茂名熱電廠#6爐摻燒越南無煙煤的試驗研究

摘要：近年來，煤炭資源供應緊張，燃煤電站鍋爐很難穩定的燃用設計煤種，煤種多變、且偏離設計煤種對鍋爐的安全運行帶來許多新問題，如燃燒穩定性差、結焦、污染物排放升高等。目前，很多燃煤電廠通過混煤摻燒來解決這些問題。本文根據這一實際，結合茂名熱電廠#6鍋爐進行混煤摻燒試驗分析。

針對#6爐設計煤種、常用煤種、越南煤進行基礎性試驗分析研究，重點以神華動力煤或俄羅斯煤與越南煤之間的混煤為研究對象，首先在實驗室分析研究其燃燒特性、燃盡特性、灰熔融特性，再進一步通過現場試驗，確定神華動力煤、越南煤摻燒方案，對摻燒試驗結果進行安全性和經濟性分析，為今后鍋爐摻燒工作提供科學依據。

關鍵詞：鍋爐 摻燒 混煤 燃燒特性

0 引言

煤炭是我國最主要的能源消費方式。當前，在電煤市場總體供求關系日益緊張的情況，電煤價格持續上漲，對于燃料成本占發電成本70%的發電廠來說，如何最大限度降低發電標煤耗，進而最大限度降低燃料成本，是每一個電廠燃料管理者重點思考的問題。對于燃料管理，采用配煤摻燒是一個重要的行之有效的技術手段。

茂名熱電廠#6爐的設計煤種為煙煤，近年來因煤炭市場的影響，電廠來煤多變，各指標較大地偏離設計值，也影響了鍋爐燃燒的經濟性和安全性。為使鍋爐在燃燒不同的非設計煤種時均能運行在較佳狀態，保證鍋爐高效安全穩定運行并降低污染物排放，需要對鍋爐進行一系列的計算、試驗和調整，以確定最佳的運行方案。本廠為此對摻燒煙煤的可行性進行了探索，針對#6爐設計煤種、常用煤種、越南煤進行基礎性試驗分析研究，重點以神華動力煤或俄羅斯煤與越南煤之間的混煤為研究對象，首先在實驗室分析研究其燃燒特性、燃盡特性、灰熔融特性，再進一步通過現場試驗，針對#6爐的特性以及鍋爐在燃用非設計煤種所表現出來的技術特點，通過對不同比例的摻燒情況和參數進行分析，提出了合理的配燒方式以及在摻配過程中所采用的相應措施，并對摻燒試驗結果進行安全性和經濟性分析，為今后鍋爐摻燒工作提供科學依據。經過多次的實踐，摻燒取得了良好的效果，為國家節約了大量的優質能源，提高了電廠經濟性。

1 摻燒方案

1.1 摻燒方式

根據#5鍋爐摻燒油頁巖的經驗，綜合考慮到越南煤的揮發分低、固定碳含量高、灰分高以及#5爐運行參數的差異等綜合因素，確定了本次試驗的摻燒方案。實際摻燒時可以由#5爐B磨煤機開始，由神華動力煤或俄羅斯煤與越南煤1：1混合摻燒，觀察煤粉的細度和著火、燃盡等情況，決定進一步的摻燒量。若煤粉細度和穩燃、燃盡等情況均較理想，則由B磨煤機全燒越南煤，達到20%的摻燒量；若煤粉細度能達到R90=20%以內，經過配風調整后燃盡情況仍不理想，則改由A磨煤機摻燒越南煤或A、B磨煤機各摻燒50%；若煤粉細度偏大，但穩燃、燃盡等情況良好，則由B、C磨煤機各摻燒50%越南煤。

#5爐取得成功的摻燒參數和運行控制手段后再推廣應用至#6鍋爐。

1.2 監測和分析參數

在摻燒越南煤試驗中，主要需對以下方面進行監測：

①在神華煤或俄羅斯煤和越南煤摻燒時，磨煤機是否能正常安全運行。

②在摻燒云南煤時，鍋爐汽溫、汽壓、主汽流量、煤量等重要機組運行參數能否控制在規定范圍內。

③在摻燒越南煤時，鍋爐送、引風機、一次風機等重要輔機運行是否正常，機組滿負荷運行時上述是否過負荷。

④在摻燒越南煤時，空預器入口煙溫、空預器馬達電流有何變化，能否控制在正常范圍。

⑤在摻燒越南煤時，鍋爐結焦情況變化以及撈渣機運行情況變化。

摻燒前后應進行熱力試驗以便于分析摻燒對鍋爐熱力性能的影響。同時應根據測量摻燒前的煤粉細度，摻燒過程中控制不同的煤粉細度運行工況，并且相應工況下飛灰可燃物的情況，進行對比分析煤粉細度對燃盡情況的影響。根據摻燒后主/再蒸汽溫度、飛灰可燃物等參數的變化請況，運行進行相應的配風調整，并注意記錄相應的風門開度，總結最佳的配風方式。

