330 MW火電機組貧煤鍋爐改燒煙煤實踐

張寶亮

（華電淄博熱電有限公司，山東淄博255054）

330 MW火電機組貧煤鍋爐改燒煙煤實踐

張寶亮

（華電淄博熱電有限公司，山東淄博255054）

通過330MW火電機組貧煤鍋爐改燒煙煤實踐，分析存在的問題，探討雙進雙出制粉系統(tǒng)貧煤鍋爐改燒煙煤的方法。在不進行設備改造前提下，改燒煙煤后，鍋爐運行穩(wěn)定性增強，機組耗油大幅降低，NOx排放指標降幅明顯，噴氨量降幅30%，效果良好，為同類型鍋爐拓寬燃煤結(jié)構(gòu)，提高運行安全經(jīng)濟性提供借鑒。

鍋爐；摻燒；煙煤；貧煤

0引言

華電淄博熱電有限公司5號、6號機組1 110 t／h鍋爐，設計燃用貧瘦煤，投產(chǎn)初期存在鍋爐燃燒穩(wěn)定性差、脫硝前NOx排放高、鍋爐運行效率低、正常運行中飛灰可燃物平均7.5%左右，經(jīng)燃燒優(yōu)化調(diào)整后飛灰降低至5%～6%，但噴燃器脫硝改造后，飛灰可燃物升高至8%～9%，導致鍋爐達不到設計效率，嚴重影響機組運行經(jīng)濟性，同時由于燃煤市場變化，貧瘦煤采購困難，價格高，機組運行利潤降低，能耗指標居高不下，為降低能耗指標，提高鍋爐效率，對鍋爐燃煤由貧瘦煤，逐步進行摻燒煙煤，最終達到完全改燒煙煤。

鍋爐改用煙煤后，排煙溫度升高導致排煙損失增大，但固體未完全燃燒損失降低，總體鍋爐效率提高2.5%，超過設計值0.72%；同時燃用煙煤后，鍋爐燃燒穩(wěn)定性增強，機組耗油大幅降低，NOx排放指標降幅明顯，噴氨量降幅30%，達到了改燒煙煤預期的效果。

1 機組設備狀況

5號、6號機組鍋爐為某鍋爐廠生產(chǎn)制造的DG-1109.5／17.5-Ⅱ12型亞臨界、一次中間再熱、自然循環(huán)汽包爐，單爐膛、尾部雙煙道、平衡通風、固態(tài)排渣，全鋼架懸吊結(jié)構(gòu)、Π型露天布置，采用3臺正壓直吹式一次風機制粉系統(tǒng)，噴燃器采用水平濃淡燃燒器、四角切圓燃燒、假想切圓直徑790 mm，設計燃用山西貧煤，鍋爐保證熱效率92.29%，設計煤種參數(shù)見表1。

表1 設計煤種參數(shù)

2 改燒煙煤情況分析

揮發(fā)份高的煙煤含碳量低、燃點低、易著火、燃燒時間短，貧瘦煤揮發(fā)份相對較低、燃點高、燃燼性能差［4］。因此在鍋爐設計上，貧煤鍋爐呈瘦高型、煙煤鍋爐呈矮胖型。當貧煤鍋爐燃用揮發(fā)份較高的煙煤時，鍋爐運行狀況和有關參數(shù)將變化，通常爐膛出口煙溫降低，噴燃器著火距離拉近，主汽溫度、再熱汽溫度降低，同時燃用煙煤時爐膛容積熱負荷、斷面熱負荷、燃燒區(qū)域熱負荷較貧煤要求低，所以改燒煙煤更容易產(chǎn)生結(jié)焦問題。因此，探索貧煤鍋爐燃用高揮發(fā)份的煤種時鍋爐安全運行問題十分必要。

為保證鍋爐運行的安全性，改燒煙煤采用循序漸進，由貧瘦煤逐步添加摻燒煙煤，直至達到改燒煙煤的方式。

2.1 摻燒煙煤的方法

根據(jù)燃煤灰熔點不同將高揮發(fā)份煙煤分為高灰熔點煙煤（灰熔點在1 400℃以上）和低灰熔點煙煤（灰熔點在1 100～1 200℃）分別與貧瘦煤進行不同比例、類別添加摻燒［1］。

摻燒前制定鍋爐摻燒低熔點煙煤運行操作措施，摻燒期間，嚴格控制磨煤機一次風母管壓力、風速在合理范圍內(nèi)，防止噴燃器結(jié)焦；嚴格控制磨煤機及分離器出口溫度不超80℃，停運磨煤機時必須將磨煤機抽空、給煤機皮帶上的原煤走空，防止制粉系統(tǒng)積粉自燃；加強對鍋爐蒸發(fā)量、給煤量、主汽溫、再熱汽溫、管壁溫度、各段煙溫、磨煤機出口溫度、一次風速、風壓、氧量、飛灰、煤粉細度、SO2、NOx、煙塵等參數(shù)的監(jiān)視和分析；及時測量爐膛四角火焰溫度；建立專門表格進行記錄；同時做好制粉系統(tǒng)防止火災的應急處置預案，確保摻燒煙煤試驗順利進行。

