張振杰,王彥海

（1.東北電力科學(xué)研究院有限公司,遼寧 沈陽 110006;2.華能丹東電廠,遼寧 丹東 118000）

1 設(shè)備概況

華能丹東電廠2×350 MW機(jī)組鍋爐為三井巴布科克能源有限公司制造的亞臨界參數(shù)、自然循環(huán)煤粉汽包爐,額定工況下出力為1 060.9 t/h。鍋爐燃燒器為軸向旋流式燃燒器,24只燃燒器分2層前后墻對沖布置。鍋爐設(shè)計燃用煙煤（準(zhǔn)混煤）,采用正壓直吹式制粉系統(tǒng),配有4臺MPS-89G型磨煤機(jī),額定負(fù)荷時3臺運(yùn)行,1臺備用。

2 摻燒褐煤情況

由于褐煤熱值偏低,鍋爐完全燃用褐煤無法保證額定出力,且褐煤水分高于30%,在制粉系統(tǒng)采用熱風(fēng)干燥的條件下,磨煤機(jī)干燥出力將會大幅度降低,直接制約鍋爐出力,為此只能采用摻燒的方式。

褐煤是炭化程度較低的煤種,干燥無灰基揮發(fā)分高于40%,雖然揮發(fā)分高有利于著火,但也容易造成燒壞火嘴、火嘴結(jié)焦等問題。另外,褐煤的灰熔點(diǎn)一般較低,在燃燒過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。摻燒褐煤后由中速磨進(jìn)行制粉時,受干燥出力限制,磨煤機(jī)出力下降,制粉系統(tǒng)電耗升高,同時煤粉細(xì)度均勻性下降,磨煤機(jī)出口溫度降低,引起灰渣中可燃物含量上升。摻燒褐煤后,由于煤質(zhì)的折算灰分和水分提高,會引起排煙溫度升高,造成煙氣熱損失增加,煙風(fēng)量增大,風(fēng)機(jī)電耗升高。鍋爐摻燒褐煤后,應(yīng)對其進(jìn)行燃燒調(diào)整,以最大程度緩解由于摻燒褐煤引起的經(jīng)濟(jì)性下降問題。

3 燃燒調(diào)整

3.1 磨煤機(jī)分離器特性

確定合理的煤粉細(xì)度是提高鍋爐燃燒效率的重要手段?？紤]到各臺磨煤機(jī)運(yùn)行周期不同及分離器性能差異,各磨煤機(jī)出口煤粉細(xì)度存在一定偏差,加之長期未進(jìn)行煤粉細(xì)度的測量調(diào)整,導(dǎo)致煤粉細(xì)度合理性的不確定等因素,對磨煤機(jī)出口煤粉細(xì)度進(jìn)行調(diào)整勢在必行。

磨煤機(jī)分離器性能試驗首先選擇在D磨上進(jìn)行。保持該磨煤機(jī)出力（50 t/h）和通風(fēng)量不變,在分離器擋板開度分別為3.0、3.5、4.0和4.5下,分別進(jìn)行煤粉取樣篩分,最終得出結(jié)果,D磨分離器擋板特性見圖1。為了簡化試驗工況,C磨分離器擋板特性測試在3個開度下進(jìn)行,A、B磨分離器擋板特性測試在2個開度下進(jìn)行,A、B、C磨分離器擋板特性見圖2。根據(jù)試驗結(jié)果,當(dāng)煤粉細(xì)度R75=25%時,A、B、C、D各磨煤機(jī)分離器擋板開度分別為3.65、3.50、3.90和4.35;當(dāng)煤粉細(xì)度R75=30%時,A、B、C、D各磨煤機(jī)分離器擋板開度分別為4.0、3.75、5.0和4.5。

3.2 煤粉細(xì)度及最佳氧量的確定

煤粉細(xì)度及入爐氧量的供給對鍋爐燃燒效率的影響至關(guān)重要。煤粉細(xì)度是決定灰渣可燃物含量高低的關(guān)鍵因素,氧量過低會導(dǎo)致灰渣可燃物含量增加,氧量過高會引起鍋爐熱效率下降及風(fēng)機(jī)電耗升高。因此,應(yīng)在不同的氧量和煤粉細(xì)度下測量鍋爐熱效率及電耗來確定最佳氧量和煤粉細(xì)度。

首先在310MW負(fù)荷下確定煤粉細(xì)度及相應(yīng)的最佳氧量,然后分別在260MW和210MW負(fù)荷下確定相應(yīng)負(fù)荷的鍋爐運(yùn)行最佳氧量。

