蓋志杰

（內(nèi)蒙古自治區(qū)呼和浩特市華電電力科學(xué)研究院內(nèi)蒙古分院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020）

600MW超臨界鍋爐變煤種運(yùn)行特性分析

Operating characteristic analysis of coal changing in 600MW supercritical boiler

蓋志杰

（內(nèi)蒙古自治區(qū)呼和浩特市華電電力科學(xué)研究院內(nèi)蒙古分院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020）

隨著經(jīng)濟(jì)文明的穩(wěn)定發(fā)展，全球一體化進(jìn)程逐漸加快，能源的消耗也與日俱增。而且，在未來的發(fā)展過程中，社會對能源的需求量還會不斷增加。眾所周知，當(dāng)前社會發(fā)展中應(yīng)用的能量來源大多屬于不可再生能源。在這種情況下，調(diào)整使用方案，充分利用能源潛在的力量就成為了一種重要的能源節(jié)約方式。對此，本文將立足于電站600 MW超臨界機(jī)組的的應(yīng)用情況，研究當(dāng)前存在的實際問題，從而對600 MW超臨界鍋爐變煤種的運(yùn)行特性進(jìn)行分析。

600 MW超臨界鍋爐；變煤種；運(yùn)行特性

600 MW超臨界機(jī)組作為當(dāng)前社會中燃煤發(fā)電的主要機(jī)組之一，在電站的運(yùn)行工作中起著至關(guān)重要的作用。可以說，超臨界機(jī)組的工作效率直接影響著發(fā)電站整體運(yùn)行效率?？陀^而言，當(dāng)前電站中使用的600 MW存在著燃燒穩(wěn)定性能差、制粉系統(tǒng)效率低，一級再熱汽溫偏低等問題，使得煤炭資源無法得以充分利用，從而造成資源浪費(fèi)。

1 鍋爐設(shè)備及其存在的問題

超臨界機(jī)組本身就是在鍋爐內(nèi)水質(zhì)參數(shù)達(dá)到或者超過臨界壓力的環(huán)境下進(jìn)行工作的。眾所周知，當(dāng)水的參數(shù)達(dá)到臨界壓力與臨界溫度時所產(chǎn)生的水蒸汽的密度是完全相同的，這一情況就是通常所說的水的臨界點(diǎn)，煤質(zhì)與燃燒設(shè)備和相關(guān)方案都會對鍋爐運(yùn)行帶來不同程度的影響。燃煤鍋爐反應(yīng)劇烈，煤粉燃燒不徹底、危險性較高都是目前存在的較為明顯的問題。鍋爐內(nèi)部的反應(yīng)效果直接決定著整個系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。對鍋爐變煤種運(yùn)行特性進(jìn)行分析調(diào)整不僅僅是為了提高電廠的經(jīng)濟(jì)效益，更為重要的是要保障超臨界鍋爐機(jī)組運(yùn)行的可靠性與安全性[1]。

2 600 MW超臨界鍋爐變煤種燃燒調(diào)整方案的數(shù)值模擬

2.1 燃燒調(diào)整方案

通過對600 MW超臨界鍋爐變煤種的運(yùn)行過程分析，發(fā)現(xiàn)鍋爐燃燒系統(tǒng)自身的調(diào)節(jié)功能在實際所用煤種與設(shè)計所需煤種性質(zhì)差異較大時，會對鍋爐系統(tǒng)的穩(wěn)定性與工作效率帶來制約，不僅造成了煤炭這種不可再生能源的浪費(fèi)，也容易減損設(shè)備的使用壽命，影響整個電力系統(tǒng)的運(yùn)行。經(jīng)過研究對600 MW超臨界鍋爐變煤種運(yùn)行效率可以從風(fēng)速設(shè)置、磨煤機(jī)系統(tǒng)以及過量空氣系數(shù)等方面入手進(jìn)行調(diào)整。鍋爐提前預(yù)熱，并根據(jù)不同燃燒階段調(diào)整風(fēng)速大小和間隔時間，可以提高煤粉的燃燒效率，提高過量空氣系數(shù)有利于降低熱耗。另外，煤粉的研磨程度也會影響煤粉的使用率，應(yīng)該將煤炭盡量磨成細(xì)粉，如果是將不同煤質(zhì)的煤粉混合使用，則需要根據(jù)混合煤質(zhì)的性質(zhì)進(jìn)行分析，決定最終的研磨程度。在整個運(yùn)行系統(tǒng)中，必須時刻注意燃燒過程的可靠性與安全性[2]。

2.2 磨煤機(jī)出力調(diào)整分析

磨煤機(jī)是鍋爐機(jī)組的重要組成設(shè)備之一，它負(fù)責(zé)破碎煤塊并研磨成粉狀物體，通過提高煤炭的表面積使的煤炭可以燃燒均勻徹底，以實現(xiàn)煤炭的透徹燃燒和完全利用。

