周忠勇（新疆眾和股份有限公司烏魯木齊830013）

520 t/h鍋爐準東煤摻燒的研究

周忠勇
（新疆眾和股份有限公司烏魯木齊830013）

新疆準東地區(qū)煤炭資源豐富，但因其堿金屬含量高，煤灰極易沾污，不適用電站鍋爐大量使用，本文主要是針對新疆眾和150 MW機組配套520 t∕h鍋爐燃燒準東煤做了研究探討，在提高摻燒比例的同時，提出了防止鍋爐受熱面積灰結焦的預防措施，為其他鍋爐燃用準東煤提供了參考數(shù)據(jù)。

準東煤摻燒防結焦

新疆眾和熱電公司2×150 MW機組配套鍋爐是華西能源工業(yè)股份有限公司生產(chǎn)，超高壓參數(shù)、一次中間再熱、四角切向燃燒、單爐膛自然循環(huán)汽包爐。鍋爐采用П形布置、懸吊結構、緊身封閉、平衡通風、固態(tài)排渣、全鋼雙排構架。

隨著新疆電力企業(yè)的迅猛發(fā)展，煤炭市場不能滿足日益增長的需求，準東煤的大規(guī)模開采，一定程度緩解了煤炭市場的緊缺，但因準東煤的高沾污特性制約了其大量使用，對準東煤燃燒實踐，探索高比例摻燒準東煤的方法及預防積灰結焦措施。

1 不同比例摻燒情況

因鍋爐燃燒機理復雜，不同比例摻燒調(diào)整工作量大，前后歷時18個月，通過反復調(diào)整試驗，得到了第一手資料。主要分三個階段開展工作：

第一階段：入爐煤采用立井煤∶露天煤=5∶5的摻燒方式；

第二階段：入爐煤采用立井煤∶露天煤=4∶6的摻燒方式；

第三階段：入爐煤采用立井煤∶露天煤=3∶7的摻燒方式。

第一、第二階段摻配準東煤比例50%～60%，鍋爐內(nèi)部水冷壁、過熱器、再熱器結焦積灰較少，受熱面較干凈，機組基本能維持長周期安全運行；第三階段摻配準東煤70%進行試驗，鍋爐水冷壁、過熱器、再熱器結焦呈現(xiàn)逐漸增加且導致高溫再熱器、出現(xiàn)不同程度的積灰情況，且折焰角處出現(xiàn)硬焦，高過防磨護板出現(xiàn)變形及脫落現(xiàn)象，積灰最嚴重處為高溫過熱器后及高溫再熱器部位，已形成煙氣走廊，結焦趨勢隨著摻配比例增加速度加快。

2 各階段燃燒調(diào)整情況

第一階段自鍋爐運行調(diào)試初期至2012年4月中旬以前，即立井煤∶露天煤=5∶5的摻燒方式。此時鍋爐滿負荷運行時主要參數(shù)及風門開度情況見表1。

表1

此階段由于鍋爐屬于調(diào)試運行初期，鍋爐主輔機設備均為新投運階段，出力及各項性能均較優(yōu)，且鍋爐各受熱面均為新管束，故無明顯的積灰結焦情況，鍋爐燃燒情況良好，一、二次風側空預器無堵灰情況，鍋爐受熱面完好無積灰結焦情況，噴燃器無變形及損壞情況。

第二階段從2012年4月中旬開始，按立井煤∶露天煤=4∶6的比例摻燒，鍋爐內(nèi)部水冷壁、過熱器、再熱器結焦積灰較少，高溫過熱器處防磨護板變形情況較多，但經(jīng)過調(diào)整后鍋爐基本能夠穩(wěn)定燃燒，且受熱面積灰、結焦情況無明顯加劇趨勢，鍋爐可長周期安全運行。鍋爐主要參數(shù)及受熱面情況見表2。

準東煤摻配比例60%時，鍋爐內(nèi)部水冷壁、過熱器、再熱器結焦積灰較少，見圖1、圖2。

表2

圖1 摻燒比例60%時，鍋爐屏過積灰結焦局部細節(jié)圖

圖2 摻燒比例60%時，鍋爐折焰角部位積灰結焦局部細節(jié)圖

第三階段在2013年8月15日至9月7日進行，將準東煤摻配比例調(diào)整至70%進行燃燒調(diào)整試驗，并利用機組檢修對各受熱面積灰結焦情況進行檢查。鍋爐主要參數(shù)及受熱面結焦情況見表3。

表3

按照70%比例進行摻燒三周時間，經(jīng)檢查鍋爐水冷壁、過熱器結焦呈現(xiàn)逐漸增加，且折焰角處出現(xiàn)硬焦，高溫再熱器出現(xiàn)不同程度的積灰情況，積灰最嚴重處為高溫過熱器后及高溫再熱器部位，已形成煙氣走廊，結焦趨勢隨著摻配比例提高速度加快（圖3、圖4、圖5）。

