廣西某電廠3號(hào)機(jī)組300 MW機(jī)組“W”型火焰鍋爐，原設(shè)計(jì)煤種為納雍無煙煤，因受燃煤市場(chǎng)變化影響，鍋爐被迫燃用與設(shè)計(jì)煤種偏差較大的煤種，從降低燃煤采購成本考慮，計(jì)劃加大對(duì)越南無煙煤（以下簡稱越南煤）和澳洲煙煤（以下簡稱澳洲煤）的采購比例，但由于這兩種煤質(zhì)特性差異很大，采用這兩種煤摻燒后，給鍋爐運(yùn)行帶來一系列問題，如飛灰、爐渣含碳量偏高，排煙溫度升高，鍋爐減溫水用量大，鍋爐熱效率下降明顯等問題。通過多種摻配煤試驗(yàn)，合理地配煤、優(yōu)化摻燒燃燒方式，提高了越南煤和澳洲煤摻燒的運(yùn)行安全經(jīng)濟(jì)性，該優(yōu)化摻燒調(diào)整方法可供摻燒兩種煤質(zhì)特性差異較大煤種的火電廠借鑒。
1、鍋爐設(shè)備概述
鍋爐為東方鍋爐（集團(tuán)）股份有限公司生產(chǎn)的DG1025/17.4- 1114型亞臨界壓力，一次中間再熱的自然循環(huán)鍋爐，“W”型火焰，雙拱型單爐膛，尾部雙煙道結(jié)構(gòu)，采用擋板調(diào)節(jié)再熱汽溫，固態(tài)排渣，平衡通風(fēng)，露天布置，全鋼結(jié)構(gòu)，全懸吊結(jié)構(gòu)的汽包鍋爐。每臺(tái)鍋爐配置4臺(tái)BBD4060型雙進(jìn)雙出磨煤機(jī)，每臺(tái)磨煤機(jī)對(duì)應(yīng)6只按FW技術(shù)設(shè)計(jì)制造的雙旋風(fēng)筒分離式煤粉燃燒器，24個(gè)燃燒器錯(cuò)列布置在鍋爐下爐膛的前后拱上，鍋爐設(shè)計(jì)煤種為納雍無煙煤，富通新能源生產(chǎn)銷售
生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒
秸稈顆粒機(jī)、
木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。
2、摻燒效果差的原因分析
該電廠實(shí)際燃煤種有越南煤、澳洲煤、貴州高硫混煤（以下簡稱貴州煤），鍋爐設(shè)計(jì)煤種和實(shí)際燃煤對(duì)比如表1所示。
從實(shí)際燃煤工業(yè)分析看，澳洲煤揮發(fā)分和熱值比較高，屬易燃煤種；貴州煤屬于貧煤，特性介于煙煤和無煙煤之間；越南煤揮發(fā)分和熱值偏低屬于劣質(zhì)無煙煤特性，不易著火，燃盡困難。3種煤的特性差異較大，特別是澳洲煤和越南煤。采用各煤種爐前混合的摻燒方式，鍋爐運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性較差，原因分析為：
1)各煤種摻燒后，存在互相搶風(fēng)現(xiàn)象，澳洲煤優(yōu)先燃燒，越南煤燃燒滯后，不利于無煙煤的后期燃盡，飛灰可燃物偏高，鍋爐燃燒效率下降；
2)無煙煤的燃燒滯后性強(qiáng)，燃盡性差，燃燒時(shí)間長，火焰中心抬高，且該廠無煙煤的熱值偏低，帶相同負(fù)荷下，總?cè)济毫繒?huì)增加，需要送風(fēng)量也相應(yīng)增加，使產(chǎn)生的煙氣量增加，爐膛出口溫度升高，減溫水用量大，排煙溫度升高；
3)澳洲煤的揮發(fā)分比較高，從制粉系統(tǒng)防爆方面考慮，需要控制磨煤機(jī)出口的風(fēng)粉混合溫度小于75℃，磨煤機(jī)需要很大的冷風(fēng)，大量的冷一次風(fēng)不經(jīng)過空預(yù)器，使進(jìn)入空預(yù)器的一次風(fēng)量減少，導(dǎo)致空預(yù)器出口的排煙溫度升高，排煙熱損失增大。
3、混煤摻配優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)過程
