羅帆

（廣東粵電靖海發(fā)電有限公司，廣東揭陽　515223）

1000MW超超臨界機(jī)組摻燒褐煤對(duì)鍋爐運(yùn)行的影響探究

羅帆

（廣東粵電靖海發(fā)電有限公司，廣東揭陽515223）

介紹了1000MW超超臨界機(jī)組概況及涉及煤質(zhì)特性，從鍋爐各個(gè)分系統(tǒng)的角度詳細(xì)闡述該電廠在近年的實(shí)踐運(yùn)行中褐煤摻燒方面取得的寶貴經(jīng)驗(yàn)。這樣的運(yùn)行方式在當(dāng)前煤電市場供需矛盾日益突出的形勢(shì)下具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義，希望可以拋磚引玉，作為各相關(guān)的火電企業(yè)所能參考借鑒的資料。

超超臨界；摻燒；褐煤；影響

0引言

當(dāng)前，國內(nèi)煤電市場的供需矛盾尤為突出，煤價(jià)（尤其發(fā)電用煙煤）一路高漲，但是褐煤卻一直供給充足而且相對(duì)價(jià)格低廉。在這種形勢(shì)下，越來越多的火電企業(yè)采用將性價(jià)比高的煤種即褐煤進(jìn)行摻燒的方式作為提升經(jīng)濟(jì)效益的重要手段。本文對(duì)某電廠1000MW超超臨界機(jī)組鍋爐最大限度且安全地燃用褐煤進(jìn)行了探討分析，并結(jié)合大量的研究、探索、實(shí)踐提出了相應(yīng)的可行措施，在確保機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行的前提下最大化地提高經(jīng)濟(jì)性。

1鍋爐設(shè)備概況及煤質(zhì)參數(shù)

1.1設(shè)備概況

本電廠1000MW超超臨界燃煤機(jī)組，#3、#4鍋爐型號(hào)為DG3033/26.15-Ⅱ1型，是東方鍋爐廠制造的超超臨界參數(shù)變壓直流Π型鍋爐；鍋爐燃燒器采用BHK技術(shù)設(shè)計(jì)的低NOx旋流式煤粉燃燒器 （HTNR3），滿足燃燒穩(wěn)定、高效、可靠、低N0x的要求，燃燒方式為前后墻對(duì)沖燃燒；爐膛為單爐膛，爐膛四周采用內(nèi)螺紋管垂直上升膜式水冷壁以及一次中間再熱系統(tǒng)，設(shè)置循環(huán)泵啟動(dòng)系統(tǒng)。在汽溫調(diào)節(jié)方面，過熱汽采用煤水比粗調(diào)，一、二級(jí)減溫水細(xì)調(diào)的方式，再熱器則通過尾部煙道擋板調(diào)節(jié)，并設(shè)置事故減溫水。鍋爐采用全鋼構(gòu)架全懸吊結(jié)構(gòu)、露天布置、固態(tài)排渣、平衡通風(fēng)，機(jī)組中每個(gè)鍋爐配備了6臺(tái)HP1163Dyn中速磨煤機(jī)組。爐膛水平截面為33973.4mm×15558.4mm（寬×深）。鍋爐深度為75150mm，寬度為70000mm，頂棚拐點(diǎn)標(biāo)高為71800mm，大板梁頂高度為88200mm。設(shè)計(jì)煤種為神華集團(tuán)神府東勝煙煤，校核煤種為山西晉北煙煤。

1.2各煤種主要特性（見表1和表2）

表1設(shè)計(jì)煤種與校核煤種的主要特性

表2欲摻混褐煤的主要特性

2摻燒褐煤對(duì)鍋爐運(yùn)行的影響

2.1影響制粉系統(tǒng)

