欒文強,張立茹，姜絲拉夫

(1.國能吉林龍華白城熱電廠，吉林 白城 137000；2.內(nèi)蒙古工業(yè)大學 能源與動力工程學院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010051；3.內(nèi)蒙古恒瑞能源綜合管理有限公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010000)

近些年煤炭市場緊張，經(jīng)濟煤種摻燒比例不斷增加，導致鍋爐灰渣含碳量偏高，所以降低灰渣含碳量，節(jié)約鍋爐燃煤量成為熱門課題。國內(nèi)外學者針對灰渣含碳量進行很多研究，李士祥[1]利用300 MW煤粉爐配備中速磨煤機摻燒高硫低揮發(fā)分煤對飛灰含碳量進行研究，得出摻燒使飛灰含碳量飛升。王孝先等[2]利用300 MW“W”型火焰鍋爐配備雙進雙出磨煤機摻燒越南煤和澳洲煤對灰渣含碳量進行研究，通過優(yōu)化配煤、摻燒方式及鍋爐配風，達到了降低飛灰和爐渣可燃物含量。劉彥鵬等[3]利用300 MW循環(huán)流化床鍋爐摻燒煤泥對灰渣含碳量進行研究，得到煤泥投入量的多少對飛灰含碳量的影響并不明顯，而隨著入爐煤泥量的大幅增加，大渣含碳量明顯增大。李沙等[4]利用600 MW煤粉爐配備中速磨煤機摻燒澳洲煤對飛灰含碳量進行研究，得到摻燒澳煤后飛灰含碳量升高主要因為澳煤著火與燃盡性偏差。劉為展等[5]利用210 MW煤粉爐配備中儲式制粉系統(tǒng)摻燒低揮發(fā)分煤對飛灰含碳量進行研究，得出增加負荷時應先加風后加粉，在降低負荷時先減粉后減風可有效降低了負荷變化時飛灰含碳量。溫文杰等[6]利用700 MW煤粉爐摻燒的飛灰含碳量特性建立神經(jīng)網(wǎng)絡模型對飛灰含碳量進行研究，通過對磨煤機一次風總風量、二次風擋板和燃盡風擋板的開度以及爐膛差壓的調(diào)整使其飛灰含碳量分別由2.25%、1.96%和1.08%降至1.87%、1.69%和0.73%。而針對200 MW煤粉爐配備風扇磨煤機關于灰渣含碳量的量化研究較少，基于此，筆者將200 MW配備風扇磨煤機的燃煤機組作為研究對象，針對海拉爾、烏拉蓋、牤牛海3個煤種，在固定的燃燒工況下，依次改變煤粉細度、一次風開度、二次風開度、燃盡風開度、周界風開度大小，得到不同的灰渣含碳量結(jié)果，通過對試驗數(shù)據(jù)進行比對，得出最終摻燒經(jīng)濟煤種的最優(yōu)調(diào)整方式，對200 MW配備風扇磨煤機的燃煤機組摻燒相同經(jīng)濟煤種具有參考價值。

1 鍋爐概況

本次試驗2×210 MW汽輪發(fā)電機組所配HG-680/13.7-HM18型鍋爐，是哈爾濱鍋爐廠有限責任公司制造的超高壓參數(shù)、自然循環(huán)、單爐膛六角切圓燃燒、一次中間再熱、平衡通風、全鋼構(gòu)架、固態(tài)排渣、標高35 m以上緊身封閉布置、全懸吊鋼結(jié)構(gòu)汽包鍋爐。鍋爐的額定蒸發(fā)量為680 t/h，過熱蒸汽出口溫度為540 ℃，出口壓力為13.73 MPa，再熱蒸汽出口溫度為540 ℃，出口壓力為2.472 MPa，給水溫度為248.3 ℃。鍋爐呈“π”型布置。采用6臺FM318.800風扇磨煤機(4臺運行，2臺備用，并考慮5運1備運行方式，熱煙、熱風作為干燥劑，冷風作為干燥劑調(diào)節(jié)風)熱一次風直吹系統(tǒng)，爐膛采用蒸汽吹灰，水平煙道和尾部豎井采用聲波吹灰。

