，从深度调峰的理论和实践角度开展论述，可以为深入推进煤电节能降耗、提升煤电灵活性提供技术支撑。不仅介绍了深度调峰的相关技术，也分析了燃煤电厂深度调峰的技术案例。

为助力如期实现“双碳”目标，2021年10月，国家发展改革委、国家能源局两部门共同提出了“加快实施煤电机组灵活性制造灵活性改造”的总体要求，要求存量煤电机组灵活性改造应改尽改，“十四五”期间完成2亿千瓦，增加系统调节能力3000万~4000万千瓦，实现煤电机组灵活性制造规模15亿千瓦。并要求各地依据地区特点扎实有效推进存量煤电灵活性改造工作。
在上述背景下，燃煤电厂灵活性改造及深度调峰技术受到了各方的广泛关注，也成了工程技术人员所必须面对的难点和挑战。
内蒙古自治区是我国重要能源和战略资源基地，是全国最大的电力外送基地，在统筹推进能源保供、新能源高质量发展方面发挥着重要作用。内蒙古电力（集团）有限责任公司作为目前我国唯一独立的省级管理电网企业，负责建设运营内蒙古自治区中西部电网，供电区域72万平方公里，承担着8个市（盟）工农牧业生产及城乡1400多万居民生活供电任务，同时向华北、陕西榆林和蒙古国提供跨省区、跨国境供电。截至2023年12月25日，内蒙古电网装机容量为10036亿千瓦，其中火电装机5153万千瓦、风电装机2825万千瓦、水电装机209万千瓦、光伏装机1638万千瓦、新型储能装机209万千瓦。新能源装机占比达到445%。内蒙古电力（集团）有限责任公司内蒙古电力科学研究院分公司（简称电科院）承担着内蒙古中西部地区电力行业运行技术监督归口管理、技术指导和协调工作，仅2023年就完成30余台燃煤发电机组的灵活性改造验收工作。多年来，电科院在燃煤发电基建调试、监督检查、方案评估、运行管理、故障诊断等各方面积累了丰富的经验，也形成了一系列的成果。为了及时总结相关经验，帮助相关专业技术人员更详尽地了解燃煤电厂深度调峰技术及相关政策，特编著本书。
本书共分为6章。第1章为深度调峰技术概论，主要介绍相关概念、我国燃煤电厂深度调峰主要政策和深度调峰技术在燃煤电厂的应用现状及关键问题。第2章为锅炉系统深度调峰技术，主要介绍了深度调峰对锅炉系统的要求和影响、锅炉系统深度调峰关键技术、深度调峰下锅炉系统经济性分析和深度调峰下锅炉污染物排放。第3章为汽轮机深度调峰技术，主要介绍了深度调峰对汽轮机的要求和影响、汽轮机深度调峰关键技术、供热及供工业蒸汽机组深度调峰及改造技术和深度调峰下汽轮机经济性分析。第4章为控制系统深度调峰技术，主要介绍了深度调峰机组主要的顺序控制系统、模拟量控制系统的优化技术以及源网协调和机炉协调控制策略。第5章为环保设施深度调峰技术，主要介绍了燃煤机组在深度调峰时脱硝、除尘、脱硫设施所遇到的关键问题与应对方案、技术路线及调整运行的措施。第6章为深度调峰案例分析，分别介绍了三家发电厂的概况、灵活性改造方案、实施效果和经济效益分析。
在本书编写过程中，得到了内蒙古电力（集团）有限责任公司领导刘永江、张振民、李航，内蒙古电力（集团）有限责任公司内蒙古电力科学研究院分公司领导辛力坚、高正平、胡宏彬、尹柏青、张谦、张志勇，容客傲华新能源科技（上海）有限公司售后市场北区经理张伟，中国能源建设集团科技发展有限公司专业技术人员的大力支持，在这里对他们表示衷心的感谢。
限于编著者水平及编著时间，书中存在不足和疏漏之处在所难免，敬请读者提出修改建议。

编著者
2024年5月

第1章深度调峰技术概论1
1.1引言 1
1.2我国燃煤电厂深度调峰主要政策 3
1.2.1概述 3
1.2.2内蒙古地区深度调峰主要政策 5
1.2.3各地火电机组灵活性改造验收政策分析 8
1.2.4燃煤电厂深度调峰政策未来发展的建议展望 15
1.3深度调峰技术在燃煤电厂的应用现状及关键问题 15
1.3.1国际概况 15
1.3.2国内概况 18

