熊良成

（國電成都金堂發(fā)電有限公司，四川 成都 610000）

一、我廠鍋爐制粉系統(tǒng)及燃用煤種介紹

1、我廠鍋爐設(shè)備為DG2028-/17.57-Ⅱ5型鍋爐，是東方鍋爐(集團)股份有限公司制造的亞臨界參數(shù)、自然循環(huán)、前后墻對沖燃燒方式、一次中間再熱、單爐膛平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、尾部雙煙道、全鋼構(gòu)架的型汽包爐，再熱汽溫采用煙氣擋板調(diào)節(jié)，空氣預(yù)熱器置于鍋爐主柱內(nèi)。制粉系統(tǒng)為中速磨正壓直吹式系統(tǒng)，磨煤機為上海重型機器廠生產(chǎn)的HP1003型中速磨煤機，共6臺，其中一臺備用。

我廠地處成都市金堂縣境內(nèi)，由于四川地區(qū)煤炭資源不足，特別是枯水期火電發(fā)電用煤量大，區(qū)域內(nèi)電煤供應(yīng)異常緊張，煤質(zhì)下降。公司不斷努力外拓資源，內(nèi)挖潛力，以保證電煤供應(yīng)及鍋爐的穩(wěn)定燃燒，因此不得不面對多煤種的情況。由于燃煤供應(yīng)緊張，根據(jù)市場的情況，在以后相當長的一段時期，供應(yīng)我廠的煤種是比較雜亂的。因此，我廠需要長期燃用大量偏離設(shè)計煤種參數(shù)的煤種，特別是需要燃用陜西煙煤為代表的低灰份、高揮發(fā)份的煤種和川內(nèi)中、高灰份的煤，它們對鍋爐的燃燒和設(shè)備的安全有著很大的影響，因此，結(jié)合制粉系統(tǒng)的調(diào)整，鍋爐變煤種摻燒試驗就顯得非常重要。我廠從2008年開始就相繼進行了煤種摻燒以及摻燒后的鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗，取得了良好效果，不但降低了生產(chǎn)成本，又保證了鍋爐的安全、經(jīng)濟運行。

我廠主要燃用煤炭情況：將大壩神華煤、免西煤的煤質(zhì)劃分為優(yōu)B煤。將惠農(nóng)神華、威遠煤的煤質(zhì)劃分為B煤。將永浪、普濟、三江壩的煤質(zhì)劃分為A煤。將格里坪、黃洋、何市壩的煤質(zhì)劃分為A-煤。將廣安、高興的煤質(zhì)劃分為C煤或C+煤。各種煤種成分介紹如下：

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二、我廠入爐煤摻配方式簡介

鍋爐是根據(jù)給定的煤種設(shè)計制造的,設(shè)計煤種不同，鍋爐的爐型、結(jié)構(gòu)、燃燒器及燃燒系統(tǒng)的形式將不同，有的甚至影響燃料輸送系統(tǒng)、鍋爐輔機和附屬設(shè)備的選型。當實際燃用煤種與設(shè)計煤種偏差較大時，對鍋爐出力和效率影響較大，給設(shè)備的安全經(jīng)濟運行帶來各種各樣的問題。我廠2008年因長期燃用偏離設(shè)計煤種導(dǎo)致出現(xiàn)的問題有:

鍋爐出力下降，機組不能滿發(fā)。

鍋爐效率降低，發(fā)電煤耗增加。(熱效率↑4%-5%,節(jié)煤率達5%)。煤種多變、煤質(zhì)劣化，使得鍋爐助燃油量增加。

鍋爐爐膛結(jié)渣，受熱面超溫。

燃料費用和發(fā)電成本增加。

煤炭摻燒可以調(diào)節(jié)入爐煤特性，所以合理的摻燒可以保證機組安全高效潔凈運行，實現(xiàn)電廠節(jié)能減排。主要方面有：

均勻煤質(zhì)，使煤質(zhì)盡量接近設(shè)計值、保證主輔機在最佳狀態(tài)運行，提高效率。降低爐內(nèi)沾污、結(jié)渣趨勢，降低排煙溫度。提高燃燒的穩(wěn)定性，減少助燃油量。