2 鍋爐燃燒調(diào)整試驗

2.1 試驗前準備工作

本次試驗選取120 MW作為試驗負荷，主蒸汽壓力維持在12.5 MPa，采用1號、3號、6號制粉系統(tǒng)運行，1號磨煤機磨制牤牛海煤，3號磨煤機磨制海拉爾煤，6號磨煤機磨制烏拉蓋煤，磨煤機出口溫度均保持在120 ℃，爐膛氧量保持在5.5%，同時固定其他運行參數(shù)，排除其他因素對試驗結(jié)果的影響。

2.2 煤質(zhì)分析

本試驗中涉及的煤種分析結(jié)果，見表1。3種摻燒煤種發(fā)熱量均比設計煤種發(fā)熱量低，而且3種煤種的水分均比設計煤種高，揮發(fā)份均比設計煤種低，海拉爾和烏拉蓋煤種灰分比設計煤種低，牤牛海煤種灰分較高。烏拉蓋和牤牛海煤種的固定含碳量相對較低。

表1 煤質(zhì)分析結(jié)果

2.3 試驗內(nèi)容

試驗前，將機組負荷調(diào)至120 MW，固定其他運行參數(shù)，待工況穩(wěn)定后開始試驗。①調(diào)整1號、3號、6號磨煤機分離器擋板，等待1 h后，對磨煤機出口進行取樣，利用5E-SSB200振篩機測量煤粉細度，等待2 h后，對飛灰和大渣進行取樣分析，依次對不同分離器擋板開度進行試驗，直到獲得全部試驗數(shù)據(jù)。②恢復初始試驗參數(shù)，待工況穩(wěn)定后，依次改變一次風、二次風、周界風、燃盡風擺布方式，等待2 h后，對各種擺布方式所對應的飛灰和大渣進行取樣分析。③將全部數(shù)據(jù)進行綜合分析，得出最低灰渣含碳量的最佳調(diào)整方式。

3 試驗結(jié)果分析

3.1 煤粉細度對灰渣含碳量影響試驗

首先選定一臺磨煤機進行試驗，將試驗磨煤機給煤量調(diào)整至35 t/h～40 t/h左右，給煤機調(diào)節(jié)切手動模式，磨煤機出口溫度控制在120 ℃，穩(wěn)定運行1 h，針對相同煤種，在分離器擋板不同開度下，磨煤機出口處取樣，進行煤粉細度分析，將其他磨煤機分離器擋板參照進行調(diào)整，測量各磨的煤粉細度，根據(jù)鍋爐燃燒狀況，確定最佳的煤粉細度，影響結(jié)果，見表2。

表2 煤粉細度對灰渣含碳量影響

試驗結(jié)果顯示，分離器擋板開大或關小煤粉細度均上升，灰渣含碳量也隨之上升，當磨煤機出口分離器刻度在6時，對應煤粉細度為：海拉爾煤48.9%，烏拉蓋煤46.7%，牤牛海煤52.8%，此時飛灰和大渣含碳量最低分別為1.73%和6.37%，鍋爐效率最高為83.17%。

3.2 一次風配風試驗

本試驗制粉系統(tǒng)為FM·318·800型風扇磨煤機配備刮板式給煤機，每個磨煤機有上、中、下三層燃燒器，并設置3個一次風電動門。試驗在保證氣溫、壁溫不超限的前提下，調(diào)整一次風擋板開度，方式一：上層開100%，中層開50%，下層開30%；方式二：上層開75%，中層開50%，下層開30%；方式三：上層開100%，中層開50%，下層開30%；方式四：上層開60%，中層開60%，下層開60%；方式五：上層開100%，中層開100%，下層開100%五種方式。根據(jù)爐膛燃燒情況和灰渣可燃物及鍋爐運行參數(shù)分析，影響結(jié)果，如圖1、圖2、圖3所示。

圖1 一次風與飛灰含碳量關系

圖2 一次風與大渣含碳量關系

圖3 一次風與效率關系

試驗結(jié)果顯示隨著一次風開大，飛灰含碳量呈現(xiàn)上升趨勢，大渣含碳量呈現(xiàn)下降趨勢，一次風上層開40%，中層開40%，下層開40%時飛灰含碳量最低為1.67%，一次風上層開100%，中層開50%，下層開30%時大渣含碳量最低為3.45%，綜合分析，當一次風上層開100%，中層開50%，下層開30%時鍋爐效率最高為82.35%。

