350MW超臨界機(jī)組準(zhǔn)東煤摻燒注意事項(xiàng)及預(yù)防措施

阿拉爾盛源熱電有限責(zé)任公司 魯 鵬

阿拉爾盛源熱電有限責(zé)任公司2×350MW機(jī)組鍋爐是上海鍋爐廠生產(chǎn)的SG-1181/25.4-M4403型超臨界直流鍋爐，其燃燒系統(tǒng)為單爐膛、一次再熱、采用四角切圓燃燒方式、平衡通風(fēng)、三分倉(cāng)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器、緊身封閉、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)π型鍋爐，制粉系統(tǒng)為中速磨正壓直吹式，每臺(tái)爐配5臺(tái)MPS-190型中速磨煤機(jī)，4臺(tái)可帶MCR 負(fù)荷、1臺(tái)備用。鍋爐設(shè)計(jì)煤種為俄霍布拉克煤礦優(yōu)質(zhì)煙煤，由于俄礦生產(chǎn)能力受限不能滿(mǎn)足南疆陸續(xù)投產(chǎn)的5個(gè)大容量機(jī)組及城市采暖鍋爐的供煤需求，南疆各火電廠都開(kāi)始被迫采購(gòu)準(zhǔn)東煤進(jìn)行鍋爐摻燒。

準(zhǔn)東煤煤質(zhì)特性非常特殊，具有2低4高的特點(diǎn)。即低灰、低硫、高水份、高揮發(fā)份、高灰融點(diǎn)、高位發(fā)熱量高；全水在28～30%，內(nèi)水在9%左右、外水在20%左右，揮發(fā)份在24～30%，灰份在5～8%，含硫小于0.5%，灰融點(diǎn)在1080℃左右。但因高水份，低位發(fā)熱量在20000千焦/千克左右。

盛源熱電鍋爐燃用煤種比較多，現(xiàn)階段主要摻燒煤種為準(zhǔn)東煤，準(zhǔn)東煤已用過(guò)天池能源南礦煤、將二礦煤、神華煤、宜化煤、紅沙泉，而判斷準(zhǔn)東煤煤種是否可以正常大量使用，則需以不同鍋爐廠家針對(duì)準(zhǔn)東煤特性而設(shè)計(jì)的鍋爐類(lèi)型為主體，后期鍋爐改造為輔。準(zhǔn)東煤礦區(qū)區(qū)域大，庫(kù)存煤量多，不同區(qū)域煤礦的燃煤特性存在差異，通過(guò)盛源熱電鍋爐摻燒不同準(zhǔn)東煤的摻燒情況來(lái)判斷準(zhǔn)東煤能否在盛源電廠鍋爐進(jìn)行大比例摻燒。

通過(guò)試燒試驗(yàn)認(rèn)為，天池能源南礦煤、神華煤、宜化煤、紅沙泉煤礦煤可進(jìn)行大比例摻燒，這些煤種特點(diǎn)高水分、低灰分、灰熔點(diǎn)較低，且結(jié)焦沾污性極強(qiáng)，堿金屬氧化物含量極高，尤其是氧化鉀、氧化鈉含高達(dá)2～10%，準(zhǔn)東煤煤灰中的鈉、鈣含量的高低是直接導(dǎo)致鍋爐結(jié)渣問(wèn)題發(fā)生的主要原因，尤其天池能源將二礦煤的鈉與鈣的含量及堿金屬含量為最高，是造成天池能源將二礦煤在鍋爐不進(jìn)行改動(dòng)的情況下無(wú)法進(jìn)行大比例摻燒的主要原因，因此為做到天池能源將二礦煤大比例摻燒，必須進(jìn)行摻燒課題研究來(lái)解決。

