浅谈火力发电厂低热值燃煤的掺配

雷贯强（新疆华电吐鲁番发电有限责任公司,新疆 吐鲁番 838000）

浅谈火力发电厂低热值燃煤的掺配

雷贯强
（新疆华电吐鲁番发电有限责任公司,新疆 吐鲁番 838000）

本文论述了新疆华电吐鲁番发电有限责任公司通过燃煤掺烧试验，解决了公司煤炭供应问题，扩大了煤源，周边大部分煤矿的低热值煤通过掺配都可以满足安全生产的要求；另外，通过燃煤掺烧试验，确定了不同煤矿的掺配比例，保证了锅炉的安全经济运行。

锅炉；燃煤；掺烧；探讨

1 前言

新疆华电吐鲁番电厂1号锅炉设计燃煤的低位热值约为27.17MJ/ kg。近年来由于燃煤供应比较紧张，锅炉燃用的这种高热值煤量已不能满足机组正常运行的需要。为了扩大煤源，降低成本需掺烧部分热值较低的烟煤，其中主要为金马、露天和同泰等煤矿的烟煤。与设计煤相比，这些烟煤具有较高水分、较高灰分、较低热值的特点，金马和龙泉煤的硫含量较高。在与低热值烟煤掺烧后，燃煤发热量和灰分的变化对锅炉、制粉、除灰等系统的出力造成了一定影响，如磨煤机出力不能达到锅炉带负荷要求、燃煤灰分高时输灰系统出力不足、锅炉带满负荷困难等，燃煤含硫量较高又容易引起炉内水冷壁结焦、产生炉内高、低温腐蚀等问题，危害锅炉的安全运行。因此，新疆华电吐鲁番电厂进行了燃煤掺配试验，分析锅炉燃用低热值烟煤后，电厂锅炉制粉、燃烧系统和主要辅机对燃烧混煤的适应性，提供保证锅炉安全稳定运行的配煤比例、运行调整方法及燃烧混煤应注意的有关事项。

2 锅炉设备简介

吐鲁番电厂1号锅炉为SG－420/13.7－M778型超高压中间再热自然循环锅炉，Π型布置，直流燃烧器四角切圆燃烧、平衡通风、固态排渣、全钢结构，前烟道为燃烧室，后烟道布置对流受热面，管式空气预热器独立布置于炉后，成为第三、四烟道。制粉系统为正压直吹式，配四台ZGM65G中速磨煤机。水平浓淡直流燃烧器四角布置，在炉内形成逆时针方向旋转的切圆；燃烧器分四层布置，每层各4支，共16支，锅炉MCR和ECR负荷时均投三层，另一层备用。燃烧器的一、二次风喷嘴呈间隔排列，顶部设有OFA消旋燃尽风，每组燃烧器各有二次风挡板10组，均由电动执行机构单独操作。锅炉过热器采用两级喷水减温，一级减温器主要用于粗调，改变汽温较大的波动和保护屏式过热器不超温；二级减温器主要用于细调，改变汽温较小的波动和保护高温过热器不超温。再热蒸汽采用烟气挡板调节。预热器分前、后二级，前级预热器为二次风预热器、管箱高度自上至下为5.5m，5.5m，2.8m。后级预热器为一次风预热器、管箱高度自上而下为2.75m×4，2.5m共5组。

3 掺烧试验煤质及掺烧方法

试验用煤主要为高热值的依拉湖煤和低热值的金马、同泰和露天煤矿煤，试验煤质分析结果如表1所示，表中同时也列出了1号锅炉的设计煤数据。从表1可以看出，依拉湖煤与设计煤比较接近，金马、同泰和露天煤矿煤均为较高水分、较高灰分、低热值煤，露天煤的热值相对较高。各煤种的挥发分含量较高，灰熔点较低，金马煤和露天煤还具有较高的含硫量，各煤种灰中均含有较多的Fe2O3，煤的结焦特性较强。除露天煤比较容易研磨外，其它煤均为难磨煤种。

随着低热值煤的掺烧，入炉煤的全水分和灰分将逐渐提高，混煤的发热量逐渐降低，挥发分含量基本不变，煤的可磨性下降（金马煤、同泰煤）或上升（露天煤）。因煤的挥发分含量均较高，低热值煤的掺入不会影响到煤粉的着火特性，在运行过程中仍要适当提高一次风速、注意控制磨出口风温以保护燃烧器喷口、防止喷口结焦和避免制粉系统爆炸事故的发生。煤水分的增加使制粉系统需要提高磨入口风温或增加入磨风量来提高磨煤机的干燥出力，同时要注意制粉系统堵磨、堵管的发生。煤的灰分升高、发热量降低则会使入炉煤量增加，磨煤机和输灰系统出力提高，煤的可磨性下降，煤粉变粗，从而影响到煤粉的燃尽。各煤种的灰熔点均较低，都属于结焦严重的煤。此外，煤的结焦特性还与灰成分和灰分含量有关。金马煤、露天煤的硫和铁含量较高，灰分含量也比较大；同泰和依拉湖煤的铁含量也比较高，煤的这些特性使得其在炉内燃烧时可能在水冷壁上形成较严重的结焦；煤灰中钠含量也较高，所以运行中除应密切注意炉内水冷壁的结焦情况外，对炉膛出口受热面的沾污和结焦也应注意。

