哈尔滨第三发电厂600MW机组锅炉烟煤掺烧褐煤试验研究

1、哈尔滨第三发电厂600MW机组锅炉烟煤掺烧褐煤试验研究李志强，孙占勇，李 涛，李树臣，李炳旭，金 华，刘玉文，高 原华电能源哈尔滨第三发电厂，哈尔滨市松北区三电街1号 150024摘要：哈三电厂600MW机组锅炉燃用设计煤种为鹤岗烟煤，由于煤炭市场的供应形势紧张，烟煤掺烧褐煤已经成为大趋势。褐煤具有挥发分高，水分高的特点，对制粉系统和锅炉的安全经济运行产生很大影响，通过实际掺烧试验，确定掺烧褐煤的安全比例。关键词：锅炉 制粉系统 掺烧 褐煤 安全比例1 前言哈尔滨第三发电厂总装机容量1600MW，一期国产两台200MW燃煤机组，二期为两台引进美国西屋公司技术国产化的600MW燃煤机组。随着一次

2、能源供应形势的变化，可开采的不可再生能源的短缺，迫使能源消耗企业重新审视发展方向，寻求新形势下的新发展。哈三电厂为适应新形势，加大了设备改造力度，深挖潜能，从节能降耗这一思路出发，调整生产布局，有针对性的开展工作，褐煤掺烧就是其中的一项，它不但使燃料成本降低，也为燃用烟煤的锅炉选用其他煤种的实际应用起到示范作用，同时在燃烧 的可靠性、经济性方面积累了经验。2 主要设备参数及现状哈三电厂二期工程600MW机组锅炉是采用美国CE公司引进技术设计、由哈尔滨锅炉厂生产的HG2008/18.2YM2型锅炉。该型锅炉为亚临界压力、一次中间再热、强制循环汽包炉，锅炉设计燃料为鹤岗烟煤（掺入部分双鸭山烟煤），

3、采用平衡通风，四角双切圆悬浮燃烧，配有正压直吹式制粉系统，摆动式燃烧器。锅炉以MCR工况为主要设计参数，在机组电负荷为653.5MW时，锅炉的最大连续蒸发量为2008t/h。MCR工况即在汽机主调速汽门全开，且超压5%时的工况。2.1锅炉容量及主要参数2.1.1 最大连续负荷工况（MCR工况） 过热蒸汽流量t/h2008过热蒸汽出口压力MPa18.29过热蒸汽出口温度540.6再热蒸汽流量t/h1634再热蒸汽进口压力MPa3.87再热蒸汽出口压力MPa3.64再热蒸汽进口温度315再热蒸汽出口温度540.6给水温度278.32.1.2 额定负荷工况 (TRL工况)过热蒸汽流量t/h1815.

4、3过热蒸汽出口压力MPa17.31过热蒸汽出口温度540.6再热蒸汽流量t/h1496再热蒸汽进口压力MPa3.49再热蒸汽出口压力MPa3.31再热蒸汽进口温度313.3再热蒸汽出口温度540.6给水温度272.22.2 锅炉主要设计特点(1)锅炉为单炉膛四角布置摆动式燃烧器，双圆切向燃烧，配有正压直吹式制粉系统，RP1003型中速磨煤机六台，每台磨煤机配一层煤粉喷嘴，燃烧器可以上下摆动。每只燃烧器共有15层风室和29个喷嘴，一次风喷嘴可上下摆动±27°，二次风喷嘴可上下摆动±30°，顶部风喷嘴可向上摆动30°，向下5°，用以调节再

5、热汽温，并设有上二次风作为减少NOx生成物的一种措施。所有煤粉喷嘴设有周界风，并有挡板控制风量，以保证稳定高效的燃烧。(2)锅炉为型布置，紧身封闭型，炉膛断面尺寸为18542×16432mm(宽×深)，宽深比为1.128：1，炉顶为平顶结构，并配以后墙上部的折焰角来改善炉内气流的流动。正常运行时炉膛为负压，当停炉时为微正压。锅炉在MCR工况下，炉膛设计截面热负荷为5.6×10 3kW/ m2，容积热负荷为99.4kW/ m3。2.3 设计燃料锅炉设计煤质数据见表1。表 锅炉设计煤质数据项 目单 位设计煤种校核煤种I校核煤种II1.收到基低位发热量 Qnet.arK

