淺談火力發(fā)電廠低熱值燃煤的摻配

雷貫強(qiáng)

摘 要：本文論述了新疆華電吐魯番發(fā)電有限責(zé)任公司通過燃煤摻燒試驗(yàn)，解決了公司煤炭供應(yīng)問題，擴(kuò)大了煤源，周邊大部分煤礦的低熱值煤通過摻配都可以滿足安全生產(chǎn)的要求;另外，通過燃煤摻燒試驗(yàn)，確定了不同煤礦的摻配比例，保證了鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：鍋爐;燃煤;摻燒;探討

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.21. 150

1 前言

新疆華電吐魯番電廠1號鍋爐設(shè)計(jì)燃煤的低位熱值約為27.17MJ/kg。近年來由于燃煤供應(yīng)比較緊張，鍋爐燃用的這種高熱值煤量已不能滿足機(jī)組正常運(yùn)行的需要。為了擴(kuò)大煤源，降低成本需摻燒部分熱值較低的煙煤，其中主要為金馬、露天和同泰等煤礦的煙煤。與設(shè)計(jì)煤相比，這些煙煤具有較高水分、較高灰分、較低熱值的特點(diǎn)，金馬和龍泉煤的硫含量較高。在與低熱值煙煤摻燒后，燃煤發(fā)熱量和灰分的變化對鍋爐、制粉、除灰等系統(tǒng)的出力造成了一定影響，如磨煤機(jī)出力不能達(dá)到鍋爐帶負(fù)荷要求、燃煤灰分高時(shí)輸灰系統(tǒng)出力不足、鍋爐帶滿負(fù)荷困難等，燃煤含硫量較高又容易引起爐內(nèi)水冷壁結(jié)焦、產(chǎn)生爐內(nèi)高、低溫腐蝕等問題，危害鍋爐的安全運(yùn)行。因此，新疆華電吐魯番電廠進(jìn)行了燃煤摻配試驗(yàn)，分析鍋爐燃用低熱值煙煤后，電廠鍋爐制粉、燃燒系統(tǒng)和主要輔機(jī)對燃燒混煤的適應(yīng)性，提供保證鍋爐安全穩(wěn)定運(yùn)行的配煤比例、運(yùn)行調(diào)整方法及燃燒混煤應(yīng)注意的有關(guān)事項(xiàng)。

2 鍋爐設(shè)備簡介

吐魯番電廠1號鍋爐為SG-420/13.7-M778型超高壓中間再熱自然循環(huán)鍋爐，Π型布置，直流燃燒器四角切圓燃燒、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼結(jié)構(gòu)，前煙道為燃燒室，后煙道布置對流受熱面，管式空氣預(yù)熱器獨(dú)立布置于爐后，成為第三、四煙道。制粉系統(tǒng)為正壓直吹式，配四臺(tái)ZGM65G中速磨煤機(jī)。水平濃淡直流燃燒器四角布置，在爐內(nèi)形成逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)的切圓;燃燒器分四層布置，每層各4支，共16支，鍋爐MCR和ECR負(fù)荷時(shí)均投三層，另一層備用。燃燒器的一、二次風(fēng)噴嘴呈間隔排列，頂部設(shè)有OFA消旋燃盡風(fēng)，每組燃燒器各有二次風(fēng)擋板10組，均由電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)單獨(dú)操作。鍋爐過熱器采用兩級噴水減溫，一級減溫器主要用于粗調(diào)，改變汽溫較大的波動(dòng)和保護(hù)屏式過熱器不超溫;二級減溫器主要用于細(xì)調(diào)，改變汽溫較小的波動(dòng)和保護(hù)高溫過熱器不超溫。再熱蒸汽采用煙氣擋板調(diào)節(jié)。預(yù)熱器分前、后二級，前級預(yù)熱器為二次風(fēng)預(yù)熱器、管箱高度自上至下為5.5m，5.5m，2.8m。后級預(yù)熱器為一次風(fēng)預(yù)熱器、管箱高度自上而下為2.75m×4，2.5m共5組。

