W火焰鍋爐燃用劣質煤的燃燒調整——以大唐華銀株洲發電有限公司為例

楊賽兵，蔣 建，曾 臻

（大唐華銀株洲發電有限公司，湖南 株洲 412005）

大唐華銀株洲發電有限公司（簡稱“株電”）3、4號鍋爐是由東方鍋爐廠制造的雙拱型W火焰鍋爐。其最大蒸發量為1025t/h，裝機容量為310MW，屬于引進美國FW公司先進燃燒技術進行消化吸收的技術，鍋爐設計燃用的煤種為劣質無煙煤，由于近年來原煤市場供給緊張，煤價持續上漲，為緩解成本壓力。株電現實際入爐煤質更差，入爐煤質遠遠偏離設計煤種，系當地攸縣小煤窯所產的攸縣煤。其主要表現在煤的揮發份低，揮發份最低僅2%，發熱量高，可磨系數小，且煤質極不穩定，變化范圍大。鍋爐在在脫油運行的情況下極易發生燃燒不穩而滅火，直接影響機組安全和經濟運行，因此分析燃用低揮發份煤種對鍋爐燃燒及其它方面的影響，找出燃用本地攸縣劣質煤種的相應對策和方法，是迫切需要解決的問題。

1 攸縣劣質煤燃燒特性分析

攸縣（本地小煤窯）劣質煤主要特點：揮發份含量低、固定碳含量大，發熱量高，可磨系數小。鍋爐燃用攸縣劣質煤時，煤粉氣流的著火點后延，火焰溫度低、煤粉氣流著火不穩定、易造成局部斷火，甚至造成鍋爐滅火事故。煤的可磨系數小，使制粉系統嚴重超負荷運行，鋼球損耗增大，煤粉細度難以達標。燃用劣質煤，煤粉氣流進入爐膛由于揮發份含量低，所需著火溫度高，爐膛著火區溫度低等因素，無法形成穩定的著火，而被迫伴油燃燒造成大量燃油消耗。同時煤粒完全燃燼的時間長，造成爐膛火焰中心抬升，主再汽溫度超溫，及受熱面管壁溫度超溫，嚴重影響鍋爐安全運行。

2 燃用攸縣劣質煤采取的措施

為了實現鍋爐長期安全燃用攸縣劣質煤的目標，我們依據同類型鍋爐燃用劣質煤的經驗和燃燒理論，進行了大量的摸索和試驗，總結出3、4號爐燃用攸縣煤的穩燃措施。

（1）一次風速調整。煤質較好時可通過停止一臺磨煤機（三臺磨運行）或退出4～8個火嘴的運行方式提高一次風管風速，保證火焰中心的方法來提高燃燒經濟性（推薦一次風母管壓力7.5～9.0kPa，風煤混合壓力7.0kPa）；煤質變差時，要通過盡量降低一次風管風速，減少著火距離的方法來提高燃燒穩定性，此時應通過投入退出火嘴或增投磨煤機提高火嘴投入數量的方法來降低一次風管風速，在帶負荷困難的情況下需降低負荷，降低一次風壓運行，為防止堵一次風管，建議風煤混合壓力不低于4kPa運行，且風粉混合溫度推薦不低于80℃。

（2）加強爐膛溫度測量與火焰監控。根據W火焰爐的結構特點，分別在爐膛標高18m、22m處，對前、后墻的左、右側看火孔區域的爐膛溫度和火焰分布情況進行定時監測，包括在不同的負荷、不同的磨煤機運行方式、不同的配風、不同的煤種等條件下對爐膛溫度進行實地測量。通過長期的監測與運行調整，基本掌握了W爐爐溫對燃燒的影響特性。監測的四個區域溫度不得低于1200℃，低于1200℃，如不采取相應的穩燃措施，就很可能使燃燒惡化造成滅火。

（3）送風量及二次風擋板調控。在燃燒攸縣劣質煤時為增強燃燒穩定性，氧量維持在3%以內。合理配置二次風，組織良好的爐內空氣動力場，對燃用攸縣劣質煤時的穩定燃燒起著至關重要的作用。運行期間，針對劣質煤著火性能差，帶負荷不起爐膛溫度低更不利于其燃燒，所以要盡可能的減少二次風對火焰根部的影響，拱上部分的二次風量分別由A、B擋板來控制，開度一般控制為5%～10%。拱下垂直墻上的二次風量分別由D、E、F擋板來控制，開度分別控制為5%，5%～10%和20%～40%。B擋板開度大小應合適，開得太小使火咀噴口得不到有效冷卻而燒壞，太大則煤粉氣流的剛性太大影響煤粉氣流的著火點，對形成W火焰燃燒方式形成和穩定燃燒起到較大的干擾作用。D、E擋板對著火也有較大的影響，不可開得過大，否則，一、二次風過早混合，嚴重干擾火焰的正常行程，造成燃燒不穩。在配風時擋板的開度應遵循“中間大，二端小”的原則，以克服二次風箱沿程壓力損失而造成的爐膛中間風量不足的現象。

