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廣匯煤用于電廠鍋爐大比例摻燒的探討及實踐

盧紅玲,侯燕

（酒鋼集團能源中心，甘肅嘉峪關(guān)735100）

【摘要】介紹了某電廠為應對煤源緊張形勢，進行鍋爐非設(shè)計煤種廣匯煤的摻燒，通過對廣匯煤特性及摻燒難點分析，制訂針對性強的燃燒調(diào)整技術(shù)措施，進行摻燒試驗逐步提高摻燒比例，最終使摻燒比例達80%左右，降低了鍋爐對設(shè)計煤種的依賴性，緩解了動力煤燃用緊張問題。

【關(guān)鍵詞】鍋爐;廣匯煤;摻燒;實踐

1　引言

近年來，自備電廠為適應公司發(fā)展需要，裝機容量不斷增加，動力煤需求量持續(xù)增長，到2014年消耗量達到了760萬t。本電廠鍋爐設(shè)計煤種均為新疆哈密煤，但哈密煤因運輸能力所限，年采購量僅在300萬t左右，本電廠動力煤需求存在很大缺口，因此迫切需要開發(fā)燃用其它動力煤來解決這一供需矛盾。

廣匯煤產(chǎn)于新疆淖毛湖地區(qū)，年開采量2200耀2500萬t，供應穩(wěn)定，且不受運輸能力限制，是可滿足本電廠燃用需求、運輸成本最低的一大煤源。但廣匯煤特點是揮發(fā)分極高，易燃易爆，易造成鍋爐受熱面尾部沾污、結(jié)渣，冒然燃用有很大的風險，必須通過試驗、摻燒摸索，逐步提高鍋爐對廣匯煤的適應性，從而達到大量摻燒的目的。

2　廣匯煤特性分析

為掌握新疆廣匯煤的工業(yè)特性，2011年10月本電廠委托西安熱工研究院對廣匯煤進行了特性分析,見表1。

分析數(shù)據(jù)顯示，廣匯煤特點是水分高，揮發(fā)分超過50%，發(fā)熱量適中。煤中揮發(fā)分過高極易引起著火、爆炸事故，在儲存、輸送、煤粉制備及鍋爐燃用運行管理方面均存在很大安全隱患。另外，廣匯煤Na2O含量遠遠高于設(shè)計煤種，對鍋爐尾部受熱面的積灰、沾污會產(chǎn)生不良影響。因此，廣匯煤的摻燒需要從技術(shù)和管理方面予以重點防范和控制[1]。

3　廣匯煤摻燒難點分析

3.1揮發(fā)分過高，易燃易爆

揮發(fā)分是煤在加熱過程中釋放出的氣態(tài)和汽態(tài)物質(zhì)，煤的揮發(fā)分高，有利于煤粉著火和燃盡，但超過某一上限值時煤粉自燃、爆炸的風險會增加。廣匯煤的高揮發(fā)分特點，決定了其在儲存、傳送、燃用等環(huán)節(jié)的爆燃風險大，尤其是中間儲倉式制粉系統(tǒng)，在磨制廣匯煤、上煤過程中，因配燒不當或現(xiàn)場積粉治理不力，極易引起制粉系統(tǒng)爆炸、鍋爐滅火放炮等事故，對設(shè)備造成損壞。

3.2著火快，易造成噴口燒損

煤粉在著火初期，主要靠煤粉受熱時所析出的揮發(fā)份支持燃燒，揮發(fā)分越高，著火速度越快。廣匯煤在進入燃燒器噴入爐膛瞬間就可著火，著火距較短。但過快的著火速度，縮短了火焰和噴口距離，對燃燒器噴口造成燒損，造成燃燒設(shè)備損壞，對爐內(nèi)燃燒空氣動力場造成擾動，會使火焰偏移，爐內(nèi)燃燒狀況紊亂[2]。

3.3抑塵處理造成水分偏大

廣匯煤一般在翻卸、膠帶機運輸過程中采用噴水抑塵處理，在料場儲存時往往也是用水澆灌防范自燃或用水滅火，因此廣匯煤的外水分很高。水分多的煤引燃和著火困難，且延長燃燒過程，降低燃燒室溫度[3]。廣匯煤進入爐內(nèi)后需要的著火熱增加，對著火不利,在爐內(nèi)燃燒后煤中所含的水分將全部變?yōu)檎羝M入煙氣系統(tǒng)，增加了鍋爐同等負荷下的煙氣量，致使引風機、增壓風機等出力達到滿負荷狀態(tài)。另外，煤的水分大還會導致磨煤機干燥出力降低，影響磨煤機整體出力。