2 試驗結果和分析

在摻燒過程中鍋爐燃燒穩定，主蒸汽/再熱蒸汽溫度、壓力和汽包水位、爐膛壓力、各受熱面壁溫、排煙溫度、煙氣含硫量等主要運行參數均正常。下面就幾個對機組經濟性影響較大的參數做逐個分析說明：

2.1 煤粉細度及制粉電耗

摻燒越南無煙煤前后，磨煤機出口折向擋板及加載力未作調整，摻入無煙煤后經化學分部取樣化驗分析，煤粉細度在摻燒前后并無明顯變化。經計算B、C磨煤機摻燒前的磨煤單耗分別約為8.211KWh/t和9.057KWh/t，摻燒后的磨煤單耗約為8.362 KWh/t和9.602KWh/t，分別略微上升了1.84%和6.02%。由于試驗期間并未對每臺磨的一次風量做針對性的調整，所以磨煤機的通風單耗應該都變化不大。整體來講，摻燒越南無煙煤后，磨煤機的制粉單耗略微增加，但磨煤機的耗電率只占0.4%，對機組整體經濟性的影響非常有限。

2.2 磨煤機出口溫度

在摻燒越南無煙煤的過程中，為盡量讓無煙煤燃燒充分，將B、C磨煤機出口溫度調整到75℃以上，一般維持在75℃～79℃之間波動。在控制好磨煤機出口溫度的同時，盡量保證總風量不增大，延長無煙煤在爐膛停爐的時間。

2.3 飛灰及爐渣可燃物

一般情況下，#6爐采用倒三角配風或者縮腰形配風，考慮到越南煤本身的難燃盡特性，及煙煤的快速燃燒會對越南煤產生搶風效應，摻燒后將對應摻燒煤層的周界風關小，并采用接近正梯形配風方式，盡量形成對越南煤有利的燃燒環境，但越南無煙煤屬于難燃盡的煤種，摻燒后鍋爐飛灰可燃物和爐渣可燃物還是有明顯上升。由參數對比可以看出，爐膛溫度對飛灰及爐渣可燃物的影響比較大，在同樣摻燒20%越南煤不同負荷情況下，負荷越高爐膛溫度越高，飛灰及爐渣可燃物越低，建議低負荷工況下應適當減少越南煤的摻燒量，機組負荷低于230MW時，摻燒量最好不超過20%。

2.4 排煙溫度

考慮到外界環境溫度對排煙溫度的影響，摻燒越南無煙煤后鍋爐排煙溫度未見明顯變化，另外由于是在B、C磨煤機進行摻燒，雖然燃燒延遲造成火焰中心會有所上升，但摻燒的無煙煤主要集中在B、C層，并對燃燒器擺角向下調整，排煙溫度僅僅略有上升，對鍋爐效率影響不大。

2.5 煙氣含硫量

越南無煙煤自身的硫分含量較低，摻燒后煙氣含硫量略有下降，但不明顯，在此摻燒過程中主要隨入爐神華動力煤的含硫量及機組負荷變化，一般在560～1365mg/Nm3之間波動，對機組脫硫效率沒有影響。

2.6 主/再熱蒸汽溫度

摻燒越南無煙煤后，主/再熱蒸汽溫度均未出現明顯上升的情況，但由于試驗期間平均負荷較低，摻燒后減溫水量還略有減少。

2.7 鍋爐熱效率

在此次摻燒試驗過程中，共做了4次熱效率試驗：摻燒前一次、摻燒10%一次、摻燒20%兩次，由于飛灰、爐渣可燃物含量的增加，使鍋爐效率有所下降，整體來講摻燒后鍋爐效率下降約1～2個百分點。

3 結論

茂名熱電廠深華動力煤或俄羅斯煤與越南煤摻燒結果表明，鍋爐在B、C磨上摻燒越南煤，其它磨上深華動力煤或俄羅斯煤時，鍋爐主汽壓力和主汽溫度、再熱蒸汽壓力和溫度、主汽流量均能控制在正常范圍內，因此摻燒越南煤是可行的。

為減少摻燒后鍋爐飛灰可燃物和爐渣可燃物含量，低負荷工況下應適當減少越南煤的摻燒量，機組負荷低于230MW時，摻燒量最好不超過20%。

從測試結果看，摻燒越南煤時，煙氣含硫量沒有太大的變化，摻燒越南煤后飛飛灰、爐渣可燃物含量的增加，排煙溫度略有上升，使鍋爐效率有所下降，整體來講摻燒后鍋爐效率下降約1～2個百分點。