賈瑞敏

摘 要：在600MW超臨界鍋爐運(yùn)行的過(guò)程中，常常會(huì)因?yàn)楦臒悍N而出現(xiàn)燃燒不穩(wěn)定和燃燒不充分等問(wèn)題。某600MW超臨界鍋爐運(yùn)行的過(guò)程中，常常會(huì)因?yàn)楦臒悍N而出現(xiàn)燃燒不穩(wěn)定和燃燒不充分等問(wèn)題。所以，本文在分析600MW超臨界鍋爐結(jié)構(gòu)及其變煤種運(yùn)行情況的基礎(chǔ)上，對(duì)變煤種運(yùn)行給600MW超臨界鍋爐運(yùn)行特性帶來(lái)的影響展開(kāi)了分析，并提出了改善鍋爐變煤種運(yùn)行特性的對(duì)策。

關(guān)鍵詞：600MW超臨界鍋爐；變煤種運(yùn)行；特性

一直以來(lái)，我國(guó)動(dòng)力用煤一直都存在缺陷，比如煤種雜、煤質(zhì)差、煤燃燒污染大，因此出現(xiàn)了很多超臨界機(jī)組的燃煤情況嚴(yán)重偏離設(shè)計(jì)煤種的問(wèn)題，進(jìn)而引發(fā)了滅火頻率高、出力少、煤耗多、機(jī)組運(yùn)行可靠性差等問(wèn)題。而600MW超臨界鍋爐是得到廣泛使用的燃煤機(jī)組，同樣也存在著偏離設(shè)計(jì)煤種運(yùn)行的問(wèn)題，從而影響了燃煤電廠的正常運(yùn)行。因此，有必要對(duì)600MW超臨界鍋爐變煤種運(yùn)行特性展開(kāi)研究，以便更好的促進(jìn)國(guó)內(nèi)熱力發(fā)電事業(yè)的發(fā)展。

1 600MW超臨界鍋爐結(jié)構(gòu)及其變煤種運(yùn)行情況

就目前來(lái)看，采取四角切圓燃燒方式的600MW超臨界鍋爐是得到廣泛使用的超臨界機(jī)組，機(jī)組本身是按照超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行的螺旋管圈直流鍋爐。而某電廠在使用該類(lèi)型的機(jī)組時(shí)，選取了單爐膛結(jié)構(gòu)的鍋爐，并且為鍋爐配備了6臺(tái)MPS中速磨和兩臺(tái)空氣預(yù)熱器。此外，鍋爐燃燒系統(tǒng)由24只直流式燃燒器構(gòu)成，布置時(shí)采取了六層結(jié)構(gòu)安置在爐膛下部四角的位置。煤質(zhì)眾多的特性中，揮發(fā)分、水分、灰分等的含量對(duì)鍋爐的運(yùn)行性能有著非常重要的影響。而該鍋爐的設(shè)計(jì)煤種為煙煤，但是實(shí)際使用煤種為煙煤和無(wú)煙煤的混合物。從低位發(fā)熱量和揮發(fā)分等煤質(zhì)參數(shù)上來(lái)看（如下表1所示），設(shè)計(jì)煤種低位發(fā)熱量為21981kJ*kg-1，Mar、Aar、Vdat分別為9.9%、23.72%和24.75%。實(shí)際燃煤低位發(fā)熱量為18024kJ*kg-1，Mar、Aar、Vdat分別為8.8%、35.67%和20.54%，所以二者煤質(zhì)相差不大。但是，鍋爐仍然出現(xiàn)了著火穩(wěn)定性差和灰渣中可燃物含量高的問(wèn)題，從而導(dǎo)致鍋爐每月額外需要使用的點(diǎn)火和助燃用油約為500t，灰渣可燃物約達(dá)20%。

表1 設(shè)計(jì)煤種與實(shí)際煤種的煤質(zhì)參數(shù)

煤種 Mar（%） Aar（%） Var（%） Qnetar（kJ*kg-1）

設(shè)計(jì)煤種 9.9 23.72 24.75 21981

實(shí)際煤種 8.8 35.67 20.54 18024

2 變煤種運(yùn)行給600MW超臨界鍋爐運(yùn)行特性帶來(lái)的影響

2.1 給系統(tǒng)運(yùn)行性能帶來(lái)的影響

在鍋爐運(yùn)行的過(guò)程中，煤質(zhì)的揮發(fā)分和灰分等特性都會(huì)對(duì)鍋爐運(yùn)行性能產(chǎn)生影響。在煤種發(fā)生變化時(shí)，煤質(zhì)的特性將發(fā)生較大的變化。通常情況下煤粉的著火性能與揮發(fā)分含量的多少成正比，高揮發(fā)分的煤比較易著火，低揮發(fā)分的煤比較難著火且燃燒過(guò)程不太穩(wěn)定，但揮發(fā)分太高有可能出現(xiàn)著火提前而損壞燃燒器的情況并且容易造成化學(xué)不完全燃燒熱損失增加。而相較于煙煤，無(wú)煙煤的揮發(fā)分含量稍低，灰分含量稍高，所以會(huì)影響鍋爐運(yùn)行性能。