第2章锅炉系统深度调峰技术24
2.1深度调峰对锅炉系统的要求和影响 24
2.1.1概述 24
2.1.2燃料对深度调峰的影响 24
2.1.3深度调峰对空气预热器的影响 29
2.2锅炉系统深度调峰关键技术 31
2.2.1锅炉深度调峰下的安全性评价 31
2.2.2煤粉炉 33
2.2.3循环流化床锅炉 52
2.3深度调峰下锅炉系统经济性分析 65
2.4深度调峰下锅炉污染物排放 66

第3章汽轮机深度调峰技术68
3.1深度调峰对汽轮机的要求和影响 68
3.1.1频繁变负荷导致的汽轮机厚壁部件寿命损伤风险 68
3.1.2低负荷运行导致的汽轮机汽缸、叶片损伤风险 69
3.1.3低负荷运行对汽轮机经济运行的影响 69
3.2汽轮机深度调峰关键技术 70
3.2.1低压排汽缸涡流稳定器 70
3.2.2末级长叶片喷涂加强 70
3.2.3深度调峰低压缸喷水减温系统 71
3.2.4配置长叶片健康监测系统 71
3.2.5抽汽去湿——末级空心静叶改造 72
3.2.6优化阀门配汽结构 73
3.2.7优化深度调峰工况汽封供汽系统 73
3.2.8优化深度调峰工况蒸汽阀门门杆漏汽系统 73
3.2.9配置深度调峰运行低压缸安全监视套件 75
3.2.10配置高温部件设备寿命监测系统 75
3.2.11配置轴系振动故障诊断模块 76
3.2.12配置机组运行智能优化模块 76
3.2.13阀门流量曲线优化 76
3.3供热及供工业蒸汽机组深度调峰及改造技术 77
3.3.1低压缸柔性运行改造(切除低压缸抽汽功能) 77
3.3.2余热回收供热技术(高背压方案、增汽机方案和热泵方案) 78
3.3.3采暖蒸汽调峰技术 79
3.3.4蓄热调峰系统技术 80
3.3.5尖峰加热技术 82
3.3.6电热锅炉技术 83
3.4深度调峰下汽轮机经济性分析 83

第4章控制系统深度调峰技术85
4.1概述 85
4.2深度调峰机组顺序控制策略 85
4.2.1热控定值优化 85
4.2.2主要辅机设备启停优化 90
4.3深度调峰机组源网协调控制策略 96
4.3.1一次调频控制策略优化 96
4.3.2自动发电控制策略优化 101
4.4深度调峰机组主要系统控制策略 107
4.4.1燃烧系统控制策略优化 107
4.4.2风烟系统控制策略优化 112
4.4.3汽水系统控制策略优化 117
4.4.4脱硝系统控制策略优化 122
4.5深度调峰机组机炉协调控制策略 124
4.5.1亚临界机组机炉协调控制策略优化 125
4.5.2超（超）临界机组机炉协调控制策略优化 129
4.6深度调峰机组基于MPC控制方式的机炉协调控制策略 138
4.6.1亚临界机组机炉协调控制策略优化 141
4.6.2超（超）临界机组机炉协调控制策略优化 143

第5章环保设施深度调峰技术147
5.1概述 147
5.2脱硝系统深度调峰技术 147
5.2.1系统简介 147
5.2.2原理及工艺流程 148
5.2.3改造路线、方法与技术 153
5.3除尘系统深度调峰技术 169
5.3.1系统简介 169
5.3.2原理及工艺流程 171
5.3.3改造路线、方法与技术 174
5.4脱硫系统深度调峰技术 175
5.4.1系统简介 175
5.4.2原理及工艺流程 176
5.4.3改造路线、方法与技术 186

第6章深度调峰案例分析192
6.1A发电厂 192
6.1.1概况 192
6.1.2改造方案 192
6.1.3实施情况 194
6.1.4经济效益分析 195
6.2B发电厂 195
6.2.1概况 195
6.2.2改造方案 196
6.2.3实施情况 197
6.2.4经济效益分析 197
6.3C发电厂 198
6.3.1概况 198
6.3.2改造方案 198
6.3.3实施情况 199

参考文献201