火力發(fā)電廠工程褐煤機組調(diào)試淺談

【摘 要】根據(jù)某電廠60MW燃煤鍋爐調(diào)試經(jīng)驗，總結(jié)分析了燃用褐煤鍋爐的一些特點及體會。

【關(guān)鍵詞】褐煤；調(diào)試

1.概述

褐煤：灰分Ad（%）15-35，發(fā)熱量Qnet.ar kcal/kg2700-3500，全硫St.d（%）<0.5，揮發(fā)分Vdaf（%）≤46（注：本參數(shù)給出的質(zhì)量區(qū)間較大，只供參考，實際執(zhí)行中可根據(jù)用戶需求調(diào)整。其質(zhì)量指標隨井下采面條件而變化，存在一定的不確定性）。褐煤為半暗半亮型，易點燃，燃燒徹底，灰呈粉狀，易排出，具有低硫、低磷、高揮發(fā)分、高灰熔點的“兩高兩低”顯著特點。是火力發(fā)電廠、沸騰爐理想的燃料。同時褐煤屬于低級煤，因濕度大、燃點低和二氧化碳排放量大的缺點，是導致全球溫室效應的重要因素之一。

由于全球礦物質(zhì)燃料有限，在優(yōu)質(zhì)煤種日益減少的情況下，褐煤這種過去不被看好的煤種的開采就提到了日程上來了，但是由于褐煤有著以上缺點一般的電廠都不愿使用，畢竟相對同等熱量的情況下運輸成本就更高了。在這種情況下，合理發(fā)展坑口電廠實現(xiàn)煤從空中走就成為了一個具有重大意義。

本期內(nèi)蒙古上都發(fā)電有限責任公司二期工程2×600 MW機組，鍋爐為哈爾濱鍋爐有限責任公司根據(jù)引進的美國ABB-CE燃燒工程公司技術(shù)設計制造的亞臨界壓力，一次中間再熱，單爐膛，控制循環(huán)汽包鍋爐，型號為HG-2070/17.5-HM8。鍋爐本體為Π型布置，全鋼構(gòu)架懸吊緊身全封閉結(jié)構(gòu)。鍋爐設計壓力19.95 MPa，再熱器設計壓力4.32 MPa；最大連續(xù)蒸發(fā)量為2070 T/H，額定蒸發(fā)量為1830.5 T/H，額定蒸汽溫度541 ℃；設計主燃料為內(nèi)蒙古錫林浩特勝利煤田一號露天礦褐煤，低位發(fā)熱量為14720 KJ/Kg；點火用燃油為 -10號輕柴油，發(fā)熱量為42570 KJ/Kg。爐膛燃燒方式為正壓直吹四角切圓燃燒，采用直流水平濃淡擺動式燃燒器，斷面尺寸為 20.193 m×20.052 m，爐膛容積26278 m3，鍋爐爐膛風煙系統(tǒng)為平衡通風方式。

2.褐煤燃燒鍋爐與一般性燃煤鍋爐比較

由于褐煤發(fā)熱量低同時含水量高，這就決定了褐煤機組相對同類型燃煤機組消耗的煤量要大的多，在我們浙江的煙煤600MW機組滿發(fā)只要240～270t/h而燃燒褐煤機組卻需要400～430t/h所以在省內(nèi)一般配置6臺磨煤機這里就配置了8臺。相應的它的輸煤、輸灰、除渣系統(tǒng)也相對要大一些。

3.褐煤燃燒鍋爐調(diào)試經(jīng)驗

3.1鍋爐的燃燒

由于褐煤的揮發(fā)分高、水分大這一特點這就決定了褐煤容易著火，但著火情況不會很好。因此，用等離子點火的時候火焰著火情況就不是很理想?；鹧嬷瘘c明顯偏后，當一次風風速一高，等離子著火就容易產(chǎn)生黑煙。因此，在調(diào)試過程中采取降低一次風速，盡可能讓火焰集中，以利于著火。同時，強制磨煤機出口溫度高跳磨條件，盡可能提高磨煤機進口的一次風溫，減少磨煤機給煤量，使燃煤盡可能烘干，從而縮短煤粉在爐內(nèi)的吸熱時間，提前點火燃燒，進而降低火焰中心高度。進而達到減少尾部燃燒提高燃盡率，減少二次燃燒的目的。但在實際調(diào)試中發(fā)現(xiàn)，下層火焰燃燒仍不是很好，整體火焰偏紅著火點距離較長，而上層煤粉則由于得到了下層火焰的支持燃燒情況較好火焰顯白熾狀，點火距離也相對較近。因此，各層之間點火探頭也要依據(jù)著火點的不同進行相應調(diào)整。

3.2鍋爐負荷適應能力

本鍋爐為亞臨界、控制循環(huán)鍋爐，能夠滿足較快的變負荷要求；試運中也證明了這一特征。本鍋爐燃用褐煤，煤粉揮發(fā)份高，灰份較大，水分較高，煤的發(fā)熱量也較低著火較晚；由于鍋爐蓄熱能力強，熱慣性也較大，因此，這一特性利于機組的升負荷要求，但在降負荷過程中，其蓄熱能力將起一些負面影響。