6、J/kg205251903825645Kcal/kg4902433158312.工业分析全水份Mt%8.8812.357.43干燥无灰基挥发份 Vdaf%35.9320.8729.33收到基灰份 Aar%28.1034.0217.73收到基碳 Car%52.9945.3362.91收到基氢 Har%3.632.634.62收到基氧 Oar%5.705.126.58收到基氮 Nar%0.570.430.67收到基硫 Sar%0.130.120.163.可磨性指数HGI哈氏72.66614.灰熔融性灰变形温度DT1110灰软化温度ST1300半球温度HT1400流动温度FT2.4 锅炉原始计算数据

7、表设计锅炉性能计算数据见表2.表2 锅炉性能计算数据表名 称单位负 荷 工 况MCRTRL70%MCR30%MCR主蒸汽流量t/h20081815.31405.7602.3主蒸汽出口压力MPa18.2917.3117.0016.74主蒸汽出口温度540.6540.6540.6507.2给水压力MPa20.1118.8518.0417.07给水温度 278.3272.2257.3211.1再热蒸汽流量t/h163414961192.5519.4再热蒸汽出口压力MPa3.643.312.541.10再热蒸汽出口温度540.6540.6540.6463.9再热蒸汽进口压力MPa3.873.492.6

8、91.16再热蒸汽进口温度315313.3295.6265.3空气预热器进口烟气温度366.1357.2342.2265排烟温度（修正前）135132.2121.788.3排烟温度（修正后）126123112.278.3预热器一次风进口温度26.126.126.123.9预热器二次风进口温度22.822.822.822.8预热器出口一次风温度316.7312.2299.4245预热器出口二次风温度326.1320.6306.7246.7环境温度20202020总燃煤量t/h275.4253.0204.486.29锅炉计算效率(按低位发热值)%92.0892.0592.0893.9过量空气系数/

9、1.251.251.371.302.5 实际运行情况 哈三电厂#4锅炉自投产以来，经过不同负荷的长期运行和最大、最小负荷的检验，能够安全稳定运行，各项指标已达到或接近设计值，可以确定，燃用烟煤期间锅炉燃烧稳定，控制系统运行可靠。3褐煤的特性及对锅炉燃烧的影响3.1掺烧褐煤的煤质特性现场试烧前，在内蒙古大雁一矿、大雁二矿、大雁三矿和宝日希勒矿现场采集了各矿有代表性的煤质，运至哈尔滨进行试验室煤质分析试验。化验结果见表3。表3 褐煤的煤质特性分析煤源名称大雁一矿大雁二矿大雁三矿宝日希勒矿1.收到基低位发热量 Qnet.arKJ/kg161001792013710155702.工业分析全水份 Mt%

10、32.628.433.232.9空气干燥基水份Mad%9.156.969.738.82干燥无灰基挥发份 Vdaf%46.6946.3246.9844.56收到基灰份 Aar%7.177.9014.459.18收到基碳 Car%43.9047.7737.2843.08收到基氢 Har%3.003.4211.242.69收到基氧 Oar%12.3011.3111.2411.22收到基氮 Nar%0.800.990.700.52收到基硫 Sar%0.230.200.210.413.灰熔融性灰变形温度DT1138116012811176灰软化温度ST1155126513051188半球温度HT1160

11、132513151192流动温度FT1215140013401240表4设计煤、入炉烟煤及入炉褐煤煤质特性分析数据对照表项目单位设计烟煤入炉烟煤入炉褐煤收到基低位发热量 Qnet.arKJ/kg2052518729.816823全水份 Mt%8.888.825.55干燥无灰基挥发份 Vdaf%35.9341.2645.92收到基灰份 Aar%28.1031.637.39收到基硫 Sar%0.130.130.12灰变形温度DT11101160灰软化温度ST13001265半球温度HT14001325流动温度FT1400为更直观的比较各煤种特性，我们将表4中的主要参数对比结果制成对比图见图2，由图