3.4 Na2O含量高，易導致尾部受熱面積灰、結(jié)渣

煤中若含有較多的堿性物質(zhì)的灰，則極易發(fā)生結(jié)渣問題。煤灰中的堿金屬化合物的熔點比較低，當堿金屬愈多時，灰的燒結(jié)性愈強，受熱面就愈容易積灰。尤其在在800~1000益時，容易形成易熔的共晶體。廣匯煤的氧化鈉含量是4.31%，較鍋爐設(shè)計煤種哈密煤高出很多。鈉屬于易揮發(fā)的物質(zhì)，在高溫下?lián)]發(fā)后，凝結(jié)在受熱面上形成燒結(jié)的灰沉積，這類沉積多發(fā)生在屏式過熱器和對流過熱器等受熱面上，影響鍋爐傳熱，形成結(jié)渣源。圖1示出了鈉含量對積灰的影響。

圖1　氧化鈉含量與積灰速度

從圖1可知，煤灰中鈉含量較低時（氧化鈉含量1%），不管灰分多少，積灰速度很低；當氧化鈉含量為5%耀10%時，積灰速度隨煤的灰分呈指數(shù)關(guān)系遞增[4]。根據(jù)此圖判斷，廣匯煤積灰速度接近圖中的線2，屬較快速度，對受熱面積灰的影響較為明顯。

3.5廣匯煤沾污性強

在煤粉鍋爐的燃燒過程中，爐內(nèi)灰沾污是由煤灰中易揮發(fā)物質(zhì)在高溫下?lián)]發(fā)后，凝結(jié)于對流受熱面上，繼續(xù)黏結(jié)灰顆粒形成的高溫黏結(jié)灰沉積，它的內(nèi)層往往是由易熔物（或是由堿金屬化合物）包覆的灰粒黏結(jié)而成[5]。一般將煤灰中鈉含量作為沾污判別指標的分級界限。

離表1　煤質(zhì)分析數(shù)據(jù)

表2　煤灰中鈉含量作為沾污判別指標的分級界限

廣匯煤屬褐煤范疇，判別沾污程度中等，相對于設(shè)計煤種哈密煤的低沾污特性，廣匯煤在燃用時易在尾部受熱面形成沾污，影響傳熱，加重結(jié)焦，對鍋爐的長周期穩(wěn)定運行造成威脅。

4　摻燒試驗技術(shù)及安全措施

4.1制粉系統(tǒng)

1）制粉設(shè)備中，沉積煤粉的自燃往往是引爆的火源，氣粉混合物溫度越高，危險性就越大[6]。制粉系統(tǒng)運行中要嚴格控制磨煤機出口氣粉混合物的溫度臆70益，控制磨入口混合風溫度臆260益，防止煤粉結(jié)露沉積發(fā)生自燃，防止制粉系統(tǒng)著火、爆炸。

2）摻燒廣匯煤的磨煤機入口一次風壓力保持在4.0耀4.5 kap，一次風速控制在27 m/s左右；廣匯煤的煤粉細度R90保持在25%耀30%。

3)廣匯煤全水分高，磨煤機干燥出力下降，值班員加強磨煤機各參數(shù)的監(jiān)視調(diào)整，發(fā)現(xiàn)磨煤機電流、入口一次風壓偏高時，給煤自動改手動，及時調(diào)整煤

量[7]。

4）發(fā)現(xiàn)斷煤、皮帶壓死、給煤機跳閘等異常時，應立即開大磨煤機冷風門、關(guān)小熱風門降低磨煤機出口溫度不超過70益[8]，密切注意斷煤后的磨煤機各項參數(shù)，并啟動相應原煤斗敲打裝置使原煤斗落煤管下煤正常為止。

5）磨煤機停運若超過48 h，必須將原煤斗內(nèi)存煤燒凈。停止給煤機后空磨運轉(zhuǎn)5 min，將磨內(nèi)煤粉抽凈；啟磨前先通入冷風，制粉系統(tǒng)通風時間不少于10 min。