1 摻燒準(zhǔn)東煤應(yīng)注意的問(wèn)題

1.1 對(duì)運(yùn)行人員進(jìn)行摻燒技術(shù)交底

加大員工責(zé)任心的培養(yǎng)，提高運(yùn)行人員的責(zé)任心和敬業(yè)精神，不斷強(qiáng)化安全、節(jié)能意識(shí)；加強(qiáng)技能培訓(xùn)，提高運(yùn)行人員燃燒調(diào)整水平，提高運(yùn)行人員對(duì)鍋爐異常燃燒工況下應(yīng)變能力。邀請(qǐng)專(zhuān)家講解理論知識(shí)，讓身邊的技術(shù)能手走上講臺(tái)介紹鍋爐摻燒燃燒調(diào)整的經(jīng)驗(yàn)體會(huì)，安排專(zhuān)工不定期對(duì)鍋爐運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生異常情況進(jìn)行分析，促進(jìn)運(yùn)行人員技能水平的提高[1]。

1.2 制粉系統(tǒng)的檢查與維護(hù)

因準(zhǔn)東煤水分大，干燥出力受到限制，單臺(tái)磨煤機(jī)摻燒準(zhǔn)東煤量過(guò)大時(shí)易造成堵磨和堵粉管現(xiàn)象，因此磨制準(zhǔn)東煤的磨煤機(jī)要保持較高風(fēng)速。鍋爐在高負(fù)荷時(shí)對(duì)整個(gè)制粉系統(tǒng)的磨損將會(huì)增加，各轉(zhuǎn)機(jī)電耗也會(huì)增加，避免各風(fēng)機(jī)超出力運(yùn)行，以致使煙氣流速過(guò)大而加劇煙道尾部受熱面的磨損。

1.3 準(zhǔn)東煤摻燒比例控制

盛源電廠鍋爐設(shè)計(jì)煤種是俄霍布拉克煤礦煙煤，爐膛截面熱負(fù)荷偏小，如全部燃用準(zhǔn)東煤，其燃盡時(shí)間不足會(huì)造成未燃盡的煤粉顆粒繼續(xù)向鍋爐折煙角及水平煙道流動(dòng)，致使未燃盡的煤粉顆粒在折煙角及水平煙道附近的受熱面發(fā)生結(jié)焦情況。如采用混燒，從燃盡角度考慮，由于準(zhǔn)東煤的揮發(fā)分低于設(shè)計(jì)煤種，與俄礦煤混合后磨制，準(zhǔn)東煤將磨得過(guò)粗使飛灰含碳量增加，當(dāng)2種煤粉經(jīng)混合后一起進(jìn)入燃燒區(qū)后，燃燒過(guò)程所需空氣中的氧會(huì)被準(zhǔn)東煤首先消耗，準(zhǔn)東煤顆粒在低氧條件下燃盡更為困難。

當(dāng)鍋爐負(fù)荷75%以下運(yùn)行時(shí)摻燒比例不宜超過(guò)70%，當(dāng)摻燒準(zhǔn)東煤比例過(guò)大時(shí)，著火溫度明顯降低、不利于著火，火焰推遲，使火焰中心升高，混煤的燃燼特性急劇變差，使不完全燃燒熱損失增加，因此在摻燒準(zhǔn)東煤時(shí)將比例控制在70%以下，采用分磨配燒的方式，即4臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行時(shí)下兩層純用準(zhǔn)東煤，同時(shí)適當(dāng)調(diào)整磨煤機(jī)加載力，保持在4.5～6.5MPa，根據(jù)該磨煤粉細(xì)度對(duì)該磨出口分離器擋板進(jìn)行調(diào)整，將煤粉調(diào)粗，其余2臺(tái)磨煤機(jī)磨制俄礦煤，從而達(dá)到較好的摻配混燒效果。