12、2可见：与设计煤、入炉烟煤相比较，入炉褐煤的挥发分与全水分均明显偏高，而发热量低。入炉褐煤的全水近3倍于设计值、入炉烟煤，干燥无灰基挥发分是设计值的1.27倍。图2 入炉褐煤煤质参数与设计煤、入炉烟煤比较3.2掺烧方式哈三电厂二期煤场最初设计时未设计混煤功能，场地面积不具备混煤条件，本实验中，利用现有的两套堆取料机及原煤输送皮带分别输送烟煤和褐煤进行混配。根据以上情况，采取入炉煤上煤过程按不同比例预混的方式进行混煤即烟煤和褐煤分别堆放，按不同比例在上煤过程中进行混合，以取得较为稳定的混合比。3.3掺烧褐煤对锅炉影响依据以上煤质取样化验结果，按预选定几种烟煤、褐煤掺烧比例和锅炉负荷采用锅炉热力计

13、算程序进行综合计算，结果如下：在保证锅炉机组带600MW电负荷，锅炉满出力运行的前提下，锅炉本体最多能够掺烧20%褐煤，但这种运行工况下燃料耗量，总风量，烟气量增加较多，从燃烧调整角度来说，可以通过合理调整燃烧器摆角适当控制炉膛出口烟温及再热蒸汽温度，但由于锅炉炉膛主燃烧区烟温较高，并且掺烧褐煤的灰熔点温度较低、结渣性较强，易产生炉内结焦。通过热力计算发现在掺烧20%以上褐煤时，锅炉燃料总量增大，烟气量增大，对流受热面区域烟气流速提高，对流受热面传热量增大，容易引起过热器、再热器超温，运行中必将加大锅炉喷水量，另外受热面磨损加快问题也会显现出来。主要计算参数对比见表5。表5 燃用原设计煤种和掺

14、烧20%褐煤计算结果汇总煤种原设计煤质掺烧20%褐煤项目单位结果结果燃煤量t278.3288.6总风量kg/h24055522445763总烟气量kg/h26019292674516下炉膛出口烟温°C13741370炉膛出口烟温°C11291126喷嘴投运层数层2615炉膛截面热负荷103kW/m25.65.62炉膛容积热负荷kW/m399.499.43过热器一级喷水量t/h026过热器二级喷水量t/h013再热器喷水量t/h06通过热力计算我们发现，当掺烧褐煤比例在20%时，混煤成分及相关计算结果同原锅炉设计时最差的校核煤质计算结果接近，如混煤均匀以及运行方式调整得当，锅

15、炉可以在较经济的工况下运行且不影响出力及稳定性，而当混煤比例大于20%时，由于褐煤水分含量较大，对制粉系统干燥出力及锅炉本体燃烧系统影响会更大，不能满足锅炉带满负荷稳定运行的要求。原煤含水量偏大时，煤的粘度就越大，煤粒与煤粒间及煤粒与原煤仓煤斗壁面粘结就越紧密，煤的流动性相对来说就越差，制粉系统中堵煤和积煤的概率就越大。而存积过久的积煤会发生缓慢氧化反应，造成热量的积存，使温度逐渐升高，最后发生自行着火的现象，即是所谓的煤粉自燃现象。这个现象较易发生在系统死角或水平管道处，因为这些地方的煤粉的流动性差或不流动，当这些位置环境温度和氧量一旦达到一定的条件，就有可能产生煤粉自燃和制粉系统爆炸现象，

16、危及设备和人身安全。另外，原煤含水量高时，热风温度及制粉系统通风量一定时，磨煤机出口温度因干燥能力不足而下降。受到系统通风量的限制，单一的开大热风调节门效果不明显，最后势必要降低给煤机的出力，来保证磨煤机的出口温度，从而增加了制粉单耗，锅炉的出力受到限制。煤中水份过大时会使煤中的可燃物质相对减少，燃料的热值降低，当煤燃烧时，水份蒸发不但要吸收热量，还会使得烟气体积流量增大，这不但会使单位燃料锅炉炉膛的辐射吸热量减少，对流受热面的对流吸热量增大，使得锅炉的辐射吸热与对流吸热比例失衡。这只是针对锅炉本体热力计算的分析结果，影响掺烧褐煤可行性的其他因素，诸如褐煤结渣性较强而可能制约机组稳定运行问题、