保持機(jī)組發(fā)電負(fù)荷為310 MW,依據(jù)磨煤機(jī)分離器擋板性能試驗結(jié)果,調(diào)整各磨煤機(jī)出口煤粉細(xì)度R75為25%,設(shè)定空氣預(yù)熱器入口氧量分別為3.5%、4.0%和4.5%,在3種工況下分別進(jìn)行鍋爐熱效率及廠用電率測試。調(diào)整各磨煤機(jī)出口煤粉細(xì)度R75為30%,重復(fù)以上試驗。對比以上6個工況試驗結(jié)果,以最低供電煤耗為基準(zhǔn)確定最佳煤粉細(xì)度和相應(yīng)的鍋爐運(yùn)行最佳氧量。同理,在確定最佳煤粉細(xì)度后,分別在260MW和210MW負(fù)荷下進(jìn)行變氧量試驗,確定相應(yīng)負(fù)荷下的最佳氧量。

試驗結(jié)果表明,在310 MW負(fù)荷下,最佳煤粉細(xì)度R75為25%,相應(yīng)的最佳氧量表盤指示值：A側(cè)5.17%,B側(cè)3.58%,鍋爐熱效率為93.69%,修正后鍋爐熱效率為93.4%,修正后供電煤耗為306.1 g/kWh。在260MW負(fù)荷下的最佳氧量表盤指示值：A側(cè)5.01%,B側(cè)3.95%,鍋爐熱效率為93.45%,修正后鍋爐熱效率為93.34%,修正后供電煤耗為312.21 g/kWh。在210 MW負(fù)荷下的最佳氧量表盤指示值：A側(cè)5.21%,B側(cè)4.65%,鍋爐熱效率為93.4%,修正后鍋爐熱效率為93.13%,修正后供電煤耗為319.24 g/kWh。

根據(jù)試驗結(jié)果,最佳煤粉細(xì)度R75為25%,較設(shè)計值R75=30%有所下降。雖然褐煤揮發(fā)分含量較高,煤粉容易著火,但摻燒褐煤后磨煤機(jī)出口一次風(fēng)溫基本在60～65℃,較燃用煙煤時下降15～20℃,使煤粉著火推遲,灰渣可燃物含量升高。另外,均勻性指數(shù)n下降,煤粉顆粒均勻性變差,也造成灰渣可燃物含量升高。因此,鍋爐摻燒褐煤后,應(yīng)降低煤粉細(xì)度以緩解灰渣可燃物的升高幅度,但煤粉細(xì)度減小還應(yīng)考慮到褐煤的著火及結(jié)焦特性。試驗結(jié)果表明,在鍋爐摻燒30%褐煤后,調(diào)整煤粉細(xì)度R75為25%為宜。

4 經(jīng)濟(jì)性對比

鍋爐摻燒褐煤后預(yù)熱器入口氧量偏高,310 MW負(fù)荷時預(yù)熱器入口氧量為4.81%,260 MW負(fù)荷時預(yù)熱器入口氧量為5.47%,210 MW負(fù)荷時預(yù)熱器入口氧量為7.09%,這主要與鍋爐自動運(yùn)行設(shè)置有關(guān)。鍋爐運(yùn)行時,送風(fēng)機(jī)風(fēng)壓主要跟蹤給煤量,而摻燒褐煤后在同樣發(fā)電負(fù)荷下給煤量要高于摻燒前,造成爐膛出口氧量偏大。高氧量運(yùn)行雖然能夠降低灰渣可燃物含量,但會引起排煙溫度及風(fēng)機(jī)電耗升高,最終導(dǎo)致鍋爐熱效率下降和廠用電率上升。燃燒調(diào)整前后鍋爐主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的變化（見表1）對比分析如下。

4.1 灰渣可燃物含量

由表1可見,在310 MW、260MW和210 MW負(fù)荷下,調(diào)整后灰渣未燃燼碳熱損失較調(diào)整前分別變化了+0.1、+0.13和+0.18個百分點(diǎn),較燃用準(zhǔn)混煤時分別變化了+0.08、-0.02和+0.48個百分點(diǎn)。調(diào)整前灰渣可燃物含量較低,主要是由于鍋爐運(yùn)行時氧量偏高及煤粉細(xì)度偏低所致,是在犧牲廠用電率和排煙溫度等經(jīng)濟(jì)性的前提下得到的。飛灰可燃物含量每變化1個百分點(diǎn),影響鍋爐熱效率約0.33個百分點(diǎn),影響供電煤耗約1 g/kWh。

