火力發(fā)電企業(yè)混煤摻燒技術(shù)的研究及應(yīng)用

饒紅建

摘 要 火力發(fā)電企業(yè)除了承擔(dān)社會(huì)責(zé)任外，盈利以及追求利潤(rùn)最大化仍然是其根本目標(biāo)。燃煤機(jī)組降低發(fā)電成本最直接的方法就是降低煤價(jià)，煤價(jià)的降低必然造成煤質(zhì)的下降，從而引出一系列問題。研究清楚摻配摻燒對(duì)機(jī)組安全和經(jīng)濟(jì)性的影響，制定切實(shí)合理?yè)脚鋼綗桨?，?duì)保證燃煤機(jī)組電廠長(zhǎng)周期安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保運(yùn)行起著長(zhǎng)遠(yuǎn)的戰(zhàn)略作用。

關(guān)鍵詞 混煤摻燒;安全;經(jīng)濟(jì)

1混煤摻燒的目的及對(duì)機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的影響

（1）鍋爐機(jī)組對(duì)燃煤的要求。①燃燒的要求：為提高鍋爐著火的穩(wěn)定性、降低飛灰含碳量、提高鍋爐效率進(jìn)行摻配;②制粉的要求：為提高制粉系統(tǒng)出力，防止制粉系統(tǒng)自燃、爆炸進(jìn)行摻配;③結(jié)渣的要求：為防止鍋爐結(jié)渣、結(jié)焦、滅火進(jìn)行摻配;④排放的要求：為滿足環(huán)保要求進(jìn)行摻配;⑤輔助的設(shè)備要求：為防止雨季及煤較濕堵煤進(jìn)行摻配。⑥機(jī)組已經(jīng)建好，采購(gòu)的煤不能滿足鍋爐機(jī)組要求，需要進(jìn)行配煤。⑦機(jī)組已經(jīng)建好，到廠的煤不符合鍋爐機(jī)組要求，需要進(jìn)行配煤。⑧設(shè)計(jì)、建設(shè)機(jī)組時(shí)，根據(jù)采購(gòu)煤的狀況，選定設(shè)計(jì)煤種進(jìn)行配煤。⑨根據(jù)機(jī)組最佳運(yùn)行要求、最佳采購(gòu)煤條件，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)配煤。

（2）燃煤對(duì)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的影響。凡是燃煤與設(shè)計(jì)煤種相符的電廠，鍋爐運(yùn)行正常，生產(chǎn)穩(wěn)定，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較好;而煤種不符合設(shè)計(jì)煤種時(shí)，帶來種種問題：①鍋爐出力下降，機(jī)組不能滿發(fā)。②鍋爐效率降低，發(fā)電煤耗增加。③煤種多變、煤質(zhì)劣化，使電廠助燃油量增加。④鍋爐爐膛結(jié)渣，受熱面超溫，近半數(shù)的電廠不同程度的出現(xiàn)過類似問題。⑤燃料費(fèi)用和發(fā)電成本增加。⑥完善改造工作量大，費(fèi)用高。為了解決因煤質(zhì)引起的出力下降、投油多、結(jié)渣、超溫、磨損等問題而進(jìn)行的完善化改造。

2混煤摻燒中出現(xiàn)的安全問題及原因分析

（1）爐內(nèi)結(jié)渣。摻配煤最容易引起的問題就是爐內(nèi)結(jié)渣的問題，主要由下三種原因造成：①摻燒強(qiáng)結(jié)渣性的煤。②幾種不結(jié)渣性的煤慘混合燃燒過程中形成低灰熔點(diǎn)的共熔體。③摻燒高灰分的煤后，一次風(fēng)管堵管，造成火焰中心偏斜，引起局部結(jié)渣。

（2）受熱面超溫、腐蝕、爆管。在摻燒低揮發(fā)份煤種及高灰分、低發(fā)熱量煤種時(shí)，屏式過熱器、高溫過熱器、高溫再熱器容易發(fā)生超溫問題，其主要原因是[1]：①摻燒低揮發(fā)份煤種時(shí)火焰中心抬高。②摻燒低揮發(fā)份煤種以后，四角切園爐爐膛出口殘余扭轉(zhuǎn)增大，兩側(cè)煙溫偏差增大。③采用儲(chǔ)倉(cāng)式制粉系統(tǒng)的鍋爐，在摻燒低發(fā)熱量煤種時(shí)，粉量增大，給粉機(jī)需高轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，此時(shí)下粉均勻性變差，混合器的性能也變差，導(dǎo)致爐膛四角進(jìn)粉量偏差增大，爐膛兩側(cè)煙溫偏差增大。

（3）燃燒不穩(wěn)，鍋爐滅火。當(dāng)原燃用煤種燃燒特性較好（干燥無灰基揮發(fā)份較高或發(fā)熱量較高），摻燒燃燒特性較差的煤（干燥無灰基揮發(fā)份較低或發(fā)熱量較低）時(shí)，鍋爐燃燒的穩(wěn)定性會(huì)降低，嚴(yán)重者會(huì)引發(fā)鍋爐滅火。其原因是摻燒燃燒特性較差的煤（干燥無灰基揮發(fā)份較低或發(fā)熱量較低）著火溫度較高，煤粉氣流加熱到著火點(diǎn)所需吸收的熱量較多，而供給的著火熱不變時(shí)煤粉氣流的著火困難，必然引起燃燒不穩(wěn)。鍋爐設(shè)計(jì)時(shí)所采用的爐膛容積熱負(fù)荷、斷面熱負(fù)荷、燃燒器區(qū)域熱負(fù)荷、燃燒器布置方式與所采用的設(shè)計(jì)煤種相適應(yīng)，摻燒煤質(zhì)應(yīng)有一定的限制，采用混磨混燒方式摻燒時(shí)，原則上摻混后的煤質(zhì)應(yīng)達(dá)到適耗煤質(zhì)的要求[2]。

