解锁关键指标！煤电深度调峰有望再攀新高

来源：中国能源网

近日，一项题目为“无烟煤宽负荷燃烧发电与氮氧化物控制关键技术及工程示范”的国家重点研发计划项目课题——“无烟煤逆喷式多级预热煤粉燃烧技术”中期项目成果通过权威机构鉴定。

鉴定结果显示，位于陕西省神木市的一无烟煤发电试验装置，采用课题组开发的耦合多级预热煤粉稳燃器搭建高效燃烧系统，经煤粉富集输送装置在线深度提浓后，达成核心指标要求——即将炉内煤粉固气比（煤粉浓度）稳定提升至5倍以上，远超行业目前仅能提升1倍的水平。

上述核心指标的成功达成，为下一步技术应用于电厂燃煤锅炉，解决无烟煤在25%负荷下主煤粉气流的着火和稳燃问题奠定了扎实基础。

攻克无烟煤机组低负荷稳燃瓶颈

无烟煤挥发分含量低、着火难、稳燃性差，用作动力煤燃料，特别是当机组处于低负荷运行工况时，因燃料量减少导致炉膛温度显著降低，极大制约炉内无烟煤粉的稳燃性能，进而影响机组调峰能力的发挥。在当前新能源大规模并网、火电深度调峰背景下，远不能满足新型电力系统建设的需求。

“无烟煤粉在锅炉低负荷条件下着火晚、稳燃难，主要由于煤粉气流着火需热与供给热量不匹配等复杂行为所致，亟须研发能够提供稳定热源的着火稳燃技术，升级传统燃烧系统。”该课题负责人——中国煤科首席科学家、天地融创科技发展部副主任牛芳在接受《中国能源报》记者采访时介绍。

为此，天地融创将其自主开发的工业锅炉清洁高效燃烧技术创新应用于电站锅炉，攻克电站锅炉在深度调峰时的低活性燃料稳燃技术瓶颈，成功实现为无烟煤主煤粉气流着火提供稳定热源，并以此打造出一套面向新一代煤电的深度调峰“逆喷式多级预热高效燃烧技术”解决方案。

“区别于市面上所有的燃烧技术，逆喷式多级预热稳燃技术一方面实现煤粉深度富集与输送，可将煤粉浓度提升至5倍以上，从而解决了煤粉的快速引燃问题；另一方面改变传统燃烧器的直吹式进料方式，重构预热路径将煤粉逆向给入，并通过三级预热延长煤粉在燃烧器的停留时间，解决了低负荷下主煤粉气流的着火、稳燃以及燃尽差等痛点，同时有效抑制NOx氮氧化物的生成。”牛芳介绍，与40%左右的负荷工况相比，氮氧化物NOx排放可降低10%—20%。

“600兆瓦”级示范项目正稳步推进

记者从中国大唐集团科学技术研究总院有限公司（以下简称“大唐科研总院”）华北电力试验研究院了解到，上述国家重点研发计划重点专项“无烟煤宽负荷燃烧发电与氮氧化物控制关键技术及工程示范”项目由大唐科研总院中国大唐集团科学技术研究总院有限公司牵头承担，联合哈尔滨工业大学、大连理工大学、华中科技大学、天地融创，以及清华大学、浙江大学、华北电力大学、大唐阳城发电有限责任公司、大连理工大学、北京天地融创科技股份有限公司、哈尔滨工业大学、华中科技大学、东方电气集团东方锅炉股份有限公司东方电气集团等共计10家单位，组建联合攻关团队，重点攻克在300 兆瓦级及以上煤粉锅炉机组全负荷燃用纯无烟煤，无外部助燃情况下实现25%最低负荷稳燃、烟囱出口污染物排放满足超低排放标准，且不降低锅炉运行经济性。

据悉，自项目启动以来，研发团队聚焦无烟煤W火焰锅炉宽负荷稳燃与深度降氮的行业共性难题，目前已在0.5兆瓦燃烧实验台成功实现25%—100%全负荷区间100%无烟煤稳定燃烧，并将炉膛出口NOx氮氧化物排放浓度稳定控制在550mg毫克/m³立方米以内，为电站锅炉实现宽负荷运行提供了扎实的理论与实验支撑。项目已于今年7月底顺利通过国家自然科学基金委员会高技术研究发展中心在北京组织的中期考核。

项目配套示范工程以大唐阳城发电公司一台600 兆瓦在运无烟煤发电机组为主要实验对象，目标是实现锅炉全负荷燃用100%无烟煤的受热面壁温、结渣、腐蚀安全可控，使锅炉最低稳燃负荷（无外来热源稳定燃烧）从40%降至25%，锅炉原始氮氧化物NOx 原始排放从每立方米900mg毫克/m³降至550 mg/m³毫克以下，且烟囱出口污染物排放满足超低排放标准。

截至目前，项目示范工程阳城电发电公司7号，该机组已完成全部改造施工，顺利并网并实现带满负荷稳定运行，后续将全面开展精细化热态燃烧调整工作。预计将于今年10月开始低负荷稳燃试运行。

向“零碳机组”再进阶

截至目前，该面向新一代煤电的深度调峰“逆喷式多级预热高效燃烧技术”已获授权专利近20项。其配套的核心创新成果，逆喷式多级预热高效燃烧装备——电站煤粉锅炉灵活深度调峰无助燃点火稳燃装备，于2025年9月入选国家能源局公布的第五批能源领域首台（套）重大技术装备名单。

此前在今年1月，内蒙古京科发电有限公司（以下简称“京科发电”）运行的1台350兆瓦机组采用该技术方案改造后，经第三方测试显示，锅炉以褐煤为燃料，平均稳燃负荷低至18.8%（62.03兆瓦），最低稳燃负荷更下探至15.8%（51.96兆瓦），且在机组纯凝工况下实现连续运行6小时以上，突破高水分、高灰燃料稳燃技术瓶颈的同时，创下截至目前行业最高水平（较行业常规降低57%）。

测算显示，京科发电上述机组在现货电价为-50元/MWh兆瓦时的工况下运行6小时，可为电厂节省燃煤350吨，减少负电价发电量31.2万千瓦时。以京科电厂年负电价运行1200小时测算，每年可节省标准煤6.46万吨。

经实际工程验证，相较于传统的等离子体与微油助燃技术，该技术方案可将氮氧化物NOx排放降低20%以上、运行成本降低80%，经济、环保优势显著。

值得一提的是，这一技术理念先前已在工业锅炉领域充分验证了其可靠、高效与超低排放性能，适用燃料覆盖从煤炭到兰炭，以及煤炭与天然气掺烧、生物质等。

“接下来，一方面在规模上，我们的目标是将应用场景进一步拓展至千兆瓦级机组；另一方面我们也正计划进一步探索在氨煤、生物质掺烧等低碳燃料、零碳燃料方面的适用性，助力电厂加快低碳，乃至零碳转型。”天地融创党总支委员、副总经理纪任山介绍，目前，大唐马头电厂300兆瓦煤电机组改造项目已预留氨煤掺烧接口，未来有望平滑升级至“零碳燃料”路线。

文｜中国能源报记者 仝晓波