由于HP型中速輥式磨煤機可空負荷啟動，首次啟動時，不需布煤，在磨停運時，可盤煤，因此要掌握好合適的風煤配比，手動加減煤速率控制得當，在啟停磨過程中鍋爐主參數(shù)會較穩(wěn)定。

3.3鍋爐受熱面沾污特性

帶負荷試運期間，鍋爐燃用煤種與設計煤種有一定偏差，煤的灰含量較大，發(fā)熱量更低些；但與校核煤種較為接近。煤的結(jié)渣傾向較大，通過吹灰，能有效控制結(jié)焦程度，保持受熱面的清潔；另外通過二次風配風調(diào)節(jié)，適當增大燃燒器下層二次風比例，降低燃燒器區(qū)域的還原性氣氛，從一定程度上也能減弱結(jié)焦程度。

3.4 鍋爐的結(jié)構(gòu)分析

由于該廠使用的褐煤灰分較大，且該褐煤變形溫度在1100℃左右，灰熔點低，具有明顯的低溫熔融特性，灰沾污傾向較強，具有較強的結(jié)渣性傾向，因此必須選取合適的爐膛尺寸、爐膛容積熱負荷及截面熱負荷，以有效控制爐內(nèi)結(jié)渣水平。表中給出了國內(nèi)兩種常見600MW級燃用褐煤和燃用煙煤鍋爐尺寸及爐膛熱負荷。

兩種常見600MW級燃用褐煤和燃用煙煤鍋爐尺寸

及爐膛熱負荷比較表

項目 燃用褐煤鍋爐 燃用煙煤鍋爐

爐膛寬度（m） 20.193 20.700

爐膛深度（m） 20.052 16.744

爐膛容積（m3） 26.278 18.576

汽包中心線標高（m） 87.17 73.00

爐膛容積熱負荷qW（KW/m-3） 60.50 84.47

爐膛截面熱負荷qA（MW/m-3） 3.93 4.53

從表中比較分析燃用褐煤的鍋爐的容積是燃用煙煤鍋爐容積的1.415倍，較低的爐膛容積熱負荷qW有利于煤種的適應性。增加煤粉在爐膛內(nèi)的停留時間，降低整個爐膛的溫度，從而滿足NOX的排放要求，同時在燃燒角度減少了結(jié)渣的可能性。與此同時較小的qA和褐煤較一般電廠多出很多的燃煤量意味著較大的爐膛尺寸，從而能夠有效的減少煤粉對水冷壁的沖刷，從而在結(jié)構(gòu)上降低了結(jié)渣的可能性。在實際調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)褐煤燃燒的結(jié)焦量仍非常大，為此，我們不得不根據(jù)實際情況縮短了吹灰的時間間隔。同時在配風時適當加大下層燃燒器輔助風，使整個燃燒區(qū)域保持相對較高的含氧量，也有利于減輕結(jié)渣的情況，而且由于灰量非常大，撈渣機的灰渣量特別基本上處于滿負荷工作狀態(tài)，一旦出現(xiàn)故障必須馬上采取措施在盡可能短的時間內(nèi)處理完畢。

3.5 褐煤的自燃

由于褐煤高揮發(fā)、低燃點特性褐煤特別容易自燃。

3.5.1褐煤的儲煤場必須有防止煤炭自燃的措施，主要有：盡可能減少入廠煤在煤場德爾存儲時間；褐煤進入煤場堆放后進行分層壓實組堆，以減少顆粒間的間隙減少氧量以阻止燃燒。每堆煤分成3層以上進行壓實；對儲存時間長的煤堆定期進行翻煤、再重新壓實。

3.5.2褐煤機組的輸煤、上煤及制粉系統(tǒng)均采用防爆措施，輸煤系統(tǒng)廠房內(nèi)嚴禁揚灰，避免環(huán)境粉塵濃度過高遇明火發(fā)生爆炸，特別是碎煤機房及之后的輸煤中轉(zhuǎn)站往往有大量的粉塵存在，必須安裝大功率除塵器保證房間內(nèi)的清潔。為了確保輸煤系統(tǒng)的安全每條皮帶線均應安排人員清潔，并定期安排巡檢。

3.5.3在每次停爐或滅火事件發(fā)生后都必須吹掃充分才允許重新點火，防止爆燃的發(fā)生。

4.存在的問題及建議

3號機組168小時滿負荷試運期間，7臺磨煤機運行，一臺備用；由于煤質(zhì)差，帶額定負荷所需總煤量較多。為保證煤粉輸送順暢，防止堵磨，需要適當提高一次風壓。但是由于管式空預器的存在，使得一次風阻力相對其他大型600 MW機組增加很多。實際運行過程中，由一次風機出口至管式空預器出口壓降達到5.5 kPa，造成一次風機接近出力極限。此時風機動葉開度達到甚至超過90%，電流接近額定，幾乎已經(jīng)沒有調(diào)節(jié)余量。針對這一問題，通過加強回轉(zhuǎn)空預器吹灰，能控制回轉(zhuǎn)空預器阻力，但根本原因還在煤質(zhì)，只有盡量保證煤質(zhì)，才能緩解一次風機出力問題。

參考文獻：

[1]張維寧，程亮。600MW褐煤機組鍋爐設計特點及運行分析 華北電力技術(shù)。

作者簡介：

陳匡龍（1978-），男，助理工程師，從事機務調(diào)試專業(yè)工作。