電站鍋爐摻燒褐煤的制約因素及其解決措施

王長河，榮虎林，任世杰，王 巖

(1.黑龍江華電齊齊哈爾熱電有限公司，黑龍江齊齊哈爾 161000;2.中國機械設(shè)備工程股份有限公司，北京 100000;3.內(nèi)蒙古國華呼倫貝爾發(fā)電有限公司，內(nèi)蒙古呼倫貝爾 021025;4.中國華電集團哈爾濱發(fā)電有限公司，黑龍江哈爾濱 150001)

電站鍋爐摻燒褐煤的制約因素及其解決措施

王長河1，榮虎林2，任世杰3，王 巖4

(1.黑龍江華電齊齊哈爾熱電有限公司，黑龍江齊齊哈爾 161000;2.中國機械設(shè)備工程股份有限公司，北京 100000;3.內(nèi)蒙古國華呼倫貝爾發(fā)電有限公司，內(nèi)蒙古呼倫貝爾 021025;4.中國華電集團哈爾濱發(fā)電有限公司，黑龍江哈爾濱 150001)

針對褐煤具有高水分、高揮發(fā)分和低發(fā)熱量的特點，通過摻燒褐煤試驗分析了黑龍江華電齊齊哈爾熱電有限公司電站鍋爐摻燒褐煤帶來冬季褐煤卸車、中速磨煤機風(fēng)環(huán)磨損、風(fēng)機出力不足等問題的原因，提出了相應(yīng)的解決措施，并通過實踐驗證了采用這些技術(shù)措施的可行性。

燃煤鍋爐;褐煤;摻燒

0 引言

近年來，由于煤炭市場的變化、煤價上漲等原因，黑龍江省大多數(shù)以燃燒煙煤為主的發(fā)電企業(yè)開始摻燒褐煤，褐煤價格上漲幅度較小，如大唐長山熱電廠［1］、華電哈爾濱熱電有限責(zé)任公司、渾江發(fā)電公司［2］、內(nèi)蒙古國電新豐熱電廠［3］、國電北安第一發(fā)電有限公司［4］、華能日照電廠［5］、太倉港協(xié)鑫發(fā)電有限公司［6］等。但是，褐煤高水分、高揮發(fā)分、低發(fā)熱量的特點給褐煤的摻燒帶來了一些問題。因此，本文對黑龍江華電齊齊哈爾熱電有限公司(以下簡稱齊熱公司)進行了摻燒褐煤的可行性分析與試驗研究。

1 冬季褐煤卸車的制約及解決措施

摻燒褐煤主要有兩種方式，一種為爐外摻混方式，即采用專用的混配煤設(shè)備，按既定的比例進行煙煤與褐煤的混配，經(jīng)制粉后進入爐內(nèi)混燒;另一種為爐內(nèi)摻燒方式，即按既定的摻燒比例和磨煤機對應(yīng)的燃燒器布置方式，各磨煤機分別磨制煙煤或褐煤，然后進入爐內(nèi)混燒。爐外摻混方式簡便、靈活，但多數(shù)電廠都未配備混配煤設(shè)備，采用了爐內(nèi)摻燒方式，齊熱公司即是以這種摻燒方式進行了試驗研究。

齊熱公司褐煤全水分大，以試燒的內(nèi)蒙古大雁一、二、三礦和寶日希勒礦現(xiàn)場采集的各礦具有代表性的煤質(zhì)為例，全水分分別為32.6%、28.4%、33.2%、32.9%(設(shè)計煙煤混煤全水分為13.7%)，從而帶來了“卸凍煤”的問題。

由于褐煤煤礦開采表面水分大，東北地區(qū)每年11月份到次年4月份，室外溫度普遍在－40～－15℃，氣溫較低，從煤礦裝車、編組到運輸?shù)倪^程中，持續(xù)時間較長，煤車不可避免會出現(xiàn)凍結(jié)情況;電廠用煤量大，煤車不能及時卸車，影響機組用煤和列車編組。因此，燃用褐煤的東北地區(qū)發(fā)電機組，廠內(nèi)必須要有煤車解凍措施。

目前，解凍措施主要有以下3種:

1)熱風(fēng)自然對流式解凍。熱風(fēng)自然對流式解凍設(shè)施是在解凍庫房兩側(cè)沿長度方向布置多組蒸汽排管。一般每組排管由長20 m、直徑108 mm的20根管子焊接組成，平均每節(jié)車位布置3～4組排管，庫房溫度控制在100℃左右。這種解凍設(shè)施是以蒸汽作為熱源，通過排管內(nèi)蒸汽對流，加熱庫房內(nèi)空氣，再通過空氣的自然對流，將煤解凍。這種解凍方式傳熱效率低、解凍時間長。因此近期設(shè)計的電廠已不再采用。