（4）燃燒器乏氣風及消旋葉片的調控。調節燃燒器的乏氣風擋板可控制燃燒器主噴口煤粉氣流的濃度及速度。若減小其開度，經乏氣風管的乏一次風量減少，則燃燒器主噴口處煤粉氣煤粉流濃度降低，速度增大，著火點將推后。燃用劣質煤時，要將乏氣風擋板適當開大，增加燃燒器主噴口煤粉濃度并降低其風速，對于燃用煤粉的鍋爐而言，燃燒器噴口中的煤粉濃度直接影響著著火的穩定性。煤粉濃度在一定的范圍內，濃度越高，單位體積所需著火熱量越少，同時單位體積燃燒釋放熱量的強度增大，以利于煤粉的迅速著火；煤粉濃度的增大，使得煤中揮發份析出后其濃度增加，使著火點溫度降低，加速可燃物質的著火。在燃用低揮發份的劣質煤時盡可能提高燃燒器噴口煤粉濃度對的煤粉提前著火是非常有利的。但開度過高有可能會影響到主噴口根部的燃燒（有擾動），故推薦開度50%～75%。

消旋葉片由調節桿和葉片組成。當調節桿向上提升時，燃燒器噴口處的煤粉氣流旋轉強度增大，剛性降低，在爐內噴身距離減小，煤粉氣流卷吸高溫煙氣的能力加強，著火提前。燃用攸縣劣質煤時，可通過提升消旋葉片來增強旋流強度，增強煤粉卷吸高溫煙氣的能力，更有利于煤粉的著火。其有效調節范圍在0～15格。（共27格,長期燒劣質煤的推薦位置10～12格）

（5）加強燃料管理和摻燒。株電來煤渠道十分繁雜，即便是本地攸縣煤，煤質也極不穩定，變化波動范圍大，這對穩燃極其不利。應對來煤分堆存放，并對來煤取樣化驗，掌握煤質變化，提前做好燃燒調整操作準備工作，這樣能有效的防止鍋爐滅火的發生。

同時通過摻混方式或摻燒方式來進行配煤。摻燒方式推薦：通過均勻分布的方式進行摻燒，因為AB磨火嘴相互交叉，CD磨火嘴相互交叉（如下圖），可采用AC磨各弄一個原煤倉上優質煤，BD磨上劣質煤的方式（或反之）來進行爐內摻燒。

（6）煤粉細度調整。測試各分離器出口煤粉細度，通過下列方法對煤粉細度進行調整，以便提高煤的著火特性：a、調整磨煤機分離器折向擋板開度為30%。煤粉細度較粗時，關小分離器折向擋板。推薦煤粉細度R90為6%。b、定期清理磨煤機粗粉分離器和回粉管格柵，通過停磨開分離器檢查和格柵檢查孔清理的方法清空雜物，保證分離器工作正常。c、保證鋼球裝載量：通過定期定量加鋼球的方法來保證磨煤機鋼球裝載量，確保磨煤機電流120～130A。保證制粉系統出力及磨煤機效率，也可提高煤粉細度。

3 結語

通過對W型火焰鍋爐燃燒機理的探討和采取上述各面調整措施,使株洲電廠兩臺W型火焰鍋爐在燃用偏離設計煤種的劣質煤時仍能達到長時間脫油穩燃，從而實現了從設計燃用劣質煤最大比例不超過25%，到現在入爐煤中劣質煤比例上升至75%仍然能確保鍋爐的燃燒穩定和安全運行。有效的緩解了近年來由于煤碳市場價格上漲給企業帶來的巨大的成本壓力。

[1]大唐華銀株洲發電有限公司.大唐華銀株洲發電有限公司310MW機組鍋爐運行規程[Z].株洲：大唐華銀株洲發電有限公司，2005.

[2]孫超凡,李乃釗,楊華,等.W火焰鍋爐燃用劣質無煙煤的穩燃技術[J].動力工程,2005.

[3]長沙電力學院，湖南華銀株洲火力發電公司.300MW火電機組培訓教材[Z].株洲：大唐華銀株洲發電有限公司，2005.

[4]黃維紹.鍋爐燃用劣質煤的燃燒調整[J].河北：價值工程，2010.