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燃煤掺烧方式探索杨召伟（河南华润电力首阳山有限公司 河南 偃师 471943）【摘 要】在煤炭市场紧张情况下，通过对然煤掺烧方式的探索，逐步摸索出一条适合锅炉燃烧的掺烧方式，并对锅炉掺烧过程中遇到的问题进行分析，采取相应的解决措施，保证了锅炉燃烧稳定及机组的经济性，提高了机组适应煤炭市场的能力。【关键词】掺烧 配煤 探索1 主要设备介绍我司锅炉采用哈锅引进三井巴布科克能源公司技术制造的超临界参数变压运行直流炉，单炉膛、一次再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构型锅炉。锅炉型号为：HG-1950/25.4-YM1。锅炉燃用的设计煤种为黄陵、铜川煤，校核煤种I 为义马煤，校核煤种II 为地方煤。点火用油为0 轻柴油。锅炉采用进口三井巴布科克公司的低NOx 轴向旋流煤粉燃烧器技术。燃烧方式采用前后墙对冲燃烧，前后墙各布置4 层燃烧器，自上而下分别为A、B、C、D 层，每层各有8 只燃烧器，总共32只。在最上层燃烧器上方，前后墙各布置1 层燃尽风喷口，每层布置7 只，共14 只燃尽风口。锅炉主要设计参数序号 项目 单位 数值（BMCR） 数值（BRL）1 锅炉型号 HG-1950/25.4-YM12 型式超临界、直流，单炉膛、一次再热、平衡通风、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构型3 生产厂家 哈尔滨锅炉厂4 蒸发量 t/h 1956 18625 额定主蒸汽压力 MPa(g) 25.4 25.286 额定主蒸汽温度 543 5437 再热蒸汽流量 t/h 1591 15118 再热器进/出口压力 MPa(g) 4.79/4.68 4.54/4.449 再热器进出口温度 304.5/569 299.0/56910 给水温度 290 286.4全国火电600MW 级机组能效对标及竞赛第十五届年会论文集 锅炉篇265序号 项目 单位 数值（BMCR） 数值（BRL）11 空气预热器出口一次风温度 319 30912 空气预热器出口二次风温度 334 32413 炉膛出口烟温 1026 101114 燃料消耗量(设计煤种) t/h 247.0 236.515 炉膛截面热负荷 MW/m2 4.24 4.0616 炉膛容积热负荷 KW/m2 81.6 78.117 燃烧器区域面积热负荷 MW/m2 1.337 1.28018 锅炉计算热效率 % 93.71 94.13锅炉设计煤种参数序号 项目 单位 设计煤种 校核煤种I 校核煤种II1 收到基碳 Car % 58.76 49.57 61.722 收到基氢 Har % 2.56 2.90 2.213 收到基氧 Oar % 8.58 12.20 6.654 收到基氮 Nar % 0.66 0.59 0.635 收到基硫 Sar % 0.43 0.46 0.416 收到基灰 Aar % 19.41 22.48 19.587 收到基全水 War % 9.6 11.8 8.88 空气干燥基水份 Mad 4.99 7.08 3.639 干燥无灰基挥发份 Vdaf % 29.06 40.93 22.5210 收到基低位发热值 Qnet.ar KJ/Kg 21640 18600 2257011 哈氏可磨性系数 HGI 80 64 97制粉系统设备介绍每台锅炉配置8 只容积为500m3 原煤斗，制粉系统为四台正压直吹式磨煤机，采用上重生产的BBD-4360 型双进双出钢球磨煤机，每台磨煤机配两台给煤机，BMCR 工况下四台磨煤机全部投入运行，每台磨煤机为一层的八个燃烧器提供煤粉。