1）分磨摻燒方式具有制粉系統(tǒng)控制方便、爐內(nèi)燃燒過程有利于燃盡、減少結(jié)渣諸多優(yōu)點；且不存在混煤不均的問題；

2）爐前摻混方式，根據(jù)煤質(zhì)要求在煤場按一定比例摻配，混煤進入鍋爐各煤倉［2］。

受上煤條件制約，分磨摻燒難度較大，采用了爐前摻混方式摻燒。在原燃貧煤基礎上添加30%低灰熔點煙煤；觀察燃燒器的著火情況、爐膛及屏過的結(jié)渣狀況、爐膛出口煙氣溫度變化等，經(jīng)3～5天時間運行，無影響鍋爐安全的異常情況，鍋爐運行穩(wěn)定后，逐步添加煙煤量將煙煤的摻燒比例提高到50%，觀察鍋爐運行狀況后按10%的比例逐步提高煙煤量，直到最大許可摻燒比例，在最大摻燒比例下，連續(xù)運行1周，考核鍋爐運行的安全穩(wěn)定性。低灰熔點煙煤摻燒完畢后，根據(jù)摻燒數(shù)量，在此基礎上改用高灰熔點煙煤摻燒，直到達到摻燒煙煤最大量。經(jīng)過煙煤摻燒，達到了改燒煙煤，其中低灰熔點煙煤可占50%的狀況。

改燒前后參數(shù)對比見表2。

表2 改燒前后參數(shù)對比

2.2 摻燒煙煤安全性因素

2.2.1 燃燒器噴口燒損問題

鍋爐的設計煤種為貧煤，一次風速的設計也是按照貧煤設計，在摻燒煙煤時，著火點提前，存在燃燒器噴口燒損問題，摻燒中采取的措施是按煙煤要求的溫度，控制磨煤機出口溫度，適度提高一次風速，根據(jù)風速在線測量裝置，控制一次風速28 m／s，同時加強對一次風噴口出口著火情況的觀察，并定時對噴口溫度進行測溫。

根據(jù)實際運行數(shù)據(jù)及改燒煙煤運行1年后爐內(nèi)檢查，噴口運行溫度無明顯升高，噴口無燒損現(xiàn)象。

2.2.2 制粉系統(tǒng)自燃、爆炸問題

鍋爐制粉系統(tǒng)為雙進雙出鋼球磨直吹式制粉系統(tǒng)，安裝有防爆門，對煤種適應性較強，自身具備制備高揮發(fā)分煙煤的能力。

當摻燒高揮發(fā)分煤時，無論摻燒比例大小，制粉系統(tǒng)的控制必須按高揮發(fā)煙煤的要求控制磨煤機出口溫度，停磨時抽空制粉系統(tǒng)煤粉，杜絕制粉系統(tǒng)的積粉，并加強巡檢，主要巡檢部位為分離器的擋板、管道彎頭膨脹節(jié)，做好制粉系統(tǒng)的防爆工作。

全部改燒煙煤后，制粉系統(tǒng)運行穩(wěn)定，無積粉。

2.2.3 控制爐內(nèi)結(jié)渣問題

燃燒器布置采用較小直徑的假想切圓，具有減緩結(jié)焦的先決條件［3］，鍋爐摻燒及全燒煙煤期間，隨時觀察結(jié)渣情況，并做出適當?shù)倪\行調(diào)整，同時通過分析相同負荷下各段煙溫的變化，對各對流受熱面的結(jié)渣、積灰情況進行分析；其次加強爐膛吹灰，這不但可以控制爐內(nèi)的結(jié)渣程度，對緩解屏過的結(jié)渣也是有利的。

摻燒期間若出現(xiàn)掉大焦，導致爐膛負壓波動大，或掉焦過多造成除渣裝置無法連續(xù)正常排渣時，降低摻配比例。

全部改燒煙煤后，鍋爐爐膛負壓未出現(xiàn)明顯波動，在低灰熔點煤量達到50%以上比例時，爐膛落焦次數(shù)增多，尺寸增大，但未造成運行波動，除渣裝置運行正常、鍋爐燃燒穩(wěn)定。為防止爐內(nèi)大量結(jié)焦造成不良后果，對灰熔點小于1 200℃的煙煤可以按50%的比例進行摻配控制。

