660MW超臨界火電機組鍋爐煤種燃燒適應性試驗研究

蔡 劍，江焯燁

（廣東粵電靖海發電有限公司，廣東揭陽515223）

660MW超臨界火電機組鍋爐煤種燃燒適應性試驗研究

蔡 劍，江焯燁

（廣東粵電靖海發電有限公司，廣東揭陽515223）

選用電廠常用煤種，在某電廠的660MW超臨界火電機組對沖火焰鍋爐上進行熱態試驗。運用熱態燃燒氣氛即時測試技術，測量各混煤在不同負荷條件下的爐內煙氣溫度變化、飛灰及灰渣可燃物、污染物（SO2、NOx等）排放量及汽溫特性情況，對比研究摻混對鍋爐安全性和經濟性的影響。通過燃燒調整，提出適于鍋爐燃燒的混煤特性、摻混方式及鍋爐安全經濟的運行方式。

超臨界；對沖火焰鍋爐；燃燒適應性；試驗研究

我國電力生產以燃煤發電為主，由于煤炭資源分布不均勻，交通運輸能力不足，造成燃煤電站鍋爐很難穩定地燃用設計煤種。煤種多變、且偏離設計煤種給鍋爐的安全經濟運行帶來許多問題[1]。廣東某電廠的2×660 MW機組采用超臨界前后對沖火焰、變壓直流鍋爐，設計燃用當地無煙煤和煙煤的混煤。實際運行中，由于受煤源條件限制，鍋爐主要燃用以本地劣質煤與外省（或本地）煙煤進行摻混的混煤，本文基于混煤燃燒特性研究成果的應用和驗證，進一步研究混煤摻燒對鍋爐運行的影響和適應性，通過對該電廠鍋爐機組進行混煤摻燒適應性及燃燒調整的熱態試驗[2－4]，確定最佳煤種方案。

1 鍋爐主要設計參數及燃燒器布置特點

電廠鍋爐采用東方鍋爐（集團）股份有限公司制造的國產超臨界參數復合變壓本生直流鍋爐，鍋爐型號DG2070/25.4-Ⅱ9型，鍋爐主要參數見表1.

表1 鍋爐的主要參數

鍋爐共配有24個低NOx旋流式煤粉燃燒器，采用前后墻對沖燃燒方式，爐內共布置有24只旋流煤粉燃燒器噴口，12只項部燃盡風噴口，總計36個噴口。燃燒器分3層，每面爐墻每層共布置4只，此外，在前后墻距最上層燃燒器噴口一定距離處布置有一層燃盡風噴口，每層6只，前后墻各布置6只，燃燒器的具體布置方式見圖1.

圖1 爐膛燃燒器布置

鍋爐制粉系統采用6臺雙進雙出鋼球磨煤機，冷一次風機正壓直吹系統。正常情況下磨煤機6臺運行，無備用。燃燒器采用24個低NOx旋流式煤粉燃燒器。燃燒器和各磨煤機出粉管連接關系如圖2所示。

圖2 燃燒器和磨煤機連接關系

2 鍋爐設計煤種及試驗煤種的煤質特性

鍋爐的設計煤種為煙煤和本地無煙煤按3∶7比例混配的混煤。根據鍋爐運行過程中的客觀條件及煤場煤源情況，選取電廠常用的3種不同配煤方案進行試驗。各煤種的煤質特性如表2所示。

表2 試驗煤種的煤質特性

設計煤種為干燥無灰基揮發份為13.02%的貧煤，不太容易著火，燃燒時不易結渣。在試驗過程中，結合鍋爐的結構及其他運行條件，為保證煤粉的正常著火，最底層燃燒器在燃用煤種方案1和3時，均為干燥無灰基揮發份大于40%的褐煤，燃用煤種方案1時，其它層的燃燒器則燃用碳含量較高的貧煤，而燃用方案2與3時的其他層燃燒器則都燃用發熱量較高的煙煤。

3 鍋爐熱態試驗內容及試驗方法

在鍋爐運行一段時間并基本穩定后進行，根據有關試驗規程[5~9]，結合電廠要求和實際情況，進行燃料特性對鍋爐運行影響的試驗。選擇機組在330 MW、550 MW、660 MW三個負荷時進行試驗，每種負荷下分別燃用3種燃煤方案。試驗中采用美國Taytek系列紅外測溫儀及德國Testo350加強型煙氣分析儀等設備，結合現場DCS操控平臺，測試記錄鍋爐燃用不同混煤時沿爐膛高度爐內煙氣溫度分布、飛灰及爐渣可燃物含量、煙氣中SO2及NOx排放量、煙氣中CO含量等參數，同時記錄各工況下主蒸汽、再熱蒸汽等相關參數，以了解混煤對鍋爐的適應性。

