炉膛“透视”新科技让火力发电调峰更高效

  日前，记者从国网河北省电力科学院获悉，由该科学院技术团队研发的火力发电锅炉炉膛三维温度监测与控制优化系统已正式投入实际应用。该系统通过直观监测炉膛三维温度场实现锅炉机组协调优化控制，明显提升锅炉的燃烧稳定性和热效率，有效增强了火力发电机组参与电网负荷调峰的能力。

  据介绍，随着风电、光伏等新能源装机容量持续攀升，传统火力发电在电网负荷调峰中的角色愈发重要。但在低负荷工况下，机组高频参与调峰导致锅炉炉膛内温度场分布不均，烟温出现严重偏差，机组锅炉的燃烧稳定性和热效率显而易见地下降。传统以热电偶、红外高温计等为主的测量方式，只能捕捉炉内单一位置或方向的温度，无法全面反映炉内温度场分布和偏差。燃烧状态难以监测、类似“黑箱”的锅炉逐渐限制了机组参与低负荷深度调峰的能力。

  为此，国网河北省电力科学院研发团队在锅炉控制优化方面做了创新探索，提出了炉膛三维温度场可视化实时监测技术路径，并研制了基于可见光的炉膛可视化监测及优化控制管理系统。该系统通过在炉膛内分布多层火焰图像探测器，配合烟温偏差监测模块，实时获取炉膛火焰辐射信息，再经过视频分隔和图像处理，计算并显示炉膛火焰的三维温度分布，解决了炉膛“黑箱”问题。同时，研发人员将辐射信号引入机组控制管理系统，逐步优化风门开度、总风量等协调控制逻辑，在改善锅炉燃烧热效率的同时，也大幅度提升了机组升降负荷速率，实现了锅炉机组运行的同步协调控制优化。

  单台额定功率为300兆瓦的机组运行结果为，与安装炉膛三维温度监测与控制优化系统前相比，锅炉热效率提高0.5%，度电煤耗降低约1.6克，机组负荷调节范围增加了10%，调节速率提升约1.0-1.5%/分钟，机组经济性、负荷响应能力和调峰深度均显著提升。“该项技术的应用为运行人员装上了‘透视眼’，让他们能清晰掌握锅炉和机组运作时的状态，同时也为火力发电改善机组灵活性和提升深度调峰能力方面提供了新方案。”研发技术负责人李路江表示。