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火电灵活性改造困境? 电厂深度调峰原煤仓分仓轻松助力!

1. 灵活性改造如何获利?

我国资源禀赋特性决定了煤电必将成为提升电力系统灵活性的重要手段,是当前调峰辅助服务的主力军。近年来,各省地方政府陆续发布关于调峰辅助服务两个细则,火电厂参与深度调峰可减少考核分摊,此外不同负荷下有偿调峰最高可达0.8/kW·h。从双碳三改联动,火电企业转型正当其时,灵活性改造的风口来临。

一方面,火电灵活性改造的成本显著低于其他调峰方式,单位发电成本仅0.05/千瓦时,单位投资成本约500~1500/千瓦时。


另一方面,国内多地政府出台政策,将发电企业火电灵活性改造总量与新能源建设指标挂钩,新能源建设指标配置是新增调峰容量的1.4-2.5倍不等。火电转型企业在新能源项目的获取上具有相对优势。

考虑到上述两点,火电灵活性改造可在发电企业转型过程中起到关键作用。


常见的煤电灵活性改造思路包括:制粉系统改造、汽轮机通流节能改造、烟气余热供热改造、低压缸切缸供热改造、低负荷稳燃技术改造等。

影响燃煤机组变负荷深度和负荷响应速度的核心因素是锅炉燃烧系统,而调节燃烧系统的基础在于燃料供应的灵活可变性,输煤、配煤、磨煤等一系列步骤皆有很大的改造空间。

2. 燃煤成本与灵活性不可兼得怎么办?

目前对于电厂而言,经济煤种掺烧已经成为常态,配煤掺烧是提升经济效益的重要途径。尤其是参与深度调峰的机组,其供电煤耗会随着负荷降低而升高。通过优化配煤,不仅可以降低飞灰含碳量,改善锅炉结渣状况,还能降低污染物排放量,节约燃煤成本,调节机组负荷,最大程度上减轻火电厂经济损耗。

目前,国内燃煤发电机组的配煤掺烧方式主要采用“炉前掺配、炉内混烧”,即切换煤种时通过输煤皮带重新上煤完成。然而,这种方式缺乏灵活性和实时性,若想更换一个煤仓的煤种,最快也需3小时,无法针对变负荷需求及时调整煤炭比例

为此,我公司提出原煤仓分仓改造方案,提升机组变负荷速率,实现燃料供应灵活性与经济效益的双重优化。截至目前,我司已成功完成了多家电厂原煤仓的分仓改造项目,取得显著成果。

3. 原煤仓怎么改?

对现有原煤仓实施改造,在原煤仓内区域加装隔板。在给煤机入口上方的双曲线煤斗区域安装一套新式插板门,分别控制一侧煤流。所有的输煤设备(包括犁煤器、落料口等)及配煤系统本体结构不改变,将原煤斗内部沿皮带方向(给煤机排列方向)进行分隔,增设一个厚度10mm的不锈钢板。同时考虑支撑,从煤斗的下方往上进行分隔,根据所需上煤量确定高度。


为保证改造效果和利用率,在原煤仓顶部增设防爆照明及视频监控,在原煤仓内隔板两测各增加一台用于测量煤位的导波雷达设备。现有的给煤机入口插板门仍保留。为使原煤仓煤流下煤顺畅,防堵煤,煤仓内部加装导流板,隔板墙下部厚度缩小以增大落煤流通面积,并在原煤仓仓壁上增设空气炮,作为辅助处理堵煤时的应急手段。

在磨煤机及给煤机运行中,原煤仓隔板的双向闸板可以任意来回切换,对原煤仓下煤无影响。分隔后的原煤仓,一半装好煤,一半装劣质煤,根据不同负荷和深度调峰的需要,自动开启不同的插板门向给煤机实时提供与负荷相对应的原煤,高负荷烧高热值煤,低负荷烧低热值煤,满足快速响应负荷要求的同时提高了劣质煤掺煤率。


4. 原煤仓改造有什么优势?

1、灵活性高,快速切换。实现一个煤仓一台给煤机同时供应两种不同的煤种,及时改变锅炉配煤,满足锅炉不同负荷对煤质的要求。改造完成后原煤仓可做两种煤掺配,也可用于单一煤种。

2、改造工程量小,改造成本低。锅炉制粉系统变动不大,不需要再增加一个煤斗仓,也不需增加给煤机、磨煤机,特别是上煤系统不用做任何变动。利用现有的原煤仓存储两种不同煤种,辅以必要的监视手段,实现实时在线变换煤种的目的。

3、操作简单方便,运行安全可靠。可快速响应机组负荷的变化,彻底改变以往配煤过程中时间滞后、不能及时变换煤种的弊端。面对负荷快速变动时的精准配煤需求,分仓技术实现机组负荷“高峰顶得上,低谷降得下”,从根本上解决了机组负荷响应与精准配煤之间的矛盾。

4、提高劣质煤掺烧量,锅炉燃烧精准调整。满足火电机组灵活性要求,满足发挥机组辅助服务的需要,在火电企业参与电网辅助服务、调频等方面发挥其优势。灵活应对全天快速变负荷的要求,从燃料侧为企业增收节支、提质增效提供有力保障,进而提升企业的市场竞争能力。

5、经济效益显著。原煤仓进行灵活性分仓改造成本低、收益高。以当前市场计算,20.9MJ的高热值煤价为1000元/t,15.9MJ的低热值煤价为600元/t,每台给煤机出力50t/h,以各带一半负荷计,年内运行小时按5000h,全年低热值煤占比50%,分仓运行的投入率按40%考虑,年收益为:(50t/h­-25t/h)×5000h×(1000元/t-600元/t)×50%×40%=1000万元。而参与深度调峰的补偿,假设一个300MW煤电机组灵活性改造后稳定负荷率从50%降至30%(即新增调峰容量 60MW),当调峰补偿标准为0.40元/kWh 时,每年可通过调峰增加利润407万元。目前深度调峰仍为稀缺资源,率先完成改造的火电机组有望获益更多。