2)熱風(fēng)強制對流式解凍。這種解凍設(shè)施在解凍庫房兩側(cè)沿長度方向布置多組蒸汽排管，但在庫房頂層，安裝有多臺大功率熱風(fēng)風(fēng)機。被蒸汽加熱的熱空氣，經(jīng)風(fēng)機通過風(fēng)道直接吹到煤車底部、車幫、車頂，將煤解凍。庫房溫度控制在100℃左右。這種解凍方式雖然是對流加熱，但傳熱效率比自然對流效率高、解凍時間大大縮短，因此近期設(shè)計的電廠基本采用這種方式。

3)遠(yuǎn)紅外式輻射加熱式解凍。遠(yuǎn)紅外輻射加熱器環(huán)煤車3面布置，每節(jié)車配8組，每組12塊加熱器，共96塊，每塊加熱器裝3根紅外線加熱管，每根加熱管1 kW。這種解凍方式通過輻射傳熱，熱量直線傳播，能定向到達(dá)被加熱物體，具有加熱速度快、熱量損失小、熱效率高等優(yōu)點，它還可通過反射或聚焦裝置對凍層厚的部分實現(xiàn)定向、集中加熱。

借鑒吉林熱電廠的解凍設(shè)施，該廠內(nèi)卸煤設(shè)施有3臺轉(zhuǎn)子式翻車機、1座7節(jié)車位的卸煤溝。電廠現(xiàn)裝機容量850 MW，滿負(fù)荷運行時年耗煤量500萬t，由黑龍江雞西、七臺河、鶴崗、勃力等煤礦供煙煤300萬t，平均運距約800 km，燃煤表面水分為6% ～10%;吉林省舒蘭煤礦供煤200萬t，運距約100 km。每年11月中旬到次年3月中旬，黑龍江省來煤的煤車一般凍結(jié)厚度達(dá)400 mm左右，嚴(yán)重時可達(dá)500 mm;舒蘭煤凍結(jié)厚度一般不超過200 mm。廠內(nèi)設(shè)有4座15節(jié)車位解凍庫，采用熱風(fēng)自然對流式解凍設(shè)施，年解凍運煤車約15 000節(jié)。由于解凍效率很低，煤車凍結(jié)厚度300～400 mm時，需解凍8～10 h，凍層500 mm以上時需解凍14 h左右。在1996年改造了1座解凍庫，采用遠(yuǎn)紅外輻射加熱式解凍設(shè)施，解凍效果較好。

2 磨煤機的制約及解決措施

齊熱公司燃用的褐煤平均值:全水分為31.55%，干燥無灰基揮發(fā)分為46.01%，收到基低位發(fā)熱量為15.32 MJ/kg。齊熱公司2臺鍋爐配備有5臺MPS·70HP－Ⅱ型中速磨煤機，對應(yīng)1個原煤倉。由于無法在輸煤設(shè)備和儲煤場地上混煤，只能采用“分磨制粉、爐內(nèi)摻燒”方式，每臺中速磨煤機磨制單一煤種，采用煙煤、褐煤分層燃燒方式。從兩種煤的煤質(zhì)特性及燃燒特性考慮，下層燃燒器燃用煙煤，上層燃燒器燃用褐煤。試燒過程中，分別采用多種摻燒方式。其中，摻燒伊敏褐煤45%時，最大負(fù)荷可達(dá)到265 MW，渣量少，燃燒穩(wěn)定;摻燒大雁褐煤45%時，最大負(fù)荷也能達(dá)到265 MW，燃燒穩(wěn)定，結(jié)焦情況、渣量均為中等;摻燒大雁褐煤55%時，能高達(dá)到滿負(fù)荷300 MW，但渣量較多;摻燒伊敏褐煤53%時，最高負(fù)荷278 MW，雖然不能帶到滿負(fù)荷，但渣量少，結(jié)焦較輕。齊熱公司單臺300 MW機組按褐煤摻燒比例45%計算，年減少助燃耗油2 109.7 t，年節(jié)約燃料費368萬元。

MPS磨煤機是新型外加力的中速磨煤機，3個磨輥相對固定在相距120°的位置上，碾磨所需要的壓緊力由液壓裝置通過彈簧壓蓋均勻地傳遞給磨輥，使轉(zhuǎn)動部件受到均勻的載荷，改善了工作條件。磨輥是圓盤鼓形，一側(cè)磨損后還可以翻轉(zhuǎn)后繼續(xù)使用。隨著磨煤機從煙煤到褐煤磨制煤種變化，加載力的曲線也要隨之變化，使磨煤機出力始終保持最佳狀態(tài)。

