王云鵬

（新鄉(xiāng)中益發(fā)電有限公司，河南 長垣 453400）

公司鍋爐設(shè)計煤種為山西長治貧煤，為降低燃煤成本且兼顧調(diào)峰期間機組穩(wěn)燃的需要，選擇陜北低灰熔點的長焰煤作為主力經(jīng)濟煤種，采購的貧煤其揮發(fā)份也低于設(shè)計值3．6%以上，但長焰煤摻比加大后，機組煤耗卻增加。2019年7月公司進行了長焰煤不同摻比的鍋爐效率試驗，試驗選擇在同一臺機組的600MW負荷下進行，長焰煤的摻比分別為30%和10%，經(jīng)試驗測算30%的摻比鍋爐效率低。

1 情況簡介

公司2×660MW鍋爐型號為DG2060/26．15-Ⅱ2型超超臨界直流爐，直吹式制粉系統(tǒng)，旋流煤粉燃燒器，對沖方式燃燒，燃燒器前后墻各三層，每層6只。鍋爐設(shè)計煤種為山西長治貧煤，干燥無灰基揮發(fā)份為15．61%，采用ZMG113G-Ⅰ型中速磨煤機，干排渣方式。為降低燃煤成本，公司實際燃用的是干燥無灰基揮發(fā)份為12%左右的貧煤和陜北干燥無灰基揮發(fā)份為38%左右的低熔點長焰煤。2019年為了進一步降低燃煤成本，公司加大了長焰煤的摻燒比例，最高摻燒比例達48%。雖然長焰煤摻比增加了，但機組的煤耗卻也增加，調(diào)研同類型鍋爐的發(fā)電單位，也存在同樣現(xiàn)象，即：設(shè)計為貧煤的鍋爐，當(dāng)長焰煤摻燒比例加大后鍋爐效率降低，機組煤耗增加。為分析此原因，于2019年7月進行了長焰煤摻比為30%和10%的鍋爐效率對比試驗。

2 試驗過程

2.1 試驗負荷的選擇

因?qū)嶋H燃用的貧煤揮發(fā)份偏低，低負荷時長焰煤10%摻比滿足不了穩(wěn)燃要求，為此試驗負荷選擇500MW以上，實際試驗負荷是600MW。

2.2 試驗依據(jù)與標準

（1）GB/T 10184-2015《電站鍋爐性能試驗規(guī)程》；

（2）機組制造廠、設(shè)計院的技術(shù)資料。

2.3 測量方法

（1）煙氣成分分析?？疹A(yù)器進出口煙道按網(wǎng)格法布置取樣點，各孔所抽煙氣樣混合后送入煙氣分析儀，測試時數(shù)據(jù)穩(wěn)定后每15分鐘記錄一次數(shù)據(jù)。測試前煙氣分析系統(tǒng)都經(jīng)過標準氣體的標定；測試結(jié)束后煙氣分析系統(tǒng)進行漂移檢查。

（2）入爐煤的取樣。試驗開始后，每間隔30分鐘在運行的給煤機煤斗上取一次煤樣，直至試驗結(jié)束。每套制粉系統(tǒng)每次取約1kg樣品，密閉存放。試驗結(jié)束后，全部樣品混合縮分后密封保存，進行元素分析、工業(yè)分析及發(fā)熱量測定。

（3）飛灰的取樣。在除塵器入口水平煙道上用專用取樣裝置取樣，試驗前清空取樣器內(nèi)存灰，試驗開始后連續(xù)取樣直至試驗結(jié)束。試驗結(jié)束時將收集的飛灰密封保存，進行可燃物分析。

（4）爐渣的取樣。試驗開始后，每間隔15min取一次渣樣，直至試驗結(jié)束。試驗結(jié)束后，全部渣樣混合縮分后密封保存，進行可燃物分析。

（5）環(huán)境溫度、濕度和大氣壓力測量。試驗開始后，在送風(fēng)機入口用經(jīng)校驗的干濕度溫度計和膜盒式大氣壓計測量環(huán)境溫度、相對濕度和大氣壓力，每15分鐘記錄一次直至試驗結(jié)束。