圖3 70%比例摻燒，屏式過熱器及后屏過熱器區(qū)域局部積灰結焦情況

圖4 70%比例摻燒，折焰角過熱器區(qū)域積灰結焦情況

圖5 70%比例摻燒，高過、高再區(qū)域處積灰結焦局部細節(jié)圖

3 燃燒調(diào)整方案及措施

在進行準東煤不同比例摻燒的試驗過程中，為確保鍋爐運行的各參數(shù)在可控范圍，根據(jù)鍋爐燃燒狀況，對影響鍋爐燃燒的各種因素進行調(diào)整。由于各參數(shù)之間互相影響、制約，故在安全前提下，為保證燃燒調(diào)整的方向性，須根據(jù)實際運行情況，先確定部分定值，對變量進行逐步調(diào)整分析；主要有一、二次風調(diào)整、風煤配比、煤粉細度、飛灰可燃物等方面。

通過18個月的不斷摸索與總結，形成鍋爐燃燒調(diào)整方案及措施：

⑴煤粉細度的控制。根據(jù)試驗數(shù)據(jù)分析，煤粉細度越小，在風量配比合適的情況下飛灰越大，反之煤粉細度越大，飛灰越小。建議煤粉細度R90控制在不大于20%，不小于8%為宜。根據(jù)調(diào)整經(jīng)驗可對不同層制粉系統(tǒng)煤粉細度進行不同調(diào)整，按照最上層制粉系統(tǒng)煤粉細度R90最小，而后由上向下逐步遞增的方式。通過實驗，煤粉細度不是越細越好，而是需要調(diào)整到合適的范圍，我廠150 MW機組最下層煤粉細度R90控制在15%左右較為合適，最上層煤粉細度可控制在10%左右。

⑵關于機組負荷與風煤配比。磨煤機變加載壓力越大煤粉細度越細，變加載壓力越小煤粉細度越粗。建議給煤量控制在33 t∕h左右，加載油壓定在8～10 MPa之間，且不同百分比負荷下風煤配比必須合適，暫定按表4進行調(diào)整。

表4

制粉系統(tǒng)運行。運行過程中盡量采取#1、#2、#3磨運行，#4磨作為備用磨。#4磨啟動時飛灰大，停止時相對較小；盡量避免#2、#3、#4磨煤機長時間運行，造成爐膛出口煙溫及排煙溫度升高。

爐膛負壓保持-30～50 Pa之間為宜。負壓過小尾部空預器積灰的可能性越大，負壓過大燃料量在爐內(nèi)停留時間縮短，燃料化學和機械未完全燃燒熱損失增大，適當提高爐膛負壓可減少積聚在尾部空氣預熱器內(nèi)的積灰。

磨煤機入口一次風壓與煤量需達到合適的配比。建議每臺磨的煤量對應的入口一次風壓按如下調(diào)整：

表5

配風方式：一般高負荷采用“倒三角形”配風，低負荷采用“正三角形”配風，經(jīng)濟負荷時采用“縮腰式”配風方式。

由于我廠150 MW機組負荷為自用電，故絕大多數(shù)時間均為高負荷或滿負荷運行，故應采取“倒三角行”配風，根據(jù)近兩年的不斷摸索與調(diào)整，在#1、#2、# 3磨運行時，高負荷狀態(tài)下最適宜的風門開度見表6。

需注意150 MW機組基本為滿負荷時，由于準東地區(qū)煤礦煤質(zhì)水分較大，故在燃用準東煤時應嚴密監(jiān)視爐膛出口煙溫，爐膛出口煙溫不超過1 000℃，根據(jù)爐膛煙溫及時投運吹灰器，調(diào)整吹灰壓力為保證吹灰質(zhì)量防止受熱面粘灰，吹灰壓力盡可能按照設計值上限；適當控制氧量在4%～5%，磨煤機出口溫度不低于55℃。

表6

4 結論

通過準東煤不同比例下鍋爐燃燒調(diào)整、試驗，新疆眾和2*150 MW機組配套鍋爐可以在滿負荷下長周期燃用60%的準東煤。在露天煤摻配比例70%時鍋爐受熱面結焦加劇，不能維持長周期運行。

經(jīng)過現(xiàn)場的不斷總結、調(diào)整，目前，該鍋爐在滿負荷情況下實現(xiàn)了65%比例燃用準東煤。

[1]鍋爐燃燒理論基礎.哈爾濱工業(yè)大學.

收稿:2014-11-24

DOI∶10.16206∕j.cnki.65-1136∕tg.2015.01.030