褐煤掺烧对锅炉的影响及应对措施

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摘要：为降低火力发电厂运营成本，齐热公司于2009年8月进行了褐煤掺烧试验。通过褐煤掺烧试验确定在不同负荷下褐煤掺烧时安全、稳定运行的最大比例，开展了褐煤的掺烧工作。由于褐煤特点是煤化程度低、水分高、比重小、挥发分高、化学反应性强、热稳定性差、发热量低，与设计煤种煤质特性存在很大差异。在掺烧过程中可能出现许多不确定因素，对锅炉系统设备造成了一定的不利影响，但随着在这几年的掺烧工作中不断的试验与摸索，总结出了一些好的经验与方法。在国内电煤价不断上涨的情况下，在确保安全运行的条件下，合理掺烧褐煤，使得火力发电企业经济效益显著提升。

关键词：褐煤掺烧；挥发分；低位发热量；排烟温度；结焦；机组负荷

0 引言

黑龙江华电齐齐哈尔热电有限公司（以下简称齐热公司）设计煤种为黑宝山与古莲烟煤。随着龙煤集团计划内电煤价格的上涨，设计煤种区域内的电煤价格也随之上涨。与此相比，蒙东地区的煤炭市场由于受煤种的制约，产品销售受到一定影响，煤炭资源相对过剩，近几年来褐煤价格涨幅较小，煤炭价格市场相对稳定。且蒙东地区销往齐热公司的铁路主干线---滨洲线运力充足。因此，在保证锅炉安全、经济的条件下，开展褐煤产少工作，对降低发电厂运营成本，提高煤炭供应稳定性，具有重要的意义。但随着褐煤掺烧工作的展开，也出现了很多问题，本文将主要针对掺烧过程中对锅炉系统的影响进行讨论。并针对所提出的问题，采取的解决措施。

1 锅炉系统设备参数及掺烧煤种特性分析

1.1 锅炉系统主要设备参数

齐热公司#2锅炉为哈尔滨锅炉有限公司采用美国CE公司引进技术设计和制造的300MW锅炉，锅炉为亚临界参数、一次中间在热、自然循环汽包炉，采用平衡通风、四角切圆燃烧方式，设计煤种为烟煤。锅炉最大连续蒸发量为1025t/h，锅炉为单炉膛，摆动式燃烧器，四角切圆切向燃烧。配备两台SFG20.5F-C5A单吸双支承离心式一次风机，进出口风量67.53/47.45m3/s ，采用14048mm×11858mm准正方型炉膛，WR摆动式燃烧器（摆动范围±30°），配有2台三分仓容克式空气预热器，逆转布置。

锅炉配有5台MPS170HP-Ⅱ中速磨煤机，4台运行，1台备用，单台磨煤机最大连续出力43.0134t/h，计算出力34.23t/h，设计进出口热风温度为218℃/65℃，液压系统采用同轴齿轮泵，作用力调节范围为4-11Mpa，反作用力范围为2-4Mpa。运行中通过调节作用力与反作用力的出力，来保证磨煤平稳运行。

2 掺烧过程中对锅炉的影响

2.1 对制粉系统的影响

掺烧褐煤煤种表水分含量（ 全水分与空气干燥基水分的差值）明显高于设计煤种，当磨制相同数量煤粉时，褐煤所需要的干燥热负荷明显增加，因此，对于齐热公司磨煤机而言 ，在热风干燥出力固定的情况下，磨制褐煤时磨煤机出力会降低。同时，掺烧煤种为高挥发分煤种，易燃、易爆成为制粉系统的一个隐患问题，在磨煤机停止检修或备用过程中，由于制粉系统风门挡板不严，多次出现给煤机原煤自燃情况，对生产现场安全运行产生很大隐患。另外，由于国内煤炭市场价格大幅上涨，造成我厂入厂原煤煤种多样化，使得制粉系统磨制煤种频繁变化，由于不同煤种哈氏可磨系数KHakm、冲刷磨损指数Ke不同，掺烧褐煤后机组运营维护成本有所增加。在磨制不同煤种过程中，磨煤机液压加载系统又不能自动进行煤种区分，造成磨煤机振动增大，磨煤机损坏。同时，由于入厂褐煤水分大，且含有大量的石子煤，运行中如排渣不及时，极易造成磨煤机堵塞，因此，运行人员中调节时通常采用提升一次风母管压力，增大一次风流量的方法，来增大磨煤机进出口差压，以此避免磨煤机堵塞事故的发生。但此种方法，却使得磨煤机风粉比严重偏高于设计值，且由于磨煤机一次风量、出口风粉混合物风速的提高，加剧了磨煤机及风粉管道的磨损。