2.2 給系統(tǒng)燃燒性能帶來(lái)的影響

就目前來(lái)看，可以利用著火判別指數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)燃燒穩(wěn)定性的分析，而該指數(shù)與煤在加熱過(guò)程產(chǎn)生的水的平均比熱、灰的比熱和碳的比熱有著直接的聯(lián)系。這些比熱值越大，著火指數(shù)也就越小。而著火指數(shù)越小，鍋爐著火過(guò)程也就越難以進(jìn)行，燃煤的穩(wěn)定性也就越低。相較于煙煤，無(wú)煙煤的各種元素的比熱相對(duì)較大，所以鍋爐燃煤的穩(wěn)定性將難以維持。

3 改善600MW超臨界鍋爐變煤種運(yùn)行特性的對(duì)策

3.1 重新制定燃燒方案

大部分鍋爐的燃燒系統(tǒng)都有一定的調(diào)節(jié)能力，但在實(shí)際燃用煤種與設(shè)計(jì)煤種差別較大的情況下，需要對(duì)燃燒方案進(jìn)行調(diào)整以更好地保證鍋爐的穩(wěn)定運(yùn)行。在燃用無(wú)煙煤與貧煤時(shí)，由于它們的揮發(fā)分是偏低的，它們?nèi)紵嬖诘膯?wèn)題主要關(guān)于著火過(guò)程，可對(duì)燃燒配風(fēng)進(jìn)行調(diào)整：為加重煤粉濃度，一次風(fēng)速設(shè)置較小，降低著火熱，將著火時(shí)間提前；為加大穿透力，二次風(fēng)速設(shè)置較大，增大燃燒圓直徑，有效防止二次風(fēng)過(guò)早摻入一次風(fēng)中。采用劣質(zhì)燃煤時(shí)，煤粉應(yīng)盡量磨細(xì)，可以確保正常著火及燃燒完全，同時(shí)給予較高的過(guò)量空氣系數(shù)，有利于降低熱耗。對(duì)于揮發(fā)分較高的煙煤，不必注重著火問(wèn)題，而是重點(diǎn)加強(qiáng)燃燒過(guò)程的可靠性及安全性，通過(guò)降低二次風(fēng)率、增加燃燒器數(shù)量分散熱負(fù)荷的方式避免結(jié)焦現(xiàn)象。此外，提早進(jìn)行一次風(fēng)和二次風(fēng)的混合可以提高燃煤效率。

3.2 合理調(diào)節(jié)磨煤機(jī)

實(shí)際上，煤種的變化將影響磨煤機(jī)的出力水平。因?yàn)?，隨著干燥無(wú)灰基揮發(fā)分含量的增加，磨煤機(jī)的出力也將增大。而在煙煤中摻入可磨指數(shù)相對(duì)低的無(wú)煙煤，也將直接導(dǎo)致磨煤機(jī)出力下降。在出現(xiàn)磨煤機(jī)的出力降低時(shí)，可以采用以下幾種方法進(jìn)行調(diào)整：定期添加鋼球并及時(shí)清理不合格鋼球；在保證磨煤機(jī)出口溫度的條件下盡量使磨煤機(jī)入口的風(fēng)溫提高；保證磨煤機(jī)內(nèi)一定的通風(fēng)量，盡可能使磨煤機(jī)入口的負(fù)壓減??；保證煤粉的細(xì)度合格，在必要的情況下對(duì)粗粉分離器的折向門(mén)進(jìn)行調(diào)整。

3.3 做好空氣系數(shù)的調(diào)整

煤種的變化將導(dǎo)致燃燒需要的空氣量變化，所以需要通過(guò)調(diào)整空氣系數(shù)使鍋爐保持較高的熱效率。而該鍋爐在加入無(wú)煙煤后，產(chǎn)生的煤渣中的可燃物含量較高，所以需要增加爐膛內(nèi)的氧含量，從而使燃料得到充分燃燒。因此，可以在確保鍋爐穩(wěn)定燃燒的基礎(chǔ)上，適當(dāng)增加過(guò)量空氣系數(shù)，從而為鍋爐穩(wěn)定燃燒提供足夠的需氧量，并使鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性得到保證。

經(jīng)過(guò)重新制定燃燒方案、合理調(diào)節(jié)磨煤機(jī)和調(diào)整空氣系數(shù)后，可以發(fā)現(xiàn)600MW超臨界鍋爐的變煤種運(yùn)行特性得到了有效改善。在改善后，鍋爐的著火穩(wěn)定性差和灰渣中可燃物含量高的問(wèn)題都得了有效改善，鍋爐每月額外需要使用的點(diǎn)火和助燃用油降低到為230t，灰渣可燃物僅達(dá)8%（如下表2所示）。

表2 鍋爐變煤種運(yùn)行特性改善前后的助燃油用量及灰渣可燃物含量的變化

運(yùn)行特性情況 助燃用油量（t） 灰渣可燃物含量（%）

改善前 500 20

改善后 230 8

通過(guò)數(shù)據(jù)對(duì)比可以得出，在使用混煤的情況下，通過(guò)適當(dāng)改變運(yùn)行特性，鍋爐的燃燒穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性均得到顯著提高?？偠灾?，600MW超臨界鍋爐通常使用的燃料都是混煤，所以將與設(shè)計(jì)煤種品質(zhì)有一定的差異。因此，在使用該燃煤機(jī)組時(shí)，需要分析鍋爐變煤種運(yùn)行的燃煤特性，并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行燃燒方案、磨煤機(jī)和空氣系數(shù)的調(diào)整，從而使鍋爐運(yùn)行保持較高的效率。

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