3.3 二次風配風試驗

改變二次風擋板開度，按兩個分布方式，正塔形布置(即上層10%、中層20%、下層50%)，束腰形布置(即上層40%、中層15%、下層40%)，每個方式下運行6 h，根據(jù)爐膛燃燒情況和灰渣可燃物及鍋爐運行參數(shù)分析，確定最佳二次風分布。本次實驗二次風為6個角切圓，正常運行時3個角運行，1個角檢修，2個角備用，每個角配有11個二次風門，其中6號和9號二次風門被取消，所以剩余9個二次風門，下側(cè)是小數(shù)字號，上側(cè)是大數(shù)字號。備用制粉系統(tǒng)燃燒器上、中層二次風門開5%，冷卻燃燒器噴口，下層二次風門全開，托住煤粉，降低大渣含碳量，影響結(jié)果，見表3。

表3 二次風對灰渣含碳量影響 單位：%

試驗結(jié)果顯示，二次風#10、#11開度越大飛灰含碳量呈現(xiàn)降低趨勢，二次風#1開度越大大渣含碳量呈現(xiàn)降低趨勢。當二次風#1開60%，#2、#3開60%，#4、#5、#7、#8開15%，#10、#11開60%時飛灰含碳量最低時飛灰含碳量最低為1.68%，二次風#1開100%，#2、#3開50%，#4、#5、#7、#8開20%，#10、#11開10%時大渣含碳量最低為6.04%。

3.4 周界風配風試驗

在保證氣溫、壁溫不超限的前提下，改變周界風開度，按40%、60%、80%三種開度進行調(diào)整，每個開度下鍋爐穩(wěn)定運行3 h。根據(jù)爐膛燃燒情況和灰渣含碳量及鍋爐運行參數(shù)分析，確定最佳周界風風量，為運行提供必要的依據(jù)，影響結(jié)果，見表4。

表4 周界風對灰渣含碳量影響 單位：%

當周界風開度為40%和60%時飛灰含碳量相對較低，大渣含碳量在周界風80%時最低，綜合分析在周界風60%時鍋爐效率最高為82.16%。

3.5 燃盡風配風試驗

方式一：擺角開度為100%，SOFA 2開度為50%，SOFA 1開度為50%；方式二：擺角開度為100%，SOFA 2開度為30%，SOFA 1開度為30%；方式三：擺角開度為50%，SOFA 2開度為100%，SOFA 1開度為100%；方式四：擺角開度為30%，SOFA 2開度為100%，SOFA 1開度為100%。影響結(jié)果，見表5。

表5 燃盡風對灰渣含碳量影響 單位：%

燃盡風在擺角開度為100%，SOFA 2開度為30%，SOFA 1開度為30%時飛灰含碳量最低為1.72%，擺角開度為100%，SOFA 2開度為50%，SOFA 1開度為50%時大渣含碳量最低為6.76%，擺角開度為100%，SOFA 2開度為30%，SOFA 1開度為30%和擺角開度為50%，SOFA 2開度為100%，SOFA 1開度為100%時鍋爐效率較高為81.45%。

4 結(jié)論

改變鍋爐燃燒調(diào)整方式，加強對煤粉細度、制粉系統(tǒng)、一次風開度、二次風開度、周界風開度、燃盡風開度正確調(diào)整，得出當磨煤機分離器擋板在刻度6時煤粉細度最低，鍋爐效率最高為83.17%，一次風上層開40%，中層開40%，下層開40%時鍋爐效率最高為82.35%，二次風在#1開60%，#2、#3開60%，#4、#5、#7、#8開15%，#10、#11開60%時鍋爐效率最高為82.34%，周界風開度在60%鍋爐效率最高為82.26%，燃盡風在擺角開度為50%，SOFA 2開度為100%，SOFA 1開度為100%時鍋爐效率最高為81.45%。通過本次試驗明顯降低了灰渣含碳量，而且有效提升了鍋爐效率，提高了機組經(jīng)濟性，解決了摻燒經(jīng)濟煤種導致灰渣含碳量高的困擾，直接降低了發(fā)電成本，同時，本研究結(jié)果對同類型機組摻燒相同經(jīng)濟煤種的高效安全運行具有指導作用。