降低飛灰可燃物，提高鍋爐燃燒效率。

降低硫、NOx排放。

目前我廠鍋爐混煤燃燒一般采取如下三種摻燒方式:

1、間斷摻燒(或周期性摻燒)，這種摻燒危害較大。我廠在2008年供煤緊張時采用的這種方式。一般對來煤隨到隨燒。煤種切換過程中出現(xiàn)新的燃燒尖峰溫度，極其容易造成結(jié)渣，危及設(shè)備及機組運行的安全。

2、爐前預(yù)混摻燒，目前我廠基本采用這種方式，在入爐煤上煤過程中摻配，這種摻燒對防治結(jié)渣較為有效。引起注意的是由于摻燒煤熱值等參數(shù)相差較大，應(yīng)注意混合均勻性。

3、分磨入爐摻燒,這種摻燒方式不需要專用混煤設(shè)備,易實現(xiàn),摻燒比例控制靈活,煤種性能差異較大時燃燒穩(wěn)定性易掌握.這種方式的應(yīng)用在我廠啟停機過程中常用。在停機過程中,下層磨(A,C磨)上優(yōu)B煤,中上層磨上摻燒煤（優(yōu)B+A,C;3:1:1）,能很好的控制燃燒,節(jié)約燃油，當時工況下，將各煤斗煤粉燒空停爐，只用了燃油2T多.在正常運行中這種方式摻燒方式對前后墻對沖燃燒方式作用有限。摻燒需要注意的是煤種主要成分接近可以摻燒，相差太大時就不宜摻燒，這可采取分倉上煤的摻燒方式。

三、煤炭摻燒后鍋爐的燃燒優(yōu)化調(diào)整

1、對鍋爐氧量的合理控制

運行中氧量(總風(fēng)量)的變化直接影響排煙熱損失Q2與機械未完全燃燒熱損失Q4，排煙熱損失Q2是鍋爐各項熱損失中最大的（占5%～7%），排煙溫度每升高10℃排煙損失約增加0.5%～0.7%，機組發(fā)電煤耗升高1.7～2.2 g/kWh。過高的排煙溫度對鍋爐電除塵及脫硫設(shè)備的安全運行也構(gòu)成威脅。氧量的確定主要取決于鍋爐燃燒的經(jīng)濟性。氧量過大，使排煙熱損失增加，過小又會使機械未完全燃燒熱損失增加。排煙熱損失和機械不完全燃燒熱損失之和為最小時的安全運行氧量即為最佳氧量。從輔機電耗方面考慮，在滿足爐內(nèi)燃燒的前提下，降低總風(fēng)量,可以大幅降低引、送風(fēng)機電耗，增加風(fēng)機裕量，降低廠用電率。從污染物排放方面考慮，采用較小的總風(fēng)量，保證爐內(nèi)燃燒前期的還原性氣氛，可以有效抑制熱力型NOx的生成，減少煙氣中NOx排放，減輕尾部煙氣脫硫脫硝裝置的運行壓力，得到良好的經(jīng)濟效益和環(huán)保效益。

2、控制入爐煤煤粉細度

煤粉越細，表面積越大，在其它條件相同的情況下，加熱時溫升越快，揮發(fā)份的析出、著火及化學(xué)反應(yīng)速度也就越快，因而越容易著火。煤粉細度越細，所需燃燒時間越短，燃燒也就越完全。運行中煤粉經(jīng)濟細度的定義為：鍋爐不完全燃燒損失和制粉系統(tǒng)電耗之和及（q4＋qzf）為最小的煤粉細度。根據(jù)中華人民共和國電力行業(yè)標準《大容量煤粉鍋爐選型導(dǎo)則》（DL/T831—2002），煤粉細度按下列公式選?。?/p>

式中：K——系數(shù)，對于Vdaf＞25%的煤質(zhì)，K＝4；對于 Vdaf＝15%～25%的煤質(zhì)，K＝2；對于 Vdaf＜15%的煤質(zhì)，K＝0。