鍋爐制粉系統(tǒng)采用6臺(tái)HP1163Dyn中速磨煤機(jī)，冷一次風(fēng)正壓直吹式系統(tǒng)，5臺(tái)運(yùn)行，1臺(tái)備用，煤粉細(xì)度R90=16～20%，煤粉均勻性指數(shù)為1.0-1.1。綜合對(duì)比表1、2的煤質(zhì)數(shù)據(jù)可知，褐煤的發(fā)熱量非常低，僅是設(shè)計(jì)煤種的60%。這就意味著要滿足同樣的負(fù)荷需求，就需要燃用更多的褐煤，這必將會(huì)對(duì)磨組的運(yùn)行方式產(chǎn)生一定的影響。根據(jù)實(shí)踐運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)單臺(tái)磨組的給煤量大于80t/h時(shí)，由于本廠熱風(fēng)調(diào)門自動(dòng)跟蹤磨煤機(jī)入口風(fēng)量波動(dòng)太大，采用手動(dòng)調(diào)節(jié)，所以在沒有及時(shí)手動(dòng)開大的情況下，磨組上、下磨碗會(huì)產(chǎn)生較大的差壓，差壓大說明磨碗煤層較厚，這樣磨煤機(jī)出口溫度會(huì)下降，在冷風(fēng)調(diào)門投自動(dòng)跟蹤磨煤機(jī)出口溫度的情況下為了維持設(shè)定值會(huì)自動(dòng)關(guān)小，關(guān)小后風(fēng)量和風(fēng)壓都會(huì)下降，這樣會(huì)導(dǎo)致風(fēng)壓、風(fēng)量小而堵磨甚至達(dá)到磨煤機(jī)風(fēng)量和風(fēng)壓的跳閘值而跳磨，為了消除此現(xiàn)象，一般需要在加負(fù)荷的情況下預(yù)先手動(dòng)開大熱風(fēng)調(diào)門以增加風(fēng)量防止堵磨，在減負(fù)荷的情況下手動(dòng)關(guān)小熱風(fēng)調(diào)門，防止磨煤機(jī)出口溫度高跳閘，甚至爆燃；實(shí)際運(yùn)行時(shí)摻混的是水分較多揮發(fā)分較高的印尼煤，因?yàn)槊旱乃痔?，同時(shí)也需要開大熱風(fēng)調(diào)門才能維持磨煤機(jī)的出口溫度；否則由于煤的特點(diǎn)，爆燃和堵磨的可能性會(huì)增加，從而對(duì)鍋爐機(jī)組的安全穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。所以，在滿負(fù)荷摻燒褐煤的情況下，需要及時(shí)增開第六臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行，否則如果煤質(zhì)太差，會(huì)導(dǎo)致鍋爐主控指令超過我廠整定的110%限定值，也就是鍋爐主控出現(xiàn)過積分的現(xiàn)象，為保障機(jī)組運(yùn)行安全、中性點(diǎn)溫度以及過熱、再熱蒸汽溫度能夠達(dá)到額定值，所以，在相同負(fù)荷段需要增開臺(tái)一臺(tái)磨組運(yùn)行。

褐煤的揮發(fā)分極高，可達(dá)48.6%；為防發(fā)生制粉系統(tǒng)爆炸等極端安全事故，一般情況下采用調(diào)低動(dòng)態(tài)分離器轉(zhuǎn)速，增大入口風(fēng)壓和風(fēng)量，控制入口溫度在250℃以下，出口溫度在65℃以下以及增加石子煤排渣次數(shù)等方式來避免和預(yù)防；實(shí)踐證明，這樣做可以進(jìn)一步提高機(jī)組制粉系統(tǒng)的安全性能。此外，煤種的高揮發(fā)分特性還有可能導(dǎo)致其著火距離過短，從而可能會(huì)燒損燃燒器噴口。因此在之前的安全措施基礎(chǔ)上還應(yīng)該采用更準(zhǔn)確的測溫措施，加強(qiáng)對(duì)磨組本體與燃燒器噴口的測溫。