6）徹底清理磨制廣匯煤的磨煤機分離器擋板，后期形成定期工作（2周清理一次）。

7）制粉系統(tǒng)各部防爆門及儲煤筒倉防爆門完好，磨煤機系統(tǒng)消防蒸汽要可靠備用，磨煤機出口溫度以及粉倉溫度顯示正確、可靠。

8）為防止磨煤機在啟、停過程中發(fā)生爆炸，要求磨煤機啟、停過程中均投入消防蒸汽。

4.2燃燒系統(tǒng)

1）保持合適的爐內(nèi)過量空氣系數(shù)，爐膛氧量按2.5%耀3.5%控制，適當開大配燒廣匯煤層的周界風（周界風逸30%），保證燃料和空氣的良好混合，避免局部高溫，防止燃燒器噴口結(jié)焦或被燒損。

2）適當提高一次風速及增加上部風量，使火焰中心居于爐膛中心，觀察燃燒器噴口處煤粉氣流的著火、燃燒及結(jié)焦情況。

3)當煙氣側(cè)橫向沖刷錯列布置的管束時，隨運行時間的增加，積灰現(xiàn)象會越來越嚴重，它很容易從煙氣流經(jīng)受熱面時的阻力的不斷增加上反應出來[9]，因此運行中嚴密監(jiān)視、控制空預器差壓不超過1600 Pa。

4）控制爐膛出口溫度不大于800益，加強對主、再熱蒸汽溫度的監(jiān)視調(diào)整，合理調(diào)整減溫水量，防止受熱面管壁超溫。

5）對火焰檢測裝置進行調(diào)整、檢查，確?；鹧鏅z測裝置能如實反映爐內(nèi)燃燒狀況。加大燃燒器噴口處的定期巡檢及測溫，監(jiān)視各噴口溫度變化。定期對爐膛出口溫度和各段煙氣壓降進行監(jiān)測、對比分析。

6）優(yōu)化吹灰方式，適當加強對爐膛、屏區(qū)、尾部煙道及空預器的吹灰頻次[10]。

4.3現(xiàn)場治理

1）制訂廣匯煤摻燒安全預控措施，嚴格執(zhí)行。每月組織廣匯煤摻燒專項檢查，進行現(xiàn)場積粉、漏粉的治理，消除隱患。

2）每值有專職人員進行現(xiàn)場檢查，每班不少于兩次對給煤機清掃鏈運行情況及給煤機底部積煤重點巡檢，防止積煤自燃。

3）加強對粉倉、輸粉機吸潮管的檢查，發(fā)現(xiàn)堵塞立即聯(lián)系處理。及時處理制粉系統(tǒng)各管道的漏粉、漏風現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)熱風門不嚴、鎖氣器發(fā)生卡澀時，及時更換和處理。

5　摻燒試驗情況

本次在300 MW機組上進行廣匯煤摻燒試驗，鍋爐為HG—1025/17.5—YM24型自然循環(huán)汽包爐，制粉系統(tǒng)配備3臺BBD4060型低速鋼球磨。初次摻燒比例控制在17%左右，摻燒方式按照“分倉上煤、分磨制粉、爐內(nèi)混燒”的原則，和哈密煤進行混燒，試驗按照17%、33%、50%的摻燒比例逐步遞增。摻燒試驗分別進行了磨出口溫度優(yōu)化、磨通風量標定、煤粉細度及一次風速調(diào)整，二次風配風試驗等內(nèi)容。摻燒比例33%以上時，爐膛中心溫度升高20耀30益，整體上來說未影響爐內(nèi)燃燒、爐內(nèi)結(jié)焦等，爐內(nèi)燃燒狀況在可控范圍內(nèi)。空預器差壓是重點監(jiān)測數(shù)據(jù)，在摻燒試驗調(diào)整中，空預器差壓與負荷之間基本成線性比例關(guān)系。鍋爐蒸發(fā)量800耀900 t/h左右時，差壓曲線與負荷呈線性比例關(guān)系；在900耀970 t/h蒸發(fā)量下，差壓有波動，但基本維持在1600 Pa上下。