3.1確定合適的煙煤摻配比例
試驗(yàn)期間要求機(jī)組帶300MW負(fù)荷運(yùn)行，由于磨煤機(jī)出力的限制，要滿足機(jī)組帶滿負(fù)荷的要求，人爐煤的平均低位發(fā)熱量要達(dá)到20000j/g左右。由于越南煤發(fā)熱量較低，摻燒煙煤的比例要達(dá)到1：4，才能滿足機(jī)組帶負(fù)荷需要，煙煤摻配情況見表2。
3.2煙煤摻配燃燒方式的優(yōu)化選擇
本次澳洲煤、越南煤摻燒優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)共采用了7種配煤方式，每天試驗(yàn)1種，見表2。最初2天采用A磨為澳洲煤、越南煤各按50%摻配，D磨單燒澳洲煤；B、C磨為越南煤、貴州煤各按50%的摻配方式，由于摻燒效果不佳，之后幾天基本采用“分磨制粉，爐內(nèi)摻燒”11-21的摻燒方式。
3.3主要優(yōu)化調(diào)整方法
3.3.1 鍋爐一次風(fēng)配風(fēng)調(diào)整試驗(yàn)
從前4天試驗(yàn)結(jié)果看，隨著煙煤比例的增加，鍋爐的飛灰含碳量反而增加。分析原因?yàn)樵黾訜熋罕壤螅霠t煤的熱值增加，總一次風(fēng)壓呈下降的趨勢(shì)，一次風(fēng)氣流剛性不足，往下俯沖力度小，越南煤燃盡時(shí)間不夠，導(dǎo)致飛灰含碳量上升。
在高負(fù)荷的情況下，測(cè)量爐膛高溫區(qū)的火焰溫度達(dá)1 500℃左右，燃燒的穩(wěn)定性較好，為改善無煙煤的燃盡性，可通過提高一次風(fēng)壓力和容量風(fēng)門開度，增大一次風(fēng)速，增強(qiáng)其剛性，從而提高了無煙煤的往下俯沖力度，延長其在爐內(nèi)的燃燒時(shí)間，以增強(qiáng)其燃盡性。在工況5—7試驗(yàn)中，將一次風(fēng)機(jī)出口壓力從8.3 kPa提到9.5 kPa，B、C磨容量風(fēng)門開度由54%提高到70%，調(diào)整后飛灰含碳量有比較明顯的下降，飛灰含碳量最高從13.55%下降到6.98%。以3B磨的B2粉管一次風(fēng)壓力和飛灰的關(guān)系說明此問題，見圖1所示。
3.3.2燃燒器乏氣風(fēng)擋板調(diào)整試驗(yàn)
為觀察燃燒器乏氣風(fēng)擋板對(duì)飛灰含碳量的影響，第4天下午，將乏氣風(fēng)擋板從50%關(guān)到15%，飛灰含碳量從13.03%降到10.02%，飛灰含碳量有下降趨勢(shì)；第7天下午，將乏氣風(fēng)擋板從15%關(guān)到o%，飛灰含碳量從6.98%變到6.85%，飛灰含碳量變化不大，這說明在一定范圍內(nèi)關(guān)小燃燒器乏氣風(fēng)擋板對(duì)降低飛灰含碳量有效果。
3.3.3燃燒器消旋桿調(diào)整試驗(yàn)
為觀察燃燒器消旋桿的調(diào)整對(duì)飛灰含碳量的影響，第6天下午，將所有燃燒器的消旋桿從第4格（共7格）往下壓到第2格，減少一次風(fēng)氣流的旋流強(qiáng)度，提高剛性，飛灰含碳量從7.01%降到5.43%。在高負(fù)荷情況下將消旋桿向下壓，對(duì)降低飛灰含碳量效果明顯；但在低負(fù)荷時(shí)，旋流強(qiáng)度下降會(huì)影響到無煙煤的穩(wěn)燃性，電廠應(yīng)根據(jù)實(shí)際的燃燒穩(wěn)定性及飛灰情況綜合考慮后調(diào)整。
4、試驗(yàn)效果分析
4.1 鍋爐運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性比較