1.4 磨煤機(jī)出口溫度的控制

在燃用準(zhǔn)東煤的情況下，鍋爐的排煙溫度略有升高，因?yàn)樵谪?fù)荷相同時(shí)給煤量超出設(shè)計(jì)煤種的給煤量。根據(jù)鍋爐的風(fēng)煤配比情況，給煤量增大時(shí)一、二次風(fēng)壓勢(shì)必增大，風(fēng)量的增加造成了煙氣量的增大，所以排煙溫度升高、鍋爐效率下降。為此，針對(duì)準(zhǔn)東煤適當(dāng)提高磨煤機(jī)出口溫度（68～72℃）、適當(dāng)增加氧量，試驗(yàn)取得了良好的效果，經(jīng)測(cè)試飛灰可燃物下降了0.6%。單磨機(jī)進(jìn)行混用準(zhǔn)東煤時(shí)，磨煤機(jī)出口溫度規(guī)定不低75℃。單磨機(jī)純燒準(zhǔn)東煤時(shí)，磨煤機(jī)出口溫度不宜低于60℃。

1.5 鍋爐運(yùn)行工況的觀察與調(diào)整

低負(fù)荷時(shí),由于燃料量減少、爐膛溫度低，爐膛內(nèi)燃燒狀況不夠穩(wěn)定，時(shí)常發(fā)生燃燒器檢驗(yàn)不到火焰而發(fā)生跳磨的現(xiàn)象，因此在摻燒準(zhǔn)東煤時(shí)須加強(qiáng)對(duì)鍋爐工況的監(jiān)視，及時(shí)調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，必要時(shí)采取投油穩(wěn)燃措施。負(fù)荷200MW 以上時(shí)，下層2臺(tái)磨煤機(jī)磨制100%準(zhǔn)東煤、其余2臺(tái)磨制100%俄礦煤進(jìn)行摻燒，通過(guò)對(duì)鍋爐燃燒情況觀察，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)大量結(jié)焦可適當(dāng)增加準(zhǔn)東煤摻燒比例；負(fù)荷150MW時(shí)3臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行較突出的問(wèn)題是磨煤機(jī)振動(dòng)，熱風(fēng)門(mén)開(kāi)度增加、冷風(fēng)門(mén)開(kāi)度減小，有燃燒不穩(wěn)及磨煤機(jī)電耗增加的情況[2]。

1.6 空氣預(yù)熱器的監(jiān)督和維護(hù)

準(zhǔn)東煤全水分高，若放在上層磨機(jī)運(yùn)行摻燒時(shí)，會(huì)造成尾部煙道低溫腐蝕幾率增大,因此在摻燒該煤種時(shí)要加強(qiáng)對(duì)空氣預(yù)熱器的監(jiān)督和維護(hù)。尤其在冬季，由于煙氣中含有水蒸氣，在燃料水分不多的情況下空氣預(yù)熱器的低溫受熱面不會(huì)結(jié)露；但在燃燒過(guò)程中，由于灰分的性質(zhì)及所采用的燃燒方式的不同，燃料中的硫分就有可能形成SO2及SO3并轉(zhuǎn)入煙氣中，煙氣中的SO3與水蒸氣形成硫酸蒸汽，當(dāng)空氣預(yù)熱器低溫受熱面壁溫低于煙氣露點(diǎn)時(shí)，便有大量硫酸蒸汽凝結(jié)，從而導(dǎo)致空氣預(yù)熱器發(fā)生低溫腐蝕，甚至造成嚴(yán)重堵灰。

為此，在冬季根據(jù)環(huán)境氣溫下降的情況及時(shí)投入送風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)暖風(fēng)器系統(tǒng)，保證送風(fēng)機(jī)入口的溫度在20℃以上。在暖風(fēng)器故障不能正常投入時(shí)，運(yùn)行中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)空氣預(yù)熱器進(jìn)出口一次風(fēng)、二次風(fēng)風(fēng)溫及煙氣差壓的監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)有脈動(dòng)現(xiàn)象及時(shí)采取措施，必要時(shí)切換磨煤機(jī)運(yùn)行更換為設(shè)計(jì)煤種，以防空氣預(yù)熱器發(fā)生低溫腐蝕，造成堵灰。根據(jù)去北疆火力發(fā)電廠考察了解到準(zhǔn)東煤摻燒一般都中下層磨機(jī)運(yùn)行，若將準(zhǔn)東煤放置在上層運(yùn)行，準(zhǔn)東煤燃燒后，燃燒不充分會(huì)造成屏式過(guò)熱器、末級(jí)過(guò)熱器管壁發(fā)生結(jié)焦情況。

