350MW超臨界機組準東煤摻燒注意事項及預防措施

阿拉爾盛源熱電有限責任公司 魯 鵬

阿拉爾盛源熱電有限責任公司2×350MW機組鍋爐是上海鍋爐廠生產的SG-1181/25.4-M4403型超臨界直流鍋爐，其燃燒系統為單爐膛、一次再熱、采用四角切圓燃燒方式、平衡通風、三分倉回轉式空氣預熱器、緊身封閉、固態排渣、全鋼構架、全懸吊結構π型鍋爐，制粉系統為中速磨正壓直吹式，每臺爐配5臺MPS-190型中速磨煤機，4臺可帶MCR 負荷、1臺備用。鍋爐設計煤種為俄霍布拉克煤礦優質煙煤，由于俄礦生產能力受限不能滿足南疆陸續投產的5個大容量機組及城市采暖鍋爐的供煤需求，南疆各火電廠都開始被迫采購準東煤進行鍋爐摻燒。

準東煤煤質特性非常特殊，具有2低4高的特點。即低灰、低硫、高水份、高揮發份、高灰融點、高位發熱量高；全水在28～30%，內水在9%左右、外水在20%左右，揮發份在24～30%，灰份在5～8%，含硫小于0.5%，灰融點在1080℃左右。但因高水份，低位發熱量在20000千焦/千克左右。

盛源熱電鍋爐燃用煤種比較多，現階段主要摻燒煤種為準東煤，準東煤已用過天池能源南礦煤、將二礦煤、神華煤、宜化煤、紅沙泉，而判斷準東煤煤種是否可以正常大量使用，則需以不同鍋爐廠家針對準東煤特性而設計的鍋爐類型為主體，后期鍋爐改造為輔。準東煤礦區區域大，庫存煤量多，不同區域煤礦的燃煤特性存在差異，通過盛源熱電鍋爐摻燒不同準東煤的摻燒情況來判斷準東煤能否在盛源電廠鍋爐進行大比例摻燒。

通過試燒試驗認為，天池能源南礦煤、神華煤、宜化煤、紅沙泉煤礦煤可進行大比例摻燒，這些煤種特點高水分、低灰分、灰熔點較低，且結焦沾污性極強，堿金屬氧化物含量極高，尤其是氧化鉀、氧化鈉含高達2～10%，準東煤煤灰中的鈉、鈣含量的高低是直接導致鍋爐結渣問題發生的主要原因，尤其天池能源將二礦煤的鈉與鈣的含量及堿金屬含量為最高，是造成天池能源將二礦煤在鍋爐不進行改動的情況下無法進行大比例摻燒的主要原因，因此為做到天池能源將二礦煤大比例摻燒，必須進行摻燒課題研究來解決。

1 摻燒準東煤應注意的問題

1.1 對運行人員進行摻燒技術交底

加大員工責任心的培養，提高運行人員的責任心和敬業精神，不斷強化安全、節能意識；加強技能培訓，提高運行人員燃燒調整水平，提高運行人員對鍋爐異常燃燒工況下應變能力。邀請專家講解理論知識，讓身邊的技術能手走上講臺介紹鍋爐摻燒燃燒調整的經驗體會，安排專工不定期對鍋爐運行過程中發生異常情況進行分析，促進運行人員技能水平的提高[1]。

1.2 制粉系統的檢查與維護

因準東煤水分大，干燥出力受到限制，單臺磨煤機摻燒準東煤量過大時易造成堵磨和堵粉管現象，因此磨制準東煤的磨煤機要保持較高風速。鍋爐在高負荷時對整個制粉系統的磨損將會增加，各轉機電耗也會增加，避免各風機超出力運行，以致使煙氣流速過大而加劇煙道尾部受熱面的磨損。

1.3 準東煤摻燒比例控制

盛源電廠鍋爐設計煤種是俄霍布拉克煤礦煙煤，爐膛截面熱負荷偏小，如全部燃用準東煤，其燃盡時間不足會造成未燃盡的煤粉顆粒繼續向鍋爐折煙角及水平煙道流動，致使未燃盡的煤粉顆粒在折煙角及水平煙道附近的受熱面發生結焦情況。如采用混燒，從燃盡角度考慮，由于準東煤的揮發分低于設計煤種，與俄礦煤混合后磨制，準東煤將磨得過粗使飛灰含碳量增加，當2種煤粉經混合后一起進入燃燒區后，燃燒過程所需空氣中的氧會被準東煤首先消耗，準東煤顆粒在低氧條件下燃盡更為困難。

當鍋爐負荷75%以下運行時摻燒比例不宜超過70%，當摻燒準東煤比例過大時，著火溫度明顯降低、不利于著火，火焰推遲，使火焰中心升高，混煤的燃燼特性急劇變差，使不完全燃燒熱損失增加，因此在摻燒準東煤時將比例控制在70%以下，采用分磨配燒的方式，即4臺磨煤機運行時下兩層純用準東煤，同時適當調整磨煤機加載力，保持在4.5～6.5MPa，根據該磨煤粉細度對該磨出口分離器擋板進行調整，將煤粉調粗，其余2臺磨煤機磨制俄礦煤，從而達到較好的摻配混燒效果。