經(jīng)過相關(guān)分析可以得知，煤種參數(shù)的變化是影響磨煤機(jī)出力的主要因素。在對磨煤機(jī)進(jìn)行研究時，首先要要確定初始干燥劑量、熱平衡以及設(shè)備散熱造成的損失。哈氏磨煤指數(shù)（HGI）、干燥無灰基揮發(fā)分（Vdaf）、收到基灰分（Aar）以及收到基水分（Mar）等參數(shù)作為應(yīng)用磨煤機(jī)性能的幾個主要因素，其變化規(guī)律雖然無法完全通過人為調(diào)整而控制，但是研究這些參數(shù)的變化規(guī)律卻可以對磨煤機(jī)的性能分析提出具有較大實際意義的指導(dǎo)。

哈氏磨煤指數(shù)與動力煤的硬度成反比，通過計算分析可知，當(dāng)Vdaf、Aar與Mar參數(shù)值一定時，磨煤出力與HGI成正比，也就是說，當(dāng)某些因素保持恒定不變時，動力煤的硬度越低，磨煤出力的運(yùn)行效率越高。運(yùn)用同樣的方式進(jìn)行分析時，可以發(fā)現(xiàn)，磨煤出力與Vdaf、Aar以及Mar的參數(shù)值皆成反比。在實際應(yīng)用過程中，混煤是現(xiàn)在電廠中的一種常用方式，但是根據(jù)計算結(jié)果分析，混煤尤其是摻加無煙煤的煤粉中會使得磨煤機(jī)出力值下降。此外，Mar的參數(shù)變化不僅會受到煤質(zhì)本身的影響，由于煤炭的運(yùn)輸儲存過程周期較長，所以外界環(huán)境的水分很有可能會滲入到煤炭中，造成煤炭收到基水分增加，從而對磨煤機(jī)出力造成負(fù)面影響[3]。

2.3 過量空氣系數(shù)調(diào)整分析

過量空氣系數(shù)是我國研究可燃混合氣成分的重要指標(biāo)，表示符號為λ，分析定義表達(dá)式，可以明確得知當(dāng)過量空氣系數(shù)α=1時，表明燃料與空氣中的氧氣進(jìn)行了完全燃燒。顯而易見的是，在燃燒時所用的煤質(zhì)之間都存在著差異，因此，各煤質(zhì)所需要的過量空氣系數(shù)也并不相同。過量系數(shù)較大可以增加鍋爐內(nèi)含氧量，幫助煤粉徹底燃燒，但是較大的過量系數(shù)也會增加排煙熱損失。所以在變煤種運(yùn)行時，需要進(jìn)行實際測試才可以確定最為合適的過量空氣系數(shù)。值得一提的是，當(dāng)所選用的煤炭質(zhì)量較差時，需要適當(dāng)增加過量空氣系數(shù)以保證煤粉燃燒均勻[4]。

3 結(jié)語

燃煤發(fā)電是當(dāng)前社會主要維持電力系統(tǒng)運(yùn)行的方式，按照目前的情況來看，燃煤發(fā)電在未來很長一段時間內(nèi)依然會占據(jù)能源的主導(dǎo)地位。在這一前提下，通過改善鍋爐系統(tǒng)提高煤炭燃燒率是燃煤發(fā)電發(fā)展進(jìn)程中的必經(jīng)之路。調(diào)整超臨界鍋爐變煤種的運(yùn)行方案，要從當(dāng)前實際情況出發(fā)，結(jié)合相關(guān)指導(dǎo)知識，采用科學(xué)系統(tǒng)的調(diào)整方案，以保證鍋爐系統(tǒng)的高效運(yùn)行。

[1] 張國林. 600 MW超臨界鍋爐變煤種運(yùn)行特性分析[D].華北電力大學(xué)，2012 .

[2] 沈躍云，高小濤. 600 MW超臨界機(jī)組墻式燃燒鍋爐運(yùn)行特性的數(shù)值模擬計算研究[J]. 華東電力，2014，07：1 460~ 1 464.

[3] 仝會龍. 600 MW超臨界鍋爐變煤種運(yùn)行特性探析[J]. 科技傳播，2014，15：160~161.

[4] 劉俊偉，孫保民，張國林. 600 MW超臨界鍋爐變煤種運(yùn)行特性分析[J]. 科技創(chuàng)新與生產(chǎn)力，2012，08：103~106.

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TK227

1009-797X (2015) 24-0075-02

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10.13520/j.cnki.rpte.2015.24.028

蓋志杰（1982-），男，碩士學(xué)歷，工程師，研究方向為熱能與動力工程，鍋爐方向。

2015-10-25