運行中煤粉細度的變化直接影響機械未完全燃燒熱損失Q4。機械不完全燃燒熱損失是燃煤鍋爐的主要損失之一，通常僅次排煙熱損失，一般約占0.5%~5%。當燃煤灰分含量約20%、低位發(fā)熱量約22 MJ/kg時，通常飛灰可燃物含量每增加11個百分點，機械不完全燃燒損失增加約0.3~0.4個百分點，鍋爐熱效率降低約0.3~0.4個百分點，機組發(fā)電煤耗升高約1.0~1.3 g/kWh。煤粉細度不但影響煤粉的著火和燃燒條件，而且對燃燒的經(jīng)濟性也將產(chǎn)生直接的影響。此外還對NOx的生成有一定程度的影響。煤粉越細，燃燒越快越完全，不完全燃燒損失越低。燃燒細的煤粉時還可降低爐膛過?？諝庀禂?shù)，使排煙熱損失減少，但磨制細的煤粉需要消耗較多的電能，增加制粉系統(tǒng)的磨損。反之煤粉越粗，制粉電耗和制粉系統(tǒng)磨損可降低，但不完全燃燒損失就會增大。如何達到經(jīng)濟細度，煤中揮發(fā)份的含量是決定煤粉細度的主要因素。當燃煤揮發(fā)份含量較大時，由于相對容易燃燒，故煤粉可適當粗一些。當煤粉中灰分含量較高時，由于灰分會阻礙燃燒，此時就要求煤粉能適當細一些。

3、合理控制空預(yù)器出口一次風(fēng)熱風(fēng)母管壓力

在保證磨機通風(fēng)量的前提下，降低一次風(fēng)壓在混合風(fēng)門開度保持不變的情況下，熱風(fēng)調(diào)門自動開大，冷風(fēng)調(diào)門自動關(guān)小，可以有效的降低一次風(fēng)系統(tǒng)的節(jié)流阻力，能夠大幅度的降低一次風(fēng)電耗，加大一次風(fēng)機裕量以及減小空預(yù)器一次風(fēng)側(cè)漏風(fēng)率。由于一次風(fēng)壓的設(shè)置應(yīng)有效保證整個制粉系統(tǒng)中所有運行磨煤機所需要克服的最大系統(tǒng)阻力為原則，所以一次風(fēng)壓的控制，應(yīng)該取決于整個制粉系統(tǒng)的最大阻力的那臺運行磨機，也就是說一次風(fēng)壓的設(shè)定應(yīng)為所有運行磨機中當前最大出力磨機的給煤量函數(shù)關(guān)系，這樣的一次風(fēng)壓設(shè)置能夠有效保證所有運行磨機所需要克服的最大系統(tǒng)阻力。而我廠關(guān)于一次風(fēng)的控制中，基本上為以機組負荷為函數(shù)關(guān)系或是在不同負荷下采用恒定的一次風(fēng)壓粗獷的控制模式，給整個制粉系統(tǒng)帶來較大的浪費。合理的一次風(fēng)壓控制曲線應(yīng)該根據(jù)合理的一次風(fēng)煤比下，不同磨機出力下通過試驗方式獲得，然后根據(jù)實驗結(jié)果，修改一次風(fēng)壓控制模式以及曲線，長期應(yīng)用取得良好的節(jié)能效果。