原煤斗有效容积每台炉数量设计煤种供单台炉BMCR 工况燃用时间校核煤种1 供单台炉BMCR 工况燃用时间校核煤种2 供单台炉BMCR 工况燃用时间m3/只 只 小时 小时 小时500 8 12.28 10.8 11.8全国火电600MW 级机组能效对标及竞赛第十五届年会论文集 锅炉篇266磨煤机参数序号 项 目 单 位 内容（设计煤种）1 磨煤机型号 BBD-43602 筒体有效直径 mm 42503 筒体有效长度 mm 61404 筒体有效容积 m3 87.15 电动机功率 KW 16006 最大装球量 t 907 最佳装球量 t 808 磨煤机铭牌出力（HGI50、氢气O8、75通过200目筛）t/h 70原煤仓与磨煤机示意图：煤仓、给煤机与燃烧器对应关系：A2 煤仓 A2 给煤机 A 层前墙燃烧器 A 层后墙燃烧器A1 给煤机 A1 煤仓B2 煤仓 B2 给煤机 B 层前墙燃烧器 B 层后墙燃烧器B1 给煤机 B1 煤仓C1 煤仓 C1 给煤机 C 层前墙燃烧器 C 层后墙燃烧器C2 给煤机 C2 煤仓D1 煤仓 D1 给煤机 D 层前墙燃烧器 D 层后墙燃烧器D2 给煤机 D2 煤仓由于我司采用双进双出磨煤机，每台磨煤机对应两台给煤机，两台给煤机分别对应各自的原煤仓，因原煤仓与给煤机一一对应，可使磨煤机的两台给煤机分别上不同煤种，同时双进双出磨煤机全国火电600MW 级机组能效对标及竞赛第十五届年会论文集 锅炉篇267自身特点可以使从两侧进入磨煤机的原煤进行充分混合，为燃煤掺烧提供了必须的设备基础。2 主要煤源煤质及区域煤炭市场分析主要煤源：煤炭来源 发热量（Kcal) 干燥无灰基挥发份（%） 灰分（%）陕西方向 4500-5000 30%-38% 18平顶山方向 3900-4500 20%-25% 30山西方向 4400-4800 18%-20% 35义马方向 3800-4200 35%-40% 38本地煤 4000-4500 6%-15% 34本地煤 3000-3500 6%-10% 38区域煤炭市场分析：1、烟煤供应无法保障，价格高。2、地方无烟煤、贫瘦煤资源丰富，总体价格低。3、周边焦煤、贫瘦煤补充相对便利。3 燃煤掺烧探索过程燃煤掺烧始于机组投产后，当时区域煤炭市场烟煤供应无法保障，价格高，地方无烟煤、贫瘦煤资源丰富，总体价格低，周边焦煤、贫瘦煤补充相对便利。为了创新生意模式，创造更大的价值，专门成立了掺烧小组，根据设备特点，逐步摸索非设计煤种掺烧方式，月平均最高掺烧非设计煤达80%以上。第一阶段掺烧原则：分时段分层配煤掺烧配煤方式： 根据机组负荷情况，选择性的间隔上烟煤或无烟煤。1) B、C、D 磨煤机运行时机组负荷大于350MW A 磨煤机上无烟煤。2) A、B、C、D 磨煤机运行时机组负荷大于480MW 时A、B 磨煤机上无烟煤。存在的问题：配煤受制市场条件约束，造成配煤准确性低，非设计煤种掺烧比例不高。1) 需要跟踪了解机组负荷计划。