1.4 磨煤機出口溫度的控制

在燃用準東煤的情況下，鍋爐的排煙溫度略有升高，因為在負荷相同時給煤量超出設計煤種的給煤量。根據鍋爐的風煤配比情況，給煤量增大時一、二次風壓勢必增大，風量的增加造成了煙氣量的增大，所以排煙溫度升高、鍋爐效率下降。為此，針對準東煤適當提高磨煤機出口溫度（68～72℃）、適當增加氧量，試驗取得了良好的效果，經測試飛灰可燃物下降了0.6%。單磨機進行混用準東煤時，磨煤機出口溫度規定不低75℃。單磨機純燒準東煤時，磨煤機出口溫度不宜低于60℃。

1.5 鍋爐運行工況的觀察與調整

低負荷時,由于燃料量減少、爐膛溫度低，爐膛內燃燒狀況不夠穩定，時常發生燃燒器檢驗不到火焰而發生跳磨的現象，因此在摻燒準東煤時須加強對鍋爐工況的監視，及時調整運行參數，必要時采取投油穩燃措施。負荷200MW 以上時，下層2臺磨煤機磨制100%準東煤、其余2臺磨制100%俄礦煤進行摻燒，通過對鍋爐燃燒情況觀察，沒有發現大量結焦可適當增加準東煤摻燒比例；負荷150MW時3臺磨煤機運行較突出的問題是磨煤機振動，熱風門開度增加、冷風門開度減小，有燃燒不穩及磨煤機電耗增加的情況[2]。

1.6 空氣預熱器的監督和維護

準東煤全水分高，若放在上層磨機運行摻燒時，會造成尾部煙道低溫腐蝕幾率增大,因此在摻燒該煤種時要加強對空氣預熱器的監督和維護。尤其在冬季，由于煙氣中含有水蒸氣，在燃料水分不多的情況下空氣預熱器的低溫受熱面不會結露；但在燃燒過程中，由于灰分的性質及所采用的燃燒方式的不同，燃料中的硫分就有可能形成SO2及SO3并轉入煙氣中，煙氣中的SO3與水蒸氣形成硫酸蒸汽，當空氣預熱器低溫受熱面壁溫低于煙氣露點時，便有大量硫酸蒸汽凝結，從而導致空氣預熱器發生低溫腐蝕，甚至造成嚴重堵灰。

為此，在冬季根據環境氣溫下降的情況及時投入送風機、一次風機暖風器系統，保證送風機入口的溫度在20℃以上。在暖風器故障不能正常投入時，運行中應加強對空氣預熱器進出口一次風、二次風風溫及煙氣差壓的監視，發現有脈動現象及時采取措施，必要時切換磨煤機運行更換為設計煤種，以防空氣預熱器發生低溫腐蝕，造成堵灰。根據去北疆火力發電廠考察了解到準東煤摻燒一般都中下層磨機運行，若將準東煤放置在上層運行，準東煤燃燒后，燃燒不充分會造成屏式過熱器、末級過熱器管壁發生結焦情況。

1.7 吹灰器的檢查

準東煤的灰熔點一般較低（1050～1180℃），在燃燒過程中容易沉積在水冷壁上，造成爐內結渣和爐膛出口受熱面結焦。加強對鍋爐噴燃器、水冷壁受熱面、屏式過熱器及蒸汽吹灰器的檢查，發現壁溫超溫及受熱面結焦情況可增加吹灰次數，并加強看火孔的檢查，發現結焦及時清理。

2 準東煤大比例摻燒的預防措施

為確保鍋爐能較大比例摻燒準東煤，必須對鍋爐設計熱負荷數據進行核對，測算鍋爐最大摻燒準東煤的比例，要采取超前謀劃，適時應用新技術、新材料。目前大比例摻燒準東煤采用的方式主要有2種，一種使用除焦劑進行預防鍋爐受熱面結焦，另一種是采用爐內受熱面進行爐內噴涂工藝。

燃料中添加除焦劑、摻燒高嶺土解決鍋爐結焦問題。根據有關資料和實踐，國內應用除焦劑解決鍋爐燃燒低熔點煤有較多成功案例，西安熱工研究院為研究除焦劑對解決摻燒準東煤防結焦、沾污方面的效果先后做了多次相關試驗，但未有突破性進展。與北疆部分電廠了解除焦劑使用情況，除焦劑在電廠應用不多，盛源熱電公司未使用過除焦劑[3]。

在基建過程中或機組等級檢修時間進行爐內受熱面噴涂。在北疆電廠有部分鍋爐實施了鍋爐受熱面重點區域金屬噴涂，噴涂區域主要在鍋爐爐膛及后豎井包墻區域，每臺鍋爐噴涂面積為2000m2左右，該措施有效提高受熱面管壁光潔度增加受熱面換熱和極大地降低了受熱面結焦的風險。

通過盛源電廠多種準東煤的摻燒試驗以及與摻燒準東煤的北疆電廠調研了解，準東煤在摻燒時，煤中的堿金屬在高溫作用下極易發生變化，并直接粘連在溫度較低的灰顆粒上，飛灰與受熱的焦渣連接在一起，一旦不及時發現并將其清除就會導致飛灰不斷吸附、造成結焦厚度逐漸增加，大塊焦渣掉落會造成鍋爐冷灰斗水冷壁砸壞情況出現。