1.7 吹灰器的檢查

準(zhǔn)東煤的灰熔點(diǎn)一般較低（1050～1180℃），在燃燒過(guò)程中容易沉積在水冷壁上，造成爐內(nèi)結(jié)渣和爐膛出口受熱面結(jié)焦。加強(qiáng)對(duì)鍋爐噴燃器、水冷壁受熱面、屏式過(guò)熱器及蒸汽吹灰器的檢查，發(fā)現(xiàn)壁溫超溫及受熱面結(jié)焦情況可增加吹灰次數(shù)，并加強(qiáng)看火孔的檢查，發(fā)現(xiàn)結(jié)焦及時(shí)清理。

2 準(zhǔn)東煤大比例摻燒的預(yù)防措施

為確保鍋爐能較大比例摻燒準(zhǔn)東煤，必須對(duì)鍋爐設(shè)計(jì)熱負(fù)荷數(shù)據(jù)進(jìn)行核對(duì)，測(cè)算鍋爐最大摻燒準(zhǔn)東煤的比例，要采取超前謀劃，適時(shí)應(yīng)用新技術(shù)、新材料。目前大比例摻燒準(zhǔn)東煤采用的方式主要有2種，一種使用除焦劑進(jìn)行預(yù)防鍋爐受熱面結(jié)焦，另一種是采用爐內(nèi)受熱面進(jìn)行爐內(nèi)噴涂工藝。

燃料中添加除焦劑、摻燒高嶺土解決鍋爐結(jié)焦問(wèn)題。根據(jù)有關(guān)資料和實(shí)踐，國(guó)內(nèi)應(yīng)用除焦劑解決鍋爐燃燒低熔點(diǎn)煤有較多成功案例，西安熱工研究院為研究除焦劑對(duì)解決摻燒準(zhǔn)東煤防結(jié)焦、沾污方面的效果先后做了多次相關(guān)試驗(yàn)，但未有突破性進(jìn)展。與北疆部分電廠了解除焦劑使用情況，除焦劑在電廠應(yīng)用不多，盛源熱電公司未使用過(guò)除焦劑[3]。

在基建過(guò)程中或機(jī)組等級(jí)檢修時(shí)間進(jìn)行爐內(nèi)受熱面噴涂。在北疆電廠有部分鍋爐實(shí)施了鍋爐受熱面重點(diǎn)區(qū)域金屬?lài)娡?，噴涂區(qū)域主要在鍋爐爐膛及后豎井包墻區(qū)域，每臺(tái)鍋爐噴涂面積為2000m2左右，該措施有效提高受熱面管壁光潔度增加受熱面換熱和極大地降低了受熱面結(jié)焦的風(fēng)險(xiǎn)。

通過(guò)盛源電廠多種準(zhǔn)東煤的摻燒試驗(yàn)以及與摻燒準(zhǔn)東煤的北疆電廠調(diào)研了解，準(zhǔn)東煤在摻燒時(shí)，煤中的堿金屬在高溫作用下極易發(fā)生變化，并直接粘連在溫度較低的灰顆粒上，飛灰與受熱的焦渣連接在一起，一旦不及時(shí)發(fā)現(xiàn)并將其清除就會(huì)導(dǎo)致飛灰不斷吸附、造成結(jié)焦厚度逐漸增加，大塊焦渣掉落會(huì)造成鍋爐冷灰斗水冷壁砸壞情況出現(xiàn)。