17、制粉系统干燥出力不足问题、热风温度偏低问题、机组排渣方式可能制约掺烧褐煤稳定运行等问题，这些因素只有在现场实际中加以分析确认。4 现场试验比较4.1 掺烧试验主要在哈尔滨第三发电厂#4炉上进行，从2009年5月6日开始，至5月26日结束，共进行掺烧试验20天。试验期间#4机组日平均负荷在70%以上（白天基本保持额定负荷）。为与锅炉设备历史运行工况作对比，试烧期间，除考虑到设备安全的要求外，机组运行参数不做较大调整。掺烧试验用煤：烟煤为国矿烟煤，收到基低位发热量 Qnet.ar=41004700 kCal/kg；褐煤为内蒙古大雁二矿褐煤，入炉煤收到基低位发热量 Qnet.ar=4023 kCal

18、/kg。详细试验过程见表6。5月67日#4炉掺烧试验前对比试验， 5月8日#4炉掺烧试验前准备，B磨上褐煤，主要试验工况如下：#4炉掺烧试验前全部燃用烟煤基准工况试验额定负荷2天；#4炉B磨掺烧25%褐煤占总量5% 试验额定负荷10天；#4炉B磨掺烧50%褐煤占总量10% 试验额定负荷4天；#4炉B磨、E 磨各掺烧25%褐煤占总量10% 试验额定负荷2.5天；表6 试验过程列表日期（2009）工况参数情况主要问题记录5.65.7#4炉掺烧试验前对比试验。额定负荷全部燃用烟煤400600MW锅炉汽温、汽压正常，再热汽温偏差30501、热风温度偏低，为260左右，低于设计值50左右；2、排烟温度略

19、低于设计值35。5.8#4炉掺烧试验前准备，B磨上褐煤机组正常运行5.95.11（3天）在#4炉B磨掺烧25%，总量5%520600MW锅炉汽温、汽压正常，再热汽温提高，偏差改善，燃烧器摆角下摆10。B磨出力由60t/h左右,降至40 t/h左右；渣量大，渣块较多，排渣时间，原来5060分钟，现在7080分钟；总给煤量增大510 t/h。5.135.17（5天）#4炉在B磨掺烧25%，总量5%。520600MW，锅炉汽温、汽压正常B磨出力由50t/h左右,降至38 t/h左右；渣量大，渣块较多，排渣时间，原来5060分钟，现在7080分钟；给煤量增大510t/h。5.185.19（2天）#4炉

20、同时在B磨掺烧25%，总量5%；同上同上5.205.23（4天）#4炉同时在B磨掺烧50%，总量10%；600MW，锅炉汽温、汽压正常1、B磨出力由60t/h左右,降至40 t/h左右；2、B磨出现两次石子煤量大堵塞，停磨、停风清理；3、22日前夜冷灰斗有大焦块堵塞，反冲处理；4、给煤量增大1012t/h。5.245.26（2.5天）#4炉在B磨和E磨各掺烧25%，总量10%；#4炉24日下午600MW时，锅炉再热汽温不足（520）；25日下午620MW时，锅炉再热汽温升至530锅炉额定负荷时再热汽温不足（520）；B磨和E磨出力由60t/h左右,降至40 t/h左右；给煤量增大1012t/h

21、；#4炉25日夜冷灰斗有大焦块堵塞，反冲处理，26日15点发现#4炉冷灰斗处结焦。4.2 采取的主要调整手段掺褐煤的磨煤机，一次风量开到最大，原来7080km3/h，现为90100 km3/h，保证一次风速大于25m/s。为防止燃烧器喷口及燃烧器区域结焦，周界风较原来开大20%。为防止过热器及再热器超温，采用下五层燃烧器为主运行，下部燃烧器给煤量略大，相应的二次风风量也需要开大，那么二次风整体配风方式为：下层二次风量最多，往上依次减少呈正三角形趋势。为防止过热器及再热器超温，燃烧器摆角适当下摆。空气预热器入口氧量控制在36%范围。为保证安全运行，为预防制粉系统出现爆炸事故，按以下数据控制掺褐煤