各試驗(yàn)工況下鍋爐主要運(yùn)行數(shù)據(jù)見表3，經(jīng)過優(yōu)化摻配試驗(yàn)后，鍋爐各主要運(yùn)行指標(biāo)較前幾個(gè)工況有了明顯改善：飛灰含碳量從試驗(yàn)前的10%左右下降到6%左右；爐渣含碳量從9%左右下降到3%左右；鍋爐效率從88.28%提高到89.79%;過熱器減溫水量從167t/h減少到124 t/h；過、再熱器壁溫?zé)o超溫現(xiàn)象，但排煙溫度的變化不明顯（基本保持在145℃左右）。排煙溫度下降效果不佳的主要原因如下：越南煤熱值較設(shè)計(jì)煤種下降較多，相同負(fù)荷時(shí)煙氣量增加；摻燒煙煤后磨煤機(jī)出口溫度控制值由不大于120 ℃下降到不大于75℃，進(jìn)入鍋爐冷風(fēng)量增加，一次風(fēng)對(duì)預(yù)熱器的吸熱量減少。
4.2煙煤摻配燃燒方式比較
因澳洲煤和另外兩種煤的特性差異偏大，從煤粉細(xì)度控制、煤粉燃盡性、排煙溫度控制及制粉系統(tǒng)的防爆考慮，采用“分磨制粉，爐內(nèi)摻燒”燃燒方式優(yōu)于“爐前摻混，爐內(nèi)混燒”燃燒方式。
4.2.1 各煤種煤粉細(xì)度的控制要求不同
無煙煤的著火溫度高、燃盡性差，需要較低的煤粉細(xì)度；而煙煤燃燒性能好，可以采用較粗的煤粉細(xì)度。采用分磨制粉后，可以更好地保證不同煤質(zhì)對(duì)煤粉細(xì)度的控制要求，試驗(yàn)期間煙煤煤粉細(xì)度按R90-10%來控制，無煙煤、貧煤煤粉細(xì)度按Rg=5%來控制。
4.2.2制粉系統(tǒng)的防爆考慮
鍋爐設(shè)計(jì)煤種為無煙煤，制粉系統(tǒng)沒有防爆門，如采用煙煤和無煙煤爐前摻燒，需要將2臺(tái)磨煤機(jī)出口溫度控制在75℃以下；采用分磨制粉后，只需要將1臺(tái)燒煙煤的磨煤機(jī)出口溫度控制較低，不僅減少了磨煤機(jī)的冷風(fēng)量，對(duì)降低排煙溫度有利，且減少了1臺(tái)磨的防爆風(fēng)險(xiǎn)。
5、結(jié)語
目前國內(nèi)摻燒越南無煙煤的“W”火焰鍋爐普遍存在飛灰可燃物含量偏高、鍋爐效率下降的問題。本次摻燒優(yōu)化試驗(yàn)，通過對(duì)越南無煙煤、澳洲煙煤及貴州貧煤采取優(yōu)化配煤、摻燒方式及鍋爐配風(fēng)，達(dá)到了降低飛灰和爐渣可燃物含量，提高鍋爐效率，減少減溫水量的目的，對(duì)此類鍋爐的越南無煙煤和澳洲煙煤摻燒實(shí)踐，有一定的指導(dǎo)意義。試驗(yàn)期間也發(fā)現(xiàn)了以下幾個(gè)需要注意的問題：
1)因煙煤的揮發(fā)分較高，要做好多方面的防爆措施，如磨煤機(jī)要安裝防爆門；摻煙煤的磨控制好磨煤機(jī)的出口風(fēng)粉溫度低于75℃；確保磨煤機(jī)蒸汽滅火系統(tǒng)能夠正常投用，在啟、停磨或斷煤時(shí)要及時(shí)投入惰化蒸汽；摻燒煙煤的磨煤機(jī)應(yīng)定期輪換等。
2)試驗(yàn)期間隨著越南煤比例的增加，燃燒器下5m右側(cè)墻前部結(jié)焦有增加的趨勢(shì)，在采購越南煤時(shí)注意對(duì)結(jié)焦性控制。
3)因燃燒器D、E層二次風(fēng)門已卡澀，無法調(diào)整，本次試驗(yàn)未能對(duì)二次風(fēng)配風(fēng)進(jìn)行更合理的調(diào)整，應(yīng)注意加強(qiáng)對(duì)二次風(fēng)門的維護(hù)，并對(duì)二次風(fēng)配風(fēng)方式進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化。
相關(guān)生物質(zhì)鍋爐顆粒機(jī)產(chǎn)品：
1、
生物質(zhì)蒸鍋
2、
秸稈壓塊機(jī)
3、
木屑顆粒機(jī)