4.2 排煙溫度

排煙溫度受預(yù)熱器入口風(fēng)溫的影響較大,為了方便各試驗工況的比較,將排煙溫度均修正到保證基準(zhǔn)溫度下的排煙溫度。摻燒褐煤后,由于煤質(zhì)的折算灰分和水分提高,會引起排煙溫度升高,增加煙氣熱損失。另外,爐膛出口氧量的增加和煙氣再循環(huán)的投入運(yùn)行也會引起排煙溫度升高。由表1可見,在310 MW、260 MW和210 MW負(fù)荷下,調(diào)整后排煙溫度較調(diào)整前分別變化了-2.94℃、-6.94℃和+1.29℃,較燃用準(zhǔn)混煤時分別變化了+8.46℃、+2.14℃和+5.75℃,210 MW負(fù)荷下調(diào)后排煙溫度升高是煙氣再循環(huán)的投運(yùn)引起的。排煙溫度每變化10℃,影響鍋爐熱效率為0.55個百分點(diǎn)。

表1 調(diào)整前后各試驗工況經(jīng)濟(jì)性計算

表2 調(diào)整前后各試驗工況磨煤機(jī)電耗率

煙氣再循環(huán)的作用是提高再熱汽溫,當(dāng)再熱汽溫能夠達(dá)到設(shè)計值時,不應(yīng)投運(yùn)煙氣再循環(huán),避免再熱器噴水與煙氣再循環(huán)同時使用。

4.3 磨煤機(jī)電耗率

磨煤機(jī)分離器擋板開度調(diào)整前后電耗率見表2。調(diào)整后煤粉細(xì)度變粗,磨煤機(jī)電耗率下降。試驗結(jié)果表明,在310 MW、260 MW和210 MW負(fù)荷下,調(diào)整后磨煤機(jī)電耗率較調(diào)整前分別變化了-0.006、-0.056和-0.021 4個百分點(diǎn),較燃用準(zhǔn)混煤時分別變化了+0.017 6、+0.009 2和+0.017 9個百分點(diǎn)。

4.4 廠用電率

廠用電包括A、B段高壓廠用電和公用廠用電。由于公用廠用電的計量只能在試驗工況下進(jìn)行,而有些設(shè)備的運(yùn)行時間具有間歇性,即使在相同負(fù)荷下的不同試驗工況也會產(chǎn)生計量偏差。為了使試驗數(shù)據(jù)更合理,將同一負(fù)荷下各工況公用廠用電率進(jìn)行平均計算,取平均值作為同一負(fù)荷下各工況的公用廠用電率。

試驗結(jié)果表明,在310 MW、260 MW和210 MW負(fù)荷下,調(diào)整后廠用電率較調(diào)整前分別變化了-0.055、-0.102和-0.464個百分點(diǎn),較燃用準(zhǔn)混煤時分別變化了+0.276、+0.167和+0.244個百分點(diǎn),廠用電率每變化0.1個百分點(diǎn),影響供電煤耗約0.32 g/kWh。

5 結(jié)論

a.在310MW負(fù)荷下試驗結(jié)果表明,鍋爐熱效率、廠用電率和供電煤耗在燃燒調(diào)整前后分別變化了+0.53個百分點(diǎn)、-0.055個百分點(diǎn)和-1.92 g/kWh,較燃用準(zhǔn)混煤時分別變化了-0.29個百分點(diǎn)、+0.276個百分點(diǎn)和+2.56 g/kWh。

b.在260 MW負(fù)荷下試驗結(jié)果表明,鍋爐熱效率、廠用電率和供電煤耗在燃燒調(diào)整前后分別變化了+0.53個百分點(diǎn)、-0.102個百分點(diǎn)和-2.13 g/kWh,較燃用準(zhǔn)混煤時分別變化了-0.12個百分點(diǎn)、+0.167個百分點(diǎn)和+0.95 g/kWh。

c.在210MW負(fù)荷下試驗結(jié)果表明,鍋爐熱效率、廠用電率和供電煤耗在燃燒調(diào)整前后分別變化了+1.10個百分點(diǎn)、-0.464個百分點(diǎn)和-5.39 g/kWh,較燃用準(zhǔn)混煤時分別變化了-0.05個百分點(diǎn)、+0.244個百分點(diǎn)和+0.96 g/kWh。

根據(jù)褐煤的基本特性,通過合理混配、摻燒手段及燃燒調(diào)整工作,能確保機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行,極大緩解因鍋爐摻燒褐煤而引起的經(jīng)濟(jì)性下降,同時還降低了發(fā)電成本,提高了機(jī)組的盈利水平。華能丹東電廠通過摻燒褐煤,積累了燃用煙煤鍋爐摻燒褐煤的技術(shù)經(jīng)驗,為大型發(fā)電企業(yè)全力推進(jìn)摻燒低價劣質(zhì)煤,扭轉(zhuǎn)經(jīng)營困難局面,提供了寶貴的摻燒技術(shù)數(shù)據(jù)和經(jīng)營管理經(jīng)驗。