（6）空預(yù)器入口一、二次風(fēng)溫、風(fēng)量測量?？疹A(yù)器入口一、二次風(fēng)溫、風(fēng)量采用DCS 數(shù)據(jù)，每15分鐘記錄一次。

（7）鍋爐運行參數(shù)記錄。試驗開始后全面記錄鍋爐運行參數(shù)，每15分鐘一次直至試驗結(jié)束。

表1 600MW試驗測試數(shù)據(jù)

2.4 數(shù)據(jù)處理與計算

采用算術(shù)平均值方法處理試驗數(shù)據(jù)，依據(jù)GB10184-2015《電站鍋爐性能試驗規(guī)程》計算相關(guān)數(shù)據(jù)，用熱損失法計算鍋爐效率。

表2 試驗工況下鍋爐效率計算結(jié)果

3 試驗數(shù)據(jù)分析

由試驗數(shù)據(jù)可知，長焰煤30%比例的鍋爐效率比長焰煤10%比例的鍋爐效率低0．896%，鍋爐效率降低的主要原因是飛灰含碳量升高，兩者相差2．36%。長焰煤30%比例下飛灰含碳量高的主要原因是由“搶風(fēng)”現(xiàn)象引起。位于底層煤粉揮發(fā)份偏高，易于著火和燃盡，相對于中間層而言著火提前，消耗了爐內(nèi)中下部的大部分氧氣；而中間層煤粉揮發(fā)份低，著火滯后且氧氣又不足，著火推遲，在爐膛內(nèi)行程又相對較短，煤粉不易燃盡，所以其飛灰含碳量升高。從表1中的排煙溫度可知，長焰煤30%比例比長焰煤10%比例高2．7℃/1．5℃，說明長焰煤30%比例的火焰中心是相對偏上的。

4 改進措施

由以上分析可知，在分層摻燒的情況下，當(dāng)加大長焰煤摻燒比例會引起爐內(nèi)“搶風(fēng)”現(xiàn)象，使低揮發(fā)份煤粉不易燃盡，且相差越大越明顯。若要提高鍋爐效率就應(yīng)縮小兩者的揮發(fā)份，可從減小長焰煤比例和增大貧煤揮發(fā)份兩方面入手。

減少長焰煤的比例要兼顧低負荷穩(wěn)燃的需要，鑒于目前電力市場形式，機組要經(jīng)常參與深度調(diào)峰，為了穩(wěn)燃下層煤粉的揮發(fā)份不能太低，經(jīng)驗值是前墻下層干燥無灰基揮發(fā)份20%以上，后墻下層干燥無灰基揮發(fā)份18%以上。提高中間層煤粉的揮發(fā)份也能縮小與底層燃煤的燃燒特性，且更有利于煤粉燃盡。

5 調(diào)整效果

2019年10月，根據(jù)試驗數(shù)據(jù)及結(jié)果分析，建議公司采購干燥無灰基揮發(fā)份大于15%的貧煤。以1#爐為例10月13日至31日1#爐貧煤干燥無灰基揮發(fā)份最低為15．7%，最高為17．87%，平均16．66%，在原摻配比例下，平均飛灰含碳量1．85%，比試驗最低值低2．33%。

6 結(jié)語

燃煤的揮發(fā)份對煤粉的著火及燃盡有很重要的作用，設(shè)計為貧煤的鍋爐，當(dāng)?shù)讓优c中間層揮發(fā)份偏差較大時會引起燃燒特性不一致，易造成低揮發(fā)份的煤粉不易燃盡，引起鍋爐效率下降。若要提高鍋爐效率，應(yīng)盡量摻燒揮發(fā)份相接近的煤種，尤其是與設(shè)計煤種揮發(fā)份相接近的煤種，這樣才能提高鍋爐效率。