4、合理控制空預(yù)器出口二次風(fēng)母管壓力

在保持總風(fēng)量不變的前提下，通過改變?nèi)紵鞫物L(fēng)箱兩側(cè)風(fēng)門的開度，來降低爐膛風(fēng)箱壓差，其目的是保證爐內(nèi)燃燒的前提下降低風(fēng)機電耗以及增強二次風(fēng)配風(fēng)的均勻性，控制原則是:在保證各層風(fēng)量配比大致相等的前提下，將各層風(fēng)門同比開大，保證各層燃燒器理論進風(fēng)量不變的前提下盡量開大風(fēng)門擋板開度，以降低節(jié)流損失。一般來說，對于我廠這種墻式旋流燃燒器的助燃二次風(fēng)為燃燒區(qū)域風(fēng)量的主要來源，由于旋流燃燒器采用風(fēng)箱兩側(cè)進風(fēng)的分布方式，造成二次風(fēng)箱內(nèi)壓力場分布的不均勻，所以在每只燃燒器的旋流葉片以及風(fēng)量套筒開度一致的情況下，進入每一層燃燒器的風(fēng)量以及旋流強度是不一致的。燃燒器的旋流強度以及風(fēng)量沿爐膛寬度方向的差異化分布對燃燒器區(qū)域的熱負荷以及燃燒狀況沿爐膛寬度方向分配影響較大，在較低氧量運行方式下，容易產(chǎn)生局部缺氧導(dǎo)致燃燒惡化，而在富氧區(qū)域的燃燒又容易產(chǎn)生較高的熱力型NOx。所以對旋流燃燒器的旋流強度以及風(fēng)量開度的調(diào)節(jié)，對于均勻爐內(nèi)燃燒所需的二次風(fēng)量和優(yōu)化燃燒以及降低污染物排放有著積極的意義。通過我廠的實踐表明，經(jīng)過長期的熱態(tài)運行后的旋流燃燒器的旋流強度以及套筒開度往往較難調(diào)節(jié)，尤其是它對負荷和煤種的適應(yīng)性較差，而且操作控制都在就地，熱態(tài)下參與燃燒調(diào)節(jié)極其不方便，所以一般情況下，根據(jù)特定煤種下燃燒優(yōu)化調(diào)整結(jié)果對其調(diào)整設(shè)置后在平時的運行中一般不對其進行調(diào)節(jié)。每層兩側(cè)的二次風(fēng)入口風(fēng)箱擋板為控制該層燃燒器燃燒所需要的二次風(fēng)量，該風(fēng)量的精確測量和控制對解決燃燒器區(qū)域高度方向上的風(fēng)量分布精確控制有重要的意義。在各層二次風(fēng)能夠精確測量的基礎(chǔ)上，將每層二次風(fēng)量加入對應(yīng)的磨煤機出力的控制邏輯，使得每臺磨對應(yīng)的二次風(fēng)量精確可控。

5、合理控制空預(yù)器進口煙溫

由于我廠鍋爐設(shè)計時，對爐膛沾污系數(shù)估算不準，使得受熱面布置不合理，導(dǎo)致空預(yù)器入口煙溫偏高，從而使得排煙溫度升高，雖然通過采取增加省煤器管排的方式，來增加省煤器的吸熱量，降低空預(yù)器入口煙溫，從而降低排煙溫度，取得了一定的效果。針對我廠目前設(shè)備的狀況，正常投入和及時維護鍋爐吹灰系統(tǒng)，減少受熱面積灰對鍋爐經(jīng)濟性、安全性的影響。鍋爐受熱面定期吹灰不僅能避免受熱面積灰引起的受熱面超溫爆管，同時使各受熱面可減少換熱溫差，所以在運行中應(yīng)格外重視吹灰系統(tǒng)的正常投入和及時維護。有統(tǒng)計表明，鍋爐事故的70%為四管泄露事故，所以應(yīng)該引起高度的重視。一方面保證受熱面的及時定期吹灰，盡量避免受熱面的超溫爆管，另外加強受熱面防磨工作，對易磨損部位受熱面采取防磨措施或更換耐磨金屬材料，利用停爐的機會加強對受熱面的檢查，及時對薄弱環(huán)節(jié)采取措施，以免鍋爐在運行中因受熱面泄露被迫停爐。

結(jié)束語

在能源日益緊張燃料價格不斷上漲的情況下，火電廠的配煤摻燒工作顯得特別重要，為了保證火力發(fā)電廠的運行安全，只有采用科學(xué)的配煤摻燒方式才能保證最大的安全經(jīng)濟效益，通過近幾年來的摻燒我們積累了大量的經(jīng)驗，并不斷拓寬摻燒范圍，因此在設(shè)計煤種供應(yīng)緊張的情況下有效地緩解了燃料的壓力，進而最大限度地保證了機組的連續(xù)安全運行，沒有發(fā)生因燃料緊缺而被迫停機的現(xiàn)象。因此通過對各煤種的科學(xué)論證并采取適當?shù)膿脚浞桨富鹆Πl(fā)電廠摻燒非設(shè)計煤種是完全可行的。我廠通過不同煤種的參燒，大大降低了燃煤成本，通過合理的燃燒調(diào)整，既保證了鍋爐的安全運行又保證了機組運行的經(jīng)濟性。

[1]李恩辰.鍋爐設(shè)備運行[M].北京：水力電力出版社,1991.

[2]陳學(xué)俊.鍋爐原理[M].北京:機械工業(yè)出版社,1981.1