褐煤全水水分高達(dá)41.78%，收到基水分遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于校核煤種的6%～7%和設(shè)計(jì)煤種的15.55%，這導(dǎo)致磨煤機(jī)出口溫度達(dá)不到設(shè)計(jì)值。運(yùn)行過程中，可把摻燒褐煤的磨組采用手動(dòng)控制給煤量，將煤量降至50t/ h～60t/h，同時(shí)把一次風(fēng)量和風(fēng)壓提高，縮短煤粉在磨煤機(jī)的停留時(shí)間，把入口風(fēng)溫適當(dāng)提高，這樣磨煤機(jī)出口溫度可控制在62℃左右，采用這種運(yùn)行方式后一直比較安全。

2.2影響風(fēng)煙系統(tǒng)

摻燒褐煤，會(huì)導(dǎo)致用煤量增加、磨組增開、煤種水分增大等各種變化，這會(huì)使鍋爐的送風(fēng)量、煙氣量增加，并且這對(duì)一次風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、增壓風(fēng)機(jī)的電流以及動(dòng)靜葉的開度、軸承溫度、機(jī)組振動(dòng)等都會(huì)有所影響。此外，煙氣量的增大會(huì)直接導(dǎo)致排煙溫度上升，但在實(shí)際運(yùn)行負(fù)荷較低時(shí)這一影響并不十分顯著，其原因在于送風(fēng)量增加吸收了煙氣的熱量，上層磨停運(yùn)后火焰中心高度降低了，煤粉在爐膛停留的時(shí)間較長，燃燒較充分，這就對(duì)排煙溫度起到了降低作用。然而高負(fù)荷的時(shí)候影響非常明顯，尤其是6臺(tái)磨煤機(jī)同時(shí)運(yùn)行，空預(yù)器入口排煙溫度能夠達(dá)到360℃以上，空預(yù)器出口排煙溫度能夠達(dá)到140℃以上。

2.3影響爐膛安全

該廠DCS邏輯決定，給煤機(jī)運(yùn)行180S后，給煤量≥24 t/h，延時(shí)180S且煤層任意≥4個(gè)燃燒器火檢無火，則相應(yīng)的磨組跳閘。摻燒褐煤的磨組其出口實(shí)際溫度一般調(diào)整為55-65℃，遠(yuǎn)達(dá)不到設(shè)計(jì)值，雖然從運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來看，這并未影響火檢的強(qiáng)度，但考慮到機(jī)組安全，還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)火檢信號(hào)強(qiáng)度以及爐膛負(fù)壓的監(jiān)測，若發(fā)現(xiàn)有燃燒不穩(wěn)定、負(fù)壓波動(dòng)等情況發(fā)生，應(yīng)及時(shí)采取應(yīng)對(duì)穩(wěn)燃措施，例如，投入B、F下層燃燒器等離子。受熱面結(jié)焦方面，雖然煤量增多是因素之一，但所選褐煤的灰分低至6.61%，并且灰熔點(diǎn)比較高，所以不會(huì)產(chǎn)生明顯惡化的結(jié)焦情況，這在運(yùn)行實(shí)踐中也得到了證實(shí)。

2.4防止RB工況對(duì)再、過熱汽溫的過多影響

該廠DCS邏輯決定，處于RB工況時(shí)保留中、下層的3臺(tái)磨組。為了避免RB工況過多影響再、過熱汽溫，應(yīng)在加倉時(shí)將褐煤加入到上層磨組中。