圖2　300MW機組空預器差壓變化圖

通過試驗調(diào)整，鍋爐制粉系統(tǒng)、煙氣側(cè)、工質(zhì)側(cè)各項參數(shù)正常，各輔機能適應摻燒。在鍋爐運行穩(wěn)定后，廣匯煤摻燒比例后期逐步增加到60%、70%、80%。隨著摻燒比例增大，主燃燒器上部及屏過區(qū)域有結(jié)焦現(xiàn)象，鍋爐過熱器、再熱器減溫水量明顯升高，減溫水調(diào)門開度增加到70%左右，爐膛出口溫度達到810益。經(jīng)過總結(jié)，采取相應措施：調(diào)整OFA風門開度；對OFA層擺角向下擺動調(diào)整；調(diào)整一次風母管壓力不高于7.5 kPa，一次風機變頻轉(zhuǎn)速不超過1200 r/min；投入L1-L5長吹進行吹灰。采取以上措施后，結(jié)焦現(xiàn)象有所緩解，減溫水調(diào)門收回到60%左右，有一定調(diào)整余量。結(jié)合鍋爐運行情況及試驗調(diào)整，制訂出300 MW機組燃燒調(diào)整配風卡。

表3　300MW機組大比例摻燒廣匯煤調(diào)整配風卡

備注：A1、A2、B1、B2、C1、C2為煤粉層，OA、OB、OC為油槍層。

通過對300 MW機組進行3個月左右的摻燒試驗，廣匯煤的摻燒比例穩(wěn)定在70%~80%（個別時段甚至超過80%），機組運行穩(wěn)定，屏過區(qū)域及主燃燒區(qū)域焦塊經(jīng)過調(diào)整可得到有效控制，各項參數(shù)正常。在廣匯煤摻燒比超過60%以上時，需遵循以下原則：

1）廣匯煤盡量在下層燃燒器進行摻燒，控制爐膛上部溫度，預防水平煙道積灰沾污；配風方面盡量增大燃燒器的周界風量和上部燃盡風量。

2）機組連續(xù)高負荷運行5天以上，必須降低機組負荷至200 MW左右進行2耀3 h的擾動脫焦，同時進行吹灰后再接帶高負荷。

3)對空預器進行定期吹灰，控制空預器差壓不超過1600 Pa。

4）摻燒廣匯煤的磨煤機容量風開度不小于35%，全關(guān)冷風門運行，保證磨煤機出力。

6　結(jié)語

通過以上實踐可知，在做好現(xiàn)場廣匯煤的積粉治理、爆燃防范，保證安全的前提下，鍋爐摻燒廣匯煤的比例可達到80%甚至以上。鍋爐長周期大負荷下高比例的摻燒廣匯煤時，主燃燒器區(qū)及屏過有結(jié)焦現(xiàn)象，通過調(diào)整可有效控制。在嚴格執(zhí)行技術(shù)措施、適時做好配風調(diào)整、適當增加吹灰頻次的情況下，各項參數(shù)可控，機組運行穩(wěn)定，鍋爐可適應廣匯煤的大比例摻燒。通過本次實踐，有效拓寬了鍋爐燃用煤種，降低了鍋爐對設(shè)計煤種的依賴，緩解了動力煤燃用緊張問題。

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Discussion and Practice of High-proportion Blending of Guanghui Coal in Boiler Combustion of the Power Plant

Lu Hongling, Hou Yan

(Energy Centre of Jiuquan Iron and Steel Co., Ltd., Jiayubuan, Gansu 735100, China)

[Abstract]To cope with the problem of tense coal supply source, the power plant of Jiuquan Steel blended undersigned Guanghui coal in its boiler combustion. Through analysis of the characteristics and blending difficulties of Guanghui coal, highly specific combustion adjustment technical measures were established to carry out mixed burning test and gradually increase the proportion of mixed burning up to about 80%, which reduced the dependence of the boiler on designed type of coal and relieved the tension of coal supply.

[Keywords]boiler; Guanghui coal; practice of mixed burning

作者簡介：盧紅玲（1973-），女，大學本科學歷，工程師，現(xiàn)從事電廠熱力試驗工作。

收稿日期:2015-09-02

【文章編號】1006-6764（2015）12-0045-04

【文獻標識碼】B

【中圖分類號】TK229