3 摻燒試驗(yàn)煤質(zhì)及摻燒方法

試驗(yàn)用煤主要為高熱值的依拉湖煤和低熱值的金馬、同泰和露天煤礦煤，試驗(yàn)煤質(zhì)分析結(jié)果如表1所示，表中同時(shí)也列出了1號鍋爐的設(shè)計(jì)煤數(shù)據(jù)。從表1可以看出，依拉湖煤與設(shè)計(jì)煤比較接近，金馬、同泰和露天煤礦煤均為較高水分、較高灰分、低熱值煤，露天煤的熱值相對較高。各煤種的揮發(fā)分含量較高，灰熔點(diǎn)較低，金馬煤和露天煤還具有較高的含硫量，各煤種灰中均含有較多的Fe2O3，煤的結(jié)焦特性較強(qiáng)。除露天煤比較容易研磨外，其它煤均為難磨煤種。

隨著低熱值煤的摻燒，入爐煤的全水分和灰分將逐漸提高，混煤的發(fā)熱量逐漸降低，揮發(fā)分含量基本不變，煤的可磨性下降（金馬煤、同泰煤）或上升（露天煤）。因煤的揮發(fā)分含量均較高，低熱值煤的摻入不會(huì)影響到煤粉的著火特性，在運(yùn)行過程中仍要適當(dāng)提高一次風(fēng)速、注意控制磨出口風(fēng)溫以保護(hù)燃燒器噴口、防止噴口結(jié)焦和避免制粉系統(tǒng)爆炸事故的發(fā)生。煤水分的增加使制粉系統(tǒng)需要提高磨入口風(fēng)溫或增加入磨風(fēng)量來提高磨煤機(jī)的干燥出力，同時(shí)要注意制粉系統(tǒng)堵磨、堵管的發(fā)生。煤的灰分升高、發(fā)熱量降低則會(huì)使入爐煤量增加，磨煤機(jī)和輸灰系統(tǒng)出力提高，煤的可磨性下降，煤粉變粗，從而影響到煤粉的燃盡。各煤種的灰熔點(diǎn)均較低，都屬于結(jié)焦嚴(yán)重的煤。此外，煤的結(jié)焦特性還與灰成分和灰分含量有關(guān)。金馬煤、露天煤的硫和鐵含量較高，灰分含量也比較大;同泰和依拉湖煤的鐵含量也比較高，煤的這些特性使得其在爐內(nèi)燃燒時(shí)可能在水冷壁上形成較嚴(yán)重的結(jié)焦;煤灰中鈉含量也較高，所以運(yùn)行中除應(yīng)密切注意爐內(nèi)水冷壁的結(jié)焦情況外，對爐膛出口受熱面的沾污和結(jié)焦也應(yīng)注意。

根據(jù)上述煤的特性，將吐魯番電廠的煤分成A、B、C三類進(jìn)行摻燒，其分類如下：

煤種A：依拉湖、墨龍煙煤;煤種B：金馬、龍泉煙煤;煤種C：同泰、露天煤礦煤。

各煤種在摻燒過程中采用預(yù)混的方式進(jìn)行配燒，試驗(yàn)過程中控制摻燒比例如下：

依拉湖：金馬：同泰=1：2：1;依拉湖：金馬：同泰=1：4：1 ;金馬：同泰=1：1 ;依拉湖：露天=1：2 ;依拉湖：金馬=1：2 ;露天、同泰混煤

為了尋找能夠使鍋爐安全運(yùn)行的摻配煤種和比例，試驗(yàn)從磨制依：金：同=1：2：1混煤的工況開始，進(jìn)行了變煤種試驗(yàn)，共進(jìn)行了6個(gè)工況，在每個(gè)工況下觀察鍋爐的結(jié)焦情況、測量爐內(nèi)火焰溫度、記錄主要運(yùn)行參數(shù)，并對鍋爐對各煤種的適應(yīng)能力進(jìn)行了分析。