2.2.4 燃燒穩(wěn)定性

由于煙煤揮發(fā)份高、含碳量低、燃點低、易著火，著火性能優(yōu)于貧瘦煤，燃用煙煤后，觀察爐內(nèi)燃燒穩(wěn)定，爐膛火焰變的白亮，火檢信號充滿度增強，波動幅度減小，特別是低負荷工況，能夠保證良好燃燒。

2.3 摻燒煙煤運行經(jīng)濟性

飛灰含碳量變化。由于煙煤的著火穩(wěn)定性、燃盡性好于貧瘦煤，摻燒煙煤飛灰、爐渣含碳量將呈降低趨勢［4］，根據(jù)實際運行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，改燒煙煤后飛灰含碳量由燃用貧煤的7.7%降低至2.46%，灰渣損失降低了2.98%。

排煙溫度變化。燃用煙煤后，磨煤機出口溫度降低，需要摻用冷一次風，導致排煙溫度升高7～8℃，排煙熱損失增大，根據(jù)統(tǒng)計計算數(shù)據(jù)，排煙損失增大0.53%。

汽溫、減溫水量、各段煙溫變化。燃用煙煤后，由于著火提前，爐膛出口溫度略有降低，根據(jù)統(tǒng)計運行數(shù)據(jù)，爐膛出口溫度降低了30℃，汽溫降低2～3℃，通過調(diào)整配風方式，汽溫能夠提高至燃用貧煤狀態(tài)；減溫水量減少，各段煙溫無明顯改變。

NOx排放濃度。燃用煙煤前，SCR前NOx濃度平均為600mg／m3，超出SCR處理能力，燃用煙煤后SCR前NOx濃度降為380 mg／m3。每月用氨量由90 t降至65 t，降幅27.8%。

燃油量。由于煙煤的著火穩(wěn)定性好于貧瘦煤，燃用煙煤后，爐膛燃燒異常穩(wěn)定，爐膛火焰變的白亮，波動幅度減小，機組正常穩(wěn)燃油油量減少，啟動用油量明顯降低，同時冷態(tài)啟動采用小油槍，啟動用油量由45 t降至17 t，節(jié)油60%以上。

3 結(jié)語

雙進雙出制粉系統(tǒng)鍋爐，在不進行設備改造前提下，改燒煙煤是成功的，改燒煙煤后，鍋爐運行穩(wěn)定性增強，機組耗油大幅降低，NOx排放指標降幅明顯，噴氨量降幅30%，效果良好，同時拓展了進煤渠道。

雖然貧煤鍋爐高度高于煙煤鍋爐，造成汽溫降低，但通過調(diào)整配風方式，上調(diào)噴口角度，能夠保證汽溫正常，降低磨煤機出口溫度、排煙溫度升高，但飛灰的大幅降低，完全能夠彌補排煙溫度升高導致的效率降低。

［1］樊泉桂，肖立家，李玉昆.張家口電廠300 MW機組鍋爐摻燒低灰熔點煤的運行特性分析［J］.熱力發(fā)電，2005，34（5）：20-23.

［2］段學農(nóng)，朱光明，焦慶豐，等.電廠鍋爐混煤摻燒技術研究與實踐［J］.中國電力，2008，41（6）：51-54.

［3］趙振寧，佟義英，方占嶺，等.300 MW鍋爐摻燒低灰熔點煤種的應用研究［J］.動力工程，2009，29（6）：516-527.

［4］李斌，王茂華.300 MW鍋爐摻燒陽泉煤運行可靠性和經(jīng)濟性［J］.鍋爐制造，2000（3）：9-14.

［5］岑可法，周昊，池作和.大型電站鍋爐安全及優(yōu)化運行技術［M］.北京：中國電力出版社，2003.

330MW Thermal Power Plant Boiler Burning Bituminous Coal in Practice

ZHANG Baoliang
（Huadian Zibo Thermal Power Co.Ltd.，Zibo 255054，China）

A description is given to the practice of fired-coal change from meager coal to bituminous coal on a 330MW power generation unit.An analysis is done of existing problems.Under discussion is the method for double-in double-out meager coal pulverizing system of boilers to cope with fuel change from meager coal to bituminous coal.Without transformation of the main equipment，after the coal change，operation stability of the boiler improved and unit fuel consumption greatly reduced，NOxemission index fell significantly，ammonia injection volume declined by as much as 30%，achieving satisfactory effect.The practice is of great value of reference for the same type of boiler to broaden firing-fuel range and improve operation safety.

boiler；mix-coal combustion；bituminous coal；meager coal

TK16

B

1007-9904（2015）08-0064-03

2015-04-15

張寶亮（1964），男，從事電廠生產(chǎn)技術管理工作。