2) 需要详细了解每个煤仓所上煤种及煤仓存煤量。3) 需要跟踪磨煤机组合及上煤方式。4) 煤仓煤种较多不好记忆，且煤仓煤位计不准，容易产生判断失误。造成的影响：由于测算困难，造成运行人员上煤准确度不高，经常出现高负荷时烟煤没有烧完，低负荷时还全国火电600MW 级机组能效对标及竞赛第十五届年会论文集 锅炉篇268没有烧到烟煤等现象，为了避免出现烟煤与无烟煤衔接不好造成锅炉燃烧不稳定，只能提前加烟煤，造成烟煤掺烧过多，无烟煤掺烧较少的现象，该掺烧方式无烟煤掺烧率一般不超过30%。第二阶段掺烧原则：固定分层配煤、炉内混烧配煤方式：四层燃烧器每层对应一台磨煤机两个原煤仓同时上烟煤或无烟煤，烟煤与无烟煤层间隔，如：A 层上无烟煤；B 层上烟煤；C 层上无烟煤；D 层上烟煤。分层掺烧的优点：1) 由于煤仓固定，煤种固定，燃料上煤方便。2) 固定为烟煤的磨煤机对应的B、D 层燃烧不会出现燃烧不好的现象。存在问题：配煤灵活性差，非设计煤掺烧比例低，运行调整手段有限，低负荷A、B、C 磨煤机运行时燃烧不稳定。1) 由于分层掺烧造成的燃烧分层现象，上无烟煤的A、C 层燃烧较不好，上烟煤的B、D 层燃烧较好。2) 机组高负荷运行时由于分层间隔掺烧，四台磨煤机运行时锅炉燃烧稳定，但是低负荷运行时燃烧相对较差。3) A、B、C 磨煤机组合方式时无烟煤掺烧率较高，一般能达到60%以上；但是由于A、C 磨均为无烟煤，锅炉燃烧不稳定，存在安全隐患。4) B、C、D 磨煤机组合方式时由于最上层B 层和最下层D 层均为烟煤，锅炉燃烧稳定，但是三台磨煤机运行只有一台磨煤机掺烧无烟煤，造成无烟煤掺烧率最大只能达到33%。5) 分层掺烧时启停磨煤机对锅炉扰动较大，A、B、C 磨煤机运行启动D 磨煤机时，由于掺烧无烟煤量较大，开启二次风门对上三层燃烧扰动大，易造成锅炉燃烧不稳，主汽温汽压波动。同时启动无烟煤磨煤机时，对应层燃烧不好，磨煤机接带负荷速度较慢，影响机组正常加负荷。6) A、C、D 磨煤机组合方式时锅炉燃烧稳定性差，一般不作为正常磨煤机组合方式。第三阶段掺烧原则：分仓配煤、磨内混掺配煤方式：利用双进双出磨特点，两个煤仓分别配烟煤和无烟煤（或贫瘦煤），让烟煤与无烟煤在磨煤机内部进行混合，同时根据各原煤仓与燃烧器对应位置，保证前墙及后墙四层燃烧器对应煤仓分别上烟煤、无烟煤、烟煤、无烟煤，相互交叉。运行中根据火检情况，通过调整给煤机转速控制配煤比例。（见下图表）全国火电600MW 级机组能效对标及竞赛第十五届年会论文集 锅炉篇269无烟煤 A2 煤仓 A2 给煤机 A 层前墙燃烧器 A 层后墙燃烧器A1 给煤机 A1 煤仓 烟煤烟煤 B2 煤仓 B2 给煤机 B 层前墙燃烧器 B 层后墙燃烧器B1 给煤机 B1 煤仓 无烟煤无烟煤 C1 煤仓 C1 给煤机 C 层前墙燃烧器 C 层后墙燃烧器C2 给煤机 C2 煤仓 烟煤烟煤 D1 煤仓 D1 给煤机 D 层前墙燃烧器 D 层后墙燃烧器D2 给煤机 D2 煤仓 无烟煤分仓掺烧的优点：配煤灵活，便于运行调整，燃烧稳定，非设计煤掺烧比例高。1) 每层燃烧器前后墙分别对应烟煤和无烟煤，避免了全部烟煤燃烧很好或全部无烟煤燃烧不好的现象。2) 前墙或后墙相邻层的燃烧器分别对应烟煤或无烟煤，相互交错，燃烧相互支持。3) 每台磨煤机两台给煤机分别对应烟煤和无烟煤，可以有效在磨煤机内部进行混合。