根据上述煤的特性，将吐鲁番电厂的煤分成A、B、C三类进行掺烧，其分类如下：

煤种A：依拉湖、墨龙烟煤；煤种B：金马、龙泉烟煤；煤种C：同泰、露天煤矿煤。

各煤种在掺烧过程中采用预混的方式进行配烧，试验过程中控制掺烧比例如下：

依拉湖：金马：同泰=1：2：1；依拉湖：金马：同泰=1：4：1；金马：同泰=1：1 ；依拉湖：露天=1：2 ；依拉湖：金马=1：2 ；露天、同泰混煤

为了寻找能够使锅炉安全运行的掺配煤种和比例，试验从磨制依: 金:同＝1:2:1混煤的工况开始，进行了变煤种试验，共进行了6个工况，在每个工况下观察锅炉的结焦情况、测量炉内火焰温度、记录主要运行参数，并对锅炉对各煤种的适应能力进行了分析。

从表1可以看出，随着煤种的变化，锅炉燃煤量在54.8～57.1t/h的范围内变化，主、再热蒸汽参数正常，在燃用含金马煤的混煤时锅炉减温水量较大，后屏过热器出口烟温较高，摸底工况T1的后屏出口烟温达到820℃，随后的各工况该烟温均出现了下降，可以降低炉膛出口受热面的沾污。煤种改变时，锅炉的飞灰可燃物在0.20～1.10%范围内变化，炉渣可燃物下降明显，从最初的9.85%逐渐下降到纯烧露天、同泰煤时的1.06%，煤粉的燃尽较好；随煤种不同，锅炉效率均较高（高于设计值92.50%），但差别较大，在燃用含依拉湖煤的混煤时锅炉效率较高，而在燃用低热值的金马、同泰混煤时的锅炉效率较低。可以看出，混烧低热值煤时锅炉的经济性有所下降，在低热值煤中掺烧一定比例的高热值煤，可以有效提高锅炉效率，最高可达0.5%以上。从辅机电耗来看，其值主要是受到了煤的可磨性和锅炉运行氧量的影响，燃用含金马煤的混煤时，因锅炉结焦较重，多采用4.0%左右的高氧量运行，使送风机、引风机电流相对较高，尤其是在结焦较重的依:金:同＝1:4:1和金:同＝1:1混煤时，辅机电耗偏高较多。另外，燃用各煤种时，锅炉的输灰系统出力均正常。随着金马煤掺烧比例的增加，燃烧器区域温度逐渐上升，金马:同泰＝1:1时的火焰峰值温度最高，达到了1588℃；在金马、同泰煤中掺入一定比例的依拉湖煤，即可以有效降低火焰峰值温度，对减缓燃烧器区域结焦非常有利。

表1 煤种变化对锅炉运行的影响

4 结论

通过本次混煤掺烧试验，可以得到以下结论：

（1）在试验煤种中，金马煤是最易结焦的煤种。能够使锅炉安全运行的各煤种之间的配烧方式为：依拉湖:金马＝1:2，金马:同泰＝1:1，依拉湖煤和露天煤均可以单烧。

（2）磨制各混煤时，磨煤机出力基本不变，金马煤的可磨性较差，依拉湖、露天煤的可磨性较好，金马混煤的煤粉偏粗，对锅炉结焦有较大影响。

（3）燃用各混煤时锅炉主蒸汽参数正常，燃用依:金:同＝1:4:1混煤和金:同=1:1混煤时锅炉的减温水量较高，燃烧器喷口及其周围水冷壁结焦较多；燃用其它混煤时炉内结焦较轻。燃用各混煤时后屏出口烟温均较低，不会引起炉膛出口受热面的沾污、结焦。

（4）燃用各煤种时，锅炉飞灰可燃物基本不变，炉渣可燃物下降较多，排烟温度比设计值偏高多在10℃以上，机械未完全燃烧损失为0.09～0.32%，排烟热损失为6.35～6.89%，锅炉效率为92.39～93.15%。在金马、同泰煤中掺入1/3的依拉湖煤，比烧金马和同泰混煤的锅炉效率可高0.5%以上。

（5）降低锅炉负荷对缓解炉内结焦有利，可以把变负荷运行作为一种控制结焦的手段。

（6）考虑到锅炉的安全经济运行，推荐的运行方式为：运行氧量（实测值）3.5-4.0%，正塔配风，喷口一次风速不低于30m/s，磨出口温度65-70℃。1～4号磨粗粉分离器挡板开度分别为50°、55°、40°、50°，煤粉细度R90约为30%。

（7）锅炉输灰系统能够适应试验各煤种的灰分变化。

（8）锅炉除渣系统能够适应试验各煤种渣量的变化，送、引风机和一次风机出力能够适应煤种变化，送风机、一次风机的余量均比较大。

参考资料：

[1]集控运行规程[S]. 新疆华电吐鲁番发电有限责任公司.

[2]于临秸.锅炉运行[M].中国电力出版社.

[3]白国亮.锅炉设备运行[M].火力发电职业技能培训教材.中国电力出版社.

[4]燃煤煤质全分析报告[S].新疆电力科学研究院.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.21. 150