2.5同步運(yùn)行6臺(tái)磨組時(shí)在爐側(cè)應(yīng)注意的問題

當(dāng)6臺(tái)磨組同步運(yùn)行時(shí)，一般都是高負(fù)荷，所以一次風(fēng)機(jī)的出口母管壓力是可以維持在10Kpa左右，但在降負(fù)荷的過程中，由于煤質(zhì)較差，要保留多一臺(tái)磨煤機(jī)，這樣會(huì)導(dǎo)致一次風(fēng)壓降低，所以應(yīng)用熱一次風(fēng)風(fēng)壓偏置，在降負(fù)荷往上設(shè)置，加負(fù)荷往下設(shè)置，尤其在低負(fù)荷時(shí)，要將熱一次風(fēng)風(fēng)壓偏置往上設(shè)置，保持一次風(fēng)母管壓力在10kPa左右，以保證磨煤機(jī)入口壓力高于6kPa；確保一次風(fēng)機(jī)電流不超標(biāo)，引風(fēng)機(jī)不大于90%靜葉開度，密封風(fēng)對(duì)應(yīng)母管壓力低于18 kPa，確保機(jī)組不超過430t/h的總煤量。對(duì)運(yùn)行風(fēng)機(jī)的出口風(fēng)壓、風(fēng)機(jī)電流、軸承溫度及振動(dòng)等重要參數(shù)也要加強(qiáng)監(jiān)視；同時(shí)，鍋爐爐膛負(fù)壓、火檢強(qiáng)度、受熱面的壁溫、減溫水水流量以及排煙溫度等參數(shù)的監(jiān)視也要同步加強(qiáng)。增開第6臺(tái)磨組時(shí)，應(yīng)緩慢開關(guān)一次風(fēng)門擋板，同時(shí)加強(qiáng)監(jiān)視一次風(fēng)機(jī)出口一次風(fēng)壓、動(dòng)葉開度以及電流的變化；同時(shí)還要注意鍋爐主控指令不能超過110%，因?yàn)檫@樣會(huì)出現(xiàn)過積分，對(duì)于鍋爐的運(yùn)行不利。

2.6對(duì)應(yīng)電廠DCS系統(tǒng)需滿足新的要求

褐煤的揮發(fā)分高但熱值較低，嚴(yán)重偏離設(shè)計(jì)值，如果按照設(shè)定煤種的加減煤速度對(duì)中間點(diǎn)溫度、過熱、再熱汽溫以及管壁溫度影響太大。因此我廠DCS中的就存在煤質(zhì)校驗(yàn)（BTU）偏置，范圍在0-100%之間，對(duì)應(yīng)的是系數(shù)0.8-1.2，以影響加、減給煤量的速度，即在煤質(zhì)差的時(shí)候往下設(shè)置，表明在加負(fù)荷時(shí)加快加煤速度，減負(fù)荷時(shí)減緩加煤的速度；煤好的時(shí)候往上設(shè)置，表明在加負(fù)荷時(shí)減緩加煤速度，減負(fù)荷時(shí)加快減煤速度；通過長時(shí)間地運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)判斷，按照這種方式偏置能夠很好地滿足機(jī)組安全運(yùn)行的需求，此外，鑒于DCS在RB的邏輯方面并未考慮到6臺(tái)磨組同步運(yùn)行這一特殊工況，對(duì)RB邏輯的完善也很必要。

3　　結(jié)束語

機(jī)組摻燒褐煤，是集運(yùn)行、修檢、燃料于一起的交叉工作，評(píng)估經(jīng)濟(jì)性時(shí)要綜合考慮各方面因素，可以作為一項(xiàng)系統(tǒng)工程，結(jié)合電廠的實(shí)際運(yùn)行情況，充分準(zhǔn)備再循序漸進(jìn)地予以實(shí)施，找到最經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行方式，保障在滿足安全性的同時(shí)追求最大經(jīng)濟(jì)效益。

［1］邢振中，劉忠，冷杰.超超臨界大型燃煤機(jī)組摻燒褐煤試驗(yàn)研究［J］.東北電力技術(shù)，2012（7）：12-16.

［2］李志山，寧獻(xiàn)武，張偉. 1000MW超超臨界機(jī)組鍋爐摻燒褐煤研究［J］.東北電力技術(shù)，2012（1）：1-4.

［3］狄萬豐，韓繼偉，楊忠燦.超臨界600MW機(jī)組褐煤鍋爐的運(yùn)行特性研究［J］.熱力發(fā)電，2011（4）：6-65.

羅帆（1984-），男，助理工程師，本科，從事電力生產(chǎn)工作。