22、的磨煤机参数：掺褐煤的磨煤机出口温度控制在6065左右（烟煤磨煤机为7580）；掺褐煤的磨煤机内煤粉浓度维持较低的水平，相应风煤比在2.0以上（烟煤1.31.5）；褐煤的煤粉细度为R90 =3638%（烟煤28%）。4.3磨煤机出力的变化掺烧褐煤后，由于热风温度为260左右，低于设计值50以上，而褐煤水分偏大，是烟煤的3.2倍，受干燥出力的影响情况如下：#4炉在B磨原煤斗中掺入25%的褐煤后（占锅炉燃煤量的5%），B磨出力由原来的62t/h降至40t/h，出力下降了35.5%；B磨中掺入50%的褐煤后（占锅炉燃煤量的10%），出力进一步下降，B磨给煤量一度降至36t/h。整个制粉系统出力下降后

23、受总煤量的制约，机组满负荷运行时需要六台磨同时投入运行。#4炉B磨在不同掺混比例下的给煤量、风量及出口温度变化见图4。图3 B磨给煤量、风量及出口温度变化趋势图表7记录了#4炉B磨磨制不同掺混比例的褐煤后出力的变化情况。需要指出的是，由于试验后期褐煤水分的自然蒸发，试验时入磨褐煤水分已经散失一部分，磨制高水分褐煤，磨煤机出力的下降将更明显些。表7 磨煤机煤种切换前后主要制粉系统参数名称单位燃用烟煤B磨掺烧25%(占总量5%）B磨掺烧50%(占总量10%）给煤量t/h624036电流A433635风量km3/h809296出口温度776062出口压力kPa2.352.482.33入口温度2402

24、33230加载压力MPa6.15.25磨碗差压kPa3.663.743.22冷风门%000热风门%100100100石子煤热值kCal/kg80012001300煤粉细度R90%2836384.4制粉系统的调整磨制褐煤时，适当提高磨入口风量，一方面可以提高制粉系统干燥出力，另一方面，降低了磨内煤粉浓度，可以有效地避免煤粉在一次风管内沉积爆炸。同时也增强了一次风煤粉气流的刚度，可有利于预防燃烧器喷口烧损。#4炉B磨掺烧褐煤后，出口温度控制在6065，风量不低于90 km3/h，以保证一次风速不低于25m/s。试验时我们进行了各只一次风粉管道一次风速的调平工作。不同工况下的一次风速、风量实测计算结

25、果见表8，相应的趋势变化分别见图5、图6。从图表中可以看到，经本次试验调平后，B磨各一次风管风速及风量分布基本是均衡的。图4 实测#4炉B磨一次风速调平后分布示意图图5 实测#4炉B磨一次风量调平后分布示意图表8 #4炉B磨出口一次风速列表工况项 目单位一次风管位置#1管#2管#3管#4管在B磨掺入25%褐煤（占锅炉燃煤量的5%）一次风动压mmH2O55.30450.03348.36451.555一次风速 m/s26.825.52525.9一次风量km3/h24.5723.3722.9823.72在B磨掺入50%褐煤（占锅炉燃煤量的10%）一次风动压mmH2O58.83150.94551.89

26、954.886一次风速 m/s27.225.325.526.2一次风量km3/h24.9223.1923.3624.03在现有设备不改动的情况下，推荐制粉系统主要运行参数如下：煤种磨入口风温磨出口风温风煤比（实测结果）烟煤26070801.31.5掺褐煤混煤2606065>2.04.5石子煤排放量表9为不同工况下，实测的石子煤排量及石子煤发热值化验结果。掺烧褐煤后石子煤排量明显增大，燃用烟煤时正常10车/天，掺烧褐煤后现在平均25车/天，最大量28车/天(每车2吨)；由于掺烧褐煤的磨煤机需要风量较大，在总风量相对稳定的情况下,其他磨煤机一次风量相应减少，造成石子煤带粉较多,发热值较高，燃