2.2 对锅炉燃烧工况的影响

因所掺烧褐煤的低位发热量明显低于设计煤种，严重影响锅炉机组的带负荷能力。运行为了保证锅炉负荷，将制粉系统运行方式改为5台磨煤机全部运行，使得磨煤机运行周期变长，设备检修维护量增加。同时，采用了5台制粉系统全部投运的运行方式，烟气容积大幅度增大，也使得锅炉排烟温度明显升高，排烟损失Q2增大，锅炉效率降低。并且，因褐煤煤质特性的特点，褐煤在炉内燃烧时，燃烧器喷口处着火距离较近，火焰长度较短，刚性较差，大量掺烧时，易出现燃烧不稳的情况。

3 褐煤掺烧时采取的应对措施

3.1 积极采取技术手段，提升磨煤机带载能力

为缓解磨煤机干燥出力不足，在2010年机组小修后，变更了空预器设计转向的，使高温烟气先加热一次风分仓，以提高热一次风温。实际效果证明，变更后在同等负荷情况下，热二次风温提升15℃，二次风温降低12℃，单台磨煤机出力普遍提升2～3t/h。并且，在经过炉内燃烧试验对比分析后，掺烧褐煤时，将磨煤机出口风粉混合物温度控制执行标准低限由60℃下调至55℃，进一步提升了磨煤机的出力。运行中，通过与输煤值班员加强联系，观察给煤机观察孔检查入磨煤质变化情况，制定褐煤、烟煤不同的液压加载作用力曲线，及时调节磨煤机液压作用力与反作用力的相对平衡，避免磨煤机振动情况的发生。通过监视磨煤机出口风粉混合物压力、温度的变化情况，以及加强对制粉系统的巡视检查，及时排渣，避免了磨煤机堵塞情况的发生。

3.2 确保褐煤掺烧过程中的安全运行，避免制粉系统自燃事故的发生。

磨煤机运行中，严格控制磨煤机出口温度不超过75℃，并且密切监视磨煤机出口风粉混合物CO含量测点指示变化情况，发现CO含量快速升高，及时投入磨煤机防爆蒸汽。磨煤机在停止前，提前减少磨煤机煤量，减少热风通风量，降低磨煤机入口温度，停止后，充分的通风吹扫，确保清除磨煤机内积粉及降低磨煤机内部温度；严密关闭各风门挡板，避免漏风致使得给煤机或原煤斗内的存煤长期在富氧条件下自燃。

3.3 采取合理掺烧比例，确保证机组出力

针对不同负荷阶段调度要求有功功率出力的变化及机组设备运行状态，采用合理的褐煤、烟煤掺烧配比。最大可能的掺烧褐煤，以降低电厂运营成本。运行调整中，采取积极的调整手段，调整炉内燃烧工况，炉膛燃烧情况应良好，无喷燃器脱火及燃烧脉动现象，炉膛负压稳定，火焰应清晰明亮。当煤质发生变化时，及时投入助燃油，确保炉内燃烧稳定。保持适量的氧量，在保证炉内煤粉充分燃烧的条件下，尽最大可能降低排烟温度。

4 结论

在我国，随着煤炭资源供应情况的日趋紧张，各电厂入炉煤种难以达到设计煤种的情况下，在确保安全运行的条件下，适量掺烧褐煤，无疑是缓解电厂运行成本高，扭转亏损局面的一种很好的方法。以我厂2号 300MW机组掺烧比例按45%计算，全年节约燃料费用4275万元。虽然在掺烧过程，会造成诸如厂用电电耗增加，锅炉损失加大等问题，但如果积极采取措施，高性价比褐煤还是有很大的优势。而且，随着国内各电厂掺烧褐煤工作的不断开展，褐煤掺烧技术已经日趋成熟，相信在不远的将来，褐煤掺烧必将成为国内火力发电企业实现扭亏为赢，再创经济效益的一项重要手段。

参考文献

[1] 詹恒芳等.褐煤掺烧的可行性分析与试验[J]。华电技术，2010，32（7）：31-35，

[2] 樊泉桂.锅炉原理[M] 中国电力出版社.2004.01

作者简介：

张 宇，男，1983年11月2日生，工学学士，助理工程师，现从事电厂锅炉运行工作。

吴 迪，男，1983年10月27日生，学士学位，助理工程师，现从事电厂集控运行工作。