4) 各层燃烧相互支持又相互独立，燃烧调整可以通过调整对应两台给煤机烟煤与无烟煤的比例达到掺烧目的。5) 煤仓上煤相对固定，避免了燃料运行人员频繁换仓及上错煤的问题。6) 由于给煤机调节方便，可以根据机组负荷随时调整无烟煤掺烧比例。7) 磨煤机可以以任意方式组合，避免了分层掺烧不同组合方式下燃烧不好的缺点。同时燃烧稳定性不受机组负荷高低的限制。8) 无烟煤掺烧率较高，可以根据煤场存煤结构及时调整无烟煤掺烧比例，单月平均最高无烟煤掺烧比例可达80%以上。分仓掺烧的缺点：1) 虽然无烟煤与烟煤在磨煤机内部进行了混合，但是混合不均匀，仍出现同一层燃烧器前后墙燃烧不同的现象。2) 由于烟煤与无烟煤煤质不同，造成磨煤机两端磨损程度不一致。全国火电600MW 级机组能效对标及竞赛第十五届年会论文集 锅炉篇2703) 飞灰炉渣可燃物含量偏高。4 燃煤掺烧优化改进4.1 通过技改及优化运行方式，降低飞灰炉渣可燃物含量由于无烟煤掺烧造成飞灰炉渣可燃物含量偏高，我们在输煤系统进行除杂物改造，同时通过采取磨煤机分离器、回粉管定期清理，专人检查验收及部门抽查验收等方法，保证了磨煤机运行过程中分离器折向挡板不堵，回粉管回粉畅通，有效降低了飞灰炉渣可燃物含量。实施效果：时间 飞灰可燃物含量 炉渣可燃物含量第三季度 7.8% 12%第四季度 3.4% 3%4.2 机组停运或启动时配煤掺烧分仓掺烧虽然解决了锅炉正常运行期间各种负荷及磨煤机组合方式下的燃烧稳定性问题，但是在机组停运或启动时，由于运行磨煤机台数逐渐减少或逐渐增多，在磨煤机只有一台或只有两台运行时锅炉燃烧情况很不稳定，因此在机组启动或停运时需要适当进行调整。停机掺烧原则：1) 停机前24 小时根据机组当天负荷情况，C、D 层所有煤仓改上高热值烟煤。2) 停机前24 小时各煤仓煤位控制在60%以下。3) 根据机组停机计划，停机前24 小时开始进行煤仓拉空工作，优先从上到下的顺序进行拉仓，同时根据煤仓存煤量采取少量多次加仓方式，保证给煤机不断煤，同时机组停运时A、B、C 磨煤机煤仓彻底拉空，D 磨煤仓最少一个煤仓彻底拉空或全部拉空。启动掺烧原则：1) 机组启动当天提前12 小时安排各煤仓上煤。2) C、D 磨煤机各煤仓均安排上高热值烟煤。异常情况下启停机阶段掺烧方式：若在机组停运过程中发生锅炉MFT 保护动作，煤仓没有拉空，或D 层原来无烟煤仓改上烟煤后还没有烧到时，在机组启动过程中必须采取恰当的方式保证锅炉燃烧的稳定。1) 启动配煤方式不变，D 层仍上高热值烟煤。2) 启动D 磨煤机机后采取单进双出的磨煤机运行方式。3) 无烟煤侧给煤机采取间断性启动间断性进煤的方式，每次启动3-5 分钟，给煤量控制在10t/h以下，视锅炉燃烧情况可适当延长无烟煤给煤机启动时间，直到烧到烟煤时保持双进双出运行方式。4.3 煤场库存异常紧张时掺烧方式：煤场燃煤库存结构异常，烟煤量偏少，煤炭采购运输受到限制时，需要尽量减少烟煤使用量，全国火电600MW 级机组能效对标及竞赛第十五届年会论文集 锅炉篇271例如2009 年末，我司煤场库存烟煤量不足8000 吨，每日义马烟煤来煤量不足3000 吨，每天计划发电量超过2400 万kwh，煤场存煤结构严重失调，为维持机组长时间连续运行，避免出现因缺少烟煤锅炉灭火停机事故，主要采取以下措施：1) 保持磨煤机不隔层运行。2) 重点选择C 磨煤机烟煤仓上烟煤，A、B 磨煤机全部改上无烟煤或贫瘦