3 風(fēng)機的制約及解決措施

齊熱公司2臺鍋爐在滿負(fù)荷摻燒褐煤的工況下，5臺磨煤機同時運行才能滿足供煤總量，鍋爐一次風(fēng)機、引風(fēng)機和脫硫增壓風(fēng)機的電流值都已達(dá)到額定電流值，總風(fēng)量沒有增大的余地，制約送風(fēng)機也不能增大開度?，F(xiàn)場實際運行數(shù)據(jù)表明:在受風(fēng)機出力的限制下，總風(fēng)量值為1 211.4 t/h，氧量平均數(shù)值為3.7%，折合過量空氣系數(shù)為1.21;以鍋爐滿負(fù)荷正常過量空氣系數(shù)為1.25計算，折合氧量平均值為4.2%，尚缺風(fēng)量33 t/h，欠缺比率3%;以5%的含氧量燃燒計算，欠缺風(fēng)量為96 t/h，欠缺比率8%，即鍋爐若適應(yīng)滿負(fù)荷褐煤摻燒，則風(fēng)機容量至少要增加20%，其中包括常規(guī)風(fēng)機保留10%的余度。

4 燃燒器的制約及解決措施

齊熱公司鍋爐原始設(shè)計為擺動式燃燒器，在使用過程中出現(xiàn)卡涉問題。為了避免燃燒器擺角不一致，將燃燒器擺角統(tǒng)一焊接固定在水平位置。在鍋爐運行中，燃用上層的燃燒器時火焰中心上移較大(摻燒褐煤后)，褐煤的灰渣要在一定的空間結(jié)焦，火焰中心上移過大，容易將褐煤的熔融灰渣粘結(jié)到屏式過熱器上，造成不可控制的結(jié)焦?fàn)顟B(tài)。如果將擺動燃燒器的擺動機構(gòu)重新投入使用，在燃用上層褐煤時使燃燒器的擺角向下，降低燃燒器的火焰中心，將結(jié)焦控制在水冷壁的吹灰區(qū)域，就能夠及時將焦渣吹落，保證爐膛結(jié)焦區(qū)域不會蔓延擴散，使鍋爐燃燒穩(wěn)定運行。

5 結(jié)論

上述分析結(jié)果表明，電站鍋爐摻燒褐煤是可行的，合理的摻燒方式、摻燒比例可以達(dá)到鍋爐在大負(fù)荷或滿負(fù)荷下穩(wěn)定運行，從而大幅度降低發(fā)電成本，緩解電站用煤供應(yīng)的緊張狀況。但是，由于褐煤高水分、高揮發(fā)分的影響，電站按照燃用煙煤原設(shè)計的一些設(shè)備并不能完全滿足摻燒褐煤的要求，必須采取相應(yīng)的措施加以解決。

［1］姜寶雙，顧義龍.HG－410/100－6型煙煤鍋爐摻燒褐煤的試驗研究［J］.黑龍江電力，2006，28(5):349 －352.

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［3］王強，賈海軍.300 MW機組鍋爐褐煤摻燒技術(shù)探討［J］.內(nèi)蒙古電力技術(shù)，2010，28(3):21 －23.

［4］應(yīng)明良，戴成峰.600 MW機組四角切圓燃燒鍋爐摻燒褐煤技術(shù)分析［J］.熱力發(fā)電，2010，39(6):34 －37.

［5］王春昌，阮士周.煙煤鍋爐兩種摻燒褐煤的工程應(yīng)用［J］.中國電力，2010，43(10):35 －38.

［6］寧新宇，梁紹華.1 025 t/h煙煤鍋爐摻燒褐煤的可行性試驗研究［J］.熱力發(fā)電，2010，39(12):53 －60.

Constraints on boiler coal burning blended with lignite and its solution

WANG Changhe1，RONG Hulin2，REN Shijie3，WANG Yan4
(1.Heilongjiang Huadian Qiqihar Thermal Power Company，Qiqihar 161000，China;2.China Machinery Engineering Corporation，Beijing 100000，China;3.Inner Mongolia Guohua Hulun Buir Power Generation Company Limited，Hulun Buir 021025，China;4.Harbin Power Generation Corporation of China Huadian Group，Harbin 150001，China)

According to characteristics of lignite，such as high moisture，high volatile and low calorific value，this paper proposes relevant solutions to wagon frozen in winter when unloading lignite，air ring abrasion of medium －speed mill and insufficient performance of fan by blended burning with lignite test in Heilongjiang Huadian Qiqihar Thermal Power Company and proves the feasibility of these measures through practice.

coal burning boiler;lignite;blended burning

TK229.6

B

1002－1663(2012)02－0135－02

2011－12－15

王長河(1964－)，男，2001年畢業(yè)于中央黨校經(jīng)濟管理專業(yè)，工程師。

(責(zé)任編輯 侯世春)