（4）制粉系統(tǒng)爆炸。當(dāng)摻燒煤種揮發(fā)份較設(shè)計(jì)煤種增加較多，磨出口溫度沒有相應(yīng)降低時(shí)制粉系統(tǒng)及粉倉(cāng)易發(fā)生爆炸。特別是儲(chǔ)倉(cāng)式制粉系統(tǒng)，由于部件多、煤粉易積存，爆炸更易發(fā)生。控制好磨出口溫度是防止制粉系統(tǒng)爆炸的關(guān)鍵。

（5）空預(yù)器腐蝕及堵塞。當(dāng)摻燒高硫份煤時(shí)，煙氣的酸露點(diǎn)溫度提高，當(dāng)空預(yù)器冷端進(jìn)口壁面溫度低于酸露點(diǎn)溫度時(shí)，空預(yù)器波紋板上產(chǎn)生結(jié)露，結(jié)露以后會(huì)對(duì)波紋板形成腐蝕，同時(shí)黏附飛灰，造成流道堵塞。

3不同煤種、不同制粉系統(tǒng)摻燒方式的選擇

（1）貧煤爐摻燒方式的選擇。①貧煤與煙煤摻燒，適用于任何制粉系統(tǒng)及任何摻燒方式。摻燒時(shí)要注意防止?fàn)t內(nèi)結(jié)渣及制粉系統(tǒng)爆炸。②貧煤與無煙煤摻燒，適用于中儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)及雙進(jìn)雙出磨直吹式制粉系統(tǒng)。對(duì)于鋼球磨儲(chǔ)倉(cāng)式制粉系統(tǒng)若貧煤干燥無灰基揮發(fā)份≤16%，與無煙煤摻燒時(shí)可采用混磨混燒方式;若貧煤干燥無灰基揮發(fā)份≥16%，與無煙煤摻燒時(shí)儲(chǔ)倉(cāng)式制粉系統(tǒng)最好采用分倉(cāng)上煤、分別磨制，細(xì)度差別控制，不同煤種混合送入的方式摻燒;雙進(jìn)雙出磨采用直吹式制粉系統(tǒng)時(shí)采用分倉(cāng)上煤、分別磨制，細(xì)度差別控制，分層送入爐內(nèi)的方式摻燒。③煙煤與無煙煤摻燒，適用于中儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)及雙進(jìn)雙出磨直吹式制粉系統(tǒng)。儲(chǔ)倉(cāng)式制粉系統(tǒng)采用采用分倉(cāng)上煤、分別磨制，細(xì)度差別控制，不同煤種混合送入的方式摻燒（摻燒效果較差）;雙進(jìn)雙出磨采用直吹式制粉系統(tǒng)時(shí)采用分倉(cāng)上煤、分別磨制，細(xì)度差別控制，分層送入爐內(nèi)的方式摻燒。

（2）分層送入摻燒方式摻燒位置的選擇。采用分層送入方式摻燒時(shí)，揮發(fā)份高的煤從最下層及最上層送入，揮發(fā)份低的煤高負(fù)荷從第二、三層送入，低負(fù)荷從第二層送入。這樣既可保證低負(fù)荷燃燒的穩(wěn)定性，又可保證燃燒的經(jīng)濟(jì)性。

（3）摻燒時(shí)的調(diào)整與控制。①煤粉細(xì)度的調(diào)整與控制。采用混磨混燒方式時(shí)，煤粉細(xì)度按混煤中較低揮發(fā)份的煤種控制，采用分倉(cāng)上煤，分磨磨制時(shí)，煤粉細(xì)度按各自的揮發(fā)份控制。②一次風(fēng)速（風(fēng)量）的控制。當(dāng)摻燒煤種揮發(fā)份高于設(shè)計(jì)值時(shí)，適當(dāng)提高一次風(fēng)速（磨入口風(fēng)量）;當(dāng)摻燒煤種揮發(fā)份低于設(shè)計(jì)值時(shí)，適當(dāng)降低一次風(fēng)速（磨入口風(fēng)量）。

（4）二次風(fēng)的調(diào)整。當(dāng)摻燒煤種燃燒特性低于設(shè)計(jì)煤種時(shí)，第一層一次風(fēng)與第二層一次風(fēng)之間的二次風(fēng)應(yīng)適當(dāng)減小，第二層一次風(fēng)與第三層一次風(fēng)之間的二次風(fēng)應(yīng)適當(dāng)增大;當(dāng)摻燒煤種燃燒特性優(yōu)于設(shè)計(jì)煤種時(shí)，第一層一次風(fēng)與第二層一次風(fēng)之間的二次風(fēng)應(yīng)適當(dāng)增大。

4結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，為降低火力發(fā)電企業(yè)的發(fā)電成本，保證燃煤機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保運(yùn)行，對(duì)混煤摻燒技術(shù)的研究具有十分重要的意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 王英敏，張志剛，張文君，等.火電機(jī)組混煤摻燒與優(yōu)化系統(tǒng)研究與應(yīng)用[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2020，20（14）：5633-5638.

[2] 孫培波，楊永偉，李耀德，等.基于燃煤高位發(fā)熱量下混煤摻燒熱效率研究[J].電力勘測(cè)設(shè)計(jì)，2020（3）：27-31.