從表1可以看出，隨著煤種的變化，鍋爐燃煤量在54.8～57.1t/h的范圍內(nèi)變化，主、再熱蒸汽參數(shù)正常，在燃用含金馬煤的混煤時(shí)鍋爐減溫水量較大，后屏過熱器出口煙溫較高，摸底工況T1的后屏出口煙溫達(dá)到820℃，隨后的各工況該煙溫均出現(xiàn)了下降，可以降低爐膛出口受熱面的沾污。煤種改變時(shí)，鍋爐的飛灰可燃物在0.20～1.10%范圍內(nèi)變化，爐渣可燃物下降明顯，從最初的9.85%逐漸下降到純燒露天、同泰煤時(shí)的1.06%，煤粉的燃盡較好;隨煤種不同，鍋爐效率均較高（高于設(shè)計(jì)值92.50%），但差別較大，在燃用含依拉湖煤的混煤時(shí)鍋爐效率較高，而在燃用低熱值的金馬、同泰混煤時(shí)的鍋爐效率較低?？梢钥闯觯鞜蜔嶂得簳r(shí)鍋爐的經(jīng)濟(jì)性有所下降，在低熱值煤中摻燒一定比例的高熱值煤，可以有效提高鍋爐效率，最高可達(dá)0.5%以上。從輔機(jī)電耗來看，其值主要是受到了煤的可磨性和鍋爐運(yùn)行氧量的影響，燃用含金馬煤的混煤時(shí)，因鍋爐結(jié)焦較重，多采用4.0%左右的高氧量運(yùn)行，使送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)電流相對較高，尤其是在結(jié)焦較重的依：金：同=1：4：1和金：同=1：1混煤時(shí)，輔機(jī)電耗偏高較多。另外，燃用各煤種時(shí)，鍋爐的輸灰系統(tǒng)出力均正常。隨著金馬煤摻燒比例的增加，燃燒器區(qū)域溫度逐漸上升，金馬：同泰=1：1時(shí)的火焰峰值溫度最高，達(dá)到了1588℃;在金馬、同泰煤中摻入一定比例的依拉湖煤，即可以有效降低火焰峰值溫度，對減緩燃燒器區(qū)域結(jié)焦非常有利。

4 結(jié)論

通過本次混煤摻燒試驗(yàn)，可以得到以下結(jié)論：

（1）在試驗(yàn)煤種中，金馬煤是最易結(jié)焦的煤種。能夠使鍋爐安全運(yùn)行的各煤種之間的配燒方式為：依拉湖：金馬=1：2，金馬：同泰=1：1，依拉湖煤和露天煤均可以單燒。

（2）磨制各混煤時(shí)，磨煤機(jī)出力基本不變，金馬煤的可磨性較差，依拉湖、露天煤的可磨性較好，金馬混煤的煤粉偏粗，對鍋爐結(jié)焦有較大影響。

（3）燃用各混煤時(shí)鍋爐主蒸汽參數(shù)正常，燃用依：金：同=1：4：1混煤和金：同=1：1混煤時(shí)鍋爐的減溫水量較高，燃燒器噴口及其周圍水冷壁結(jié)焦較多;燃用其它混煤時(shí)爐內(nèi)結(jié)焦較輕。燃用各混煤時(shí)后屏出口煙溫均較低，不會(huì)引起爐膛出口受熱面的沾污、結(jié)焦。

（4）燃用各煤種時(shí)，鍋爐飛灰可燃物基本不變，爐渣可燃物下降較多，排煙溫度比設(shè)計(jì)值偏高多在10℃以上，機(jī)械未完全燃燒損失為0.09～0.32%，排煙熱損失為6.35～6.89%，鍋爐效率為92.39～93.15%。在金馬、同泰煤中摻入1/3的依拉湖煤，比燒金馬和同泰混煤的鍋爐效率可高0.5%以上。

（5）降低鍋爐負(fù)荷對緩解爐內(nèi)結(jié)焦有利，可以把變負(fù)荷運(yùn)行作為一種控制結(jié)焦的手段。

（6）考慮到鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，推薦的運(yùn)行方式為：運(yùn)行氧量（實(shí)測值）3.5-4.0%，正塔配風(fēng)，噴口一次風(fēng)速不低于30m/s，磨出口溫度65-70℃。1～4號磨粗粉分離器擋板開度分別為50°、55°、40°、50°，煤粉細(xì)度R90約為30%。

（7）鍋爐輸灰系統(tǒng)能夠適應(yīng)試驗(yàn)各煤種的灰分變化。

（8）鍋爐除渣系統(tǒng)能夠適應(yīng)試驗(yàn)各煤種渣量的變化，送、引風(fēng)機(jī)和一次風(fēng)機(jī)出力能夠適應(yīng)煤種變化，送風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)的余量均比較大。

參考資料：

[1]集控運(yùn)行規(guī)程[S]. 新疆華電吐魯番發(fā)電有限責(zé)任公司.

[2]于臨秸.鍋爐運(yùn)行[M].中國電力出版社.

[3]白國亮.鍋爐設(shè)備運(yùn)行[M].火力發(fā)電職業(yè)技能培訓(xùn)教材.中國電力出版社.

[4]燃煤煤質(zhì)全分析報(bào)告[S].新疆電力科學(xué)研究院.endprint