4 鍋爐熱態試驗結果及分析

4.1 試驗結果匯總

不同負荷及燃料下相關測量數據和運行參數如表3～表5、圖3～圖5所示。

表3 各試驗工況下鍋爐主要運行參數

表4 飛灰、爐渣可燃物及燃燒過程SO2、CO排放量測量數據

圖3 330 MW負荷下不同燃用混煤爐內煙氣溫度的分布

圖4 550MW負荷下不同燃用混煤爐內煙氣溫度的分布

圖5 660 MW負荷下不同燃用混煤爐內煙氣溫度的分布

4.2 試驗結果分析

（1）在330 MW負荷下，燃用三種煤種方案時，汽溫特性比較接近，而燃用方案2時的排煙溫度相對較高，比方案1高了近13℃，沿爐膛高度測得各的爐內溫度也最高，但飛灰及爐渣可燃物含量，SO2及CO排放量均為最低。總體而言，在330 MW負荷下，方案2的入爐混煤稍好。

（2）在550MW負荷下，燃用三種煤種方案時，排煙溫度相差不大，但方案3的主蒸汽溫度及再熱溫度最高，都比方案1高10℃左右，灰渣中可燃物含量相差不大，方案2的SO2排放量最低。沿爐膛高度煙氣溫度均在測點3（即頂層燃燒器附近）達到最高。在測點3處，方案1的煙氣溫度最高，爐內煙氣溫度波動最大，即爐內燃燒狀況稍差。總體上來說，在550 MW負荷下，燃用方案2煤種優于其他煤種。

（3）在660 MW負荷下，各煤種方案的汽溫特性相近，排煙溫度較之其他兩種負荷都高，燃用方案2時，排煙溫度為122.1℃.燃用方案2的灰渣可燃物及SO2排放量均比其他低，且沿爐膛高度測得煙氣溫度也最高。因此，在660MW負荷下，燃用方案2較優。

可見，混煤特性及混煤入爐燃燒方式對爐內燃燒、煙氣溫度、飛灰與爐渣可燃物含量、煙氣中CO含量、汽溫特性等都有影響。混煤揮發分在15%以上，發熱量在20 MJ/kg左右，汽溫參數及相關經濟性指標可滿足鍋爐設計要求；下層燃燒器煤質變差（無煙煤）會引起飛、渣的可燃物含量顯著增加；從上至下的三層燃燒器，可按混煤的煤質特性較好、差、好的方式給煤，或三層燃燒器均按較好混煤（揮發分不低于15%、發熱量達到設計煤種值）方式給煤；從所試驗的工況看，煙氣中CO含量均不高，即化學不完全燃燒損失很小，對鍋爐效率影響不大。

5 結論

（1）本地無煙煤與外購煙煤進行合理摻混完全適應本鍋爐的燃燒，但混煤的煤質特性及混煤入爐燃燒方式對爐內燃燒、煙氣溫度、飛灰與爐渣可燃物含量、煙氣中CO含量、汽溫特性等都有影響。

（2）根據試驗可知，鍋爐負荷、煤質特性變化及相關調整對排煙中CO含量均有不同程度影響，但CO總含量較小，對鍋爐效率影響很小。

（3）為保證鍋爐安全、經濟、穩定運行，保證混煤的揮發分應不低于15%、發熱量在20 MJ/kg左右；或依煤質特性使燃燒器按從上至下為較好煤、差煤、好煤的方式進行給煤；或在低負荷運行時，至少保證一層燃燒器為好煤（即一臺磨煤機磨制好煤，一般對應為下層燃燒器）。

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ExperimentalStudy on the Adaptability on 660 MW Supercritical Boiler UnitCombustion Performance w ith DifferentCoals

CAIJian，JIANG Zhuo-ye
（Guangdong Yudean Jinghai Power Generation Co.，Ltd.，Jieyang Guangdong 515223，China）

A thermal test was carried out on a 660MW supercritical unit opposed firing boiler in a power plant. With the help of combustion atmosphere immediate thermal test technology，the changes of furnace temperature，fly ash and the ash combustibles，pollutants（SO2，NOx）emissions and steam temperature characteristics under different working conditions were measured，after comparative study，found out the mixing of blended coals’effect on the boiler’s safety and economy in operation.By the means of combustion adjustment，the most suitable characteristics of blended coal，mixed operation mode for boiler combustion and most safe and economic way for boiler operation were carried out.

supercritical；opposed firing boiler；combustion adaptability；experimental study

TK227

A

1672-545X（2017）04-0095-03

2017-01-13

蔡劍（1989-），男，江西豐城人，碩士，主要研究電廠鍋爐燃燒性能調整及優化方向。