27、用烟煤时石子煤发热值为500600kCal/h，掺烧褐煤后B磨为1300kCal/h，其他磨为500900kCal/h。由图7可明显看出：随着掺烧褐煤比例的加大，石子煤排量、石子煤热值明显增大的变化趋势。表9 石子煤排量及石子煤热值化验结果名称单位掺烧前B磨掺烧25%（占总量5%）B磨掺烧50%（占总量10%）给煤量t/h624036风量km3/h809296加载压力MPa6.15.25磨碗差压kPa3.663.743.22石子煤量t/h0.840.981.05石子煤热值kCal/kg80012001300煤粉细度R90%283638图6 石子煤排量、石子煤热值变化趋势图5 实测计算5.1机组

28、运行的适应性表10 试烧期间典型工况机组主要运行参数工况无掺烧对比试验掺烧总煤量5%褐煤掺烧总煤量10%褐煤掺褐煤磨煤机-B磨B磨B磨E磨名称单位数据负荷 MW596595603550595主汽压力 MPa 16.6516.616.616.6116.5主汽流量t/h18261824183217651823总风量(与风机额定风量比值)%6464686266总煤量t/h291295302304300真空kPa94.694.693.994.293.3给水温度 272272274269274一次风母管压力kPa7.18.17.98.28.5空预器 入口烟温A侧 326327326328331B侧 32

29、8329327329332排烟温度 A 126125127128129B 128128130132132空预器 入口氧量A侧 %3.43.343.84.1B侧 %3.43.443.84一次冷风温度 24243036382323293536一次热风温度 260260263264270263263267265273送风冷风温度 14142126301414202731送风热风温度 281281285287290282283287288287再热器入口汽温313313318311317A侧再热器出口汽温538540535536535B侧再热器出口汽温529536539538532再热汽减温水量t/h

30、04356分隔屏入口汽温384387384385384一级减温水量t/h3335262310A侧过热器出口汽温540540540538539A侧过热汽减温水量t/h3637223028B侧过热器出口汽温539540540540533B侧过热汽减温水量t/h021860燃烧器摆角度0-10-10-10-10飞灰含碳量%1.501.942.062.072.08大渣含碳量%1.722.012.132.152.12由表10数据可见，试验期间，掺烧比例为5和10时，均可达到锅炉额定负荷，性能参数无较大偏离。在少量掺烧褐煤的情况下，机组主蒸汽与再热蒸汽参数正常，其它运行参数也无明显变化。各主要运行参数变化

31、如下：过热汽温、主汽压力及再热蒸汽压力正常，较燃用烟煤时变化不大；原再热汽温略低及偏差大现象明显改善，再热器减温水原来为0，掺烧试验期间为510t/h，为减少喷水将燃烧器下摆至10度位置，效果较明显。飞灰及大渣含碳量较燃用烟煤时略高。飞灰含碳量平均值2.04%（烟煤1.5%）；大渣含碳量平均值2.1%（烟煤1.72%）。排烟温度提高了2 3左右。一次风母管压力设计为7kPa,现在约为88.5 kPa，增大了一次风机电耗。末级再热器编号610管段和分隔屏编号222管段设计最高温度分别为614和495，临界运行，有超温趋势。由于褐煤水分高，对单磨干燥出力影响较大，不推荐采用分磨掺烧的方式燃用。5.

32、2炉膛温度场、管屏温度测试结果#4炉各掺烧比例额定负荷工况炉膛温度场测试结果（平均值）见表11，掺烧褐煤后炉膛温度场水平与烟煤基准工况相比各对应点数值及平均水平都略低些，分布趋势一致，实测中，炉膛火焰中心最高温度达到1410，已经超过褐煤的灰熔点温度（1265），炉膛已经具备结焦的条件。由炉膛温度分布图8可见，掺烧褐煤后燃烧器区域的燃烧火焰中心下移，加上褐煤的结渣性强，燃烧器区域的结渣概率有增加的趋势。锅炉管屏温度见表12。从管屏温度分布来看，掺烧褐煤后，在燃烧器摆角下摆11度的情况下，再热器管屏最高温度达到612，与报警温度614仅差2。表11 #4炉各掺烧比例额定负荷工况炉膛温度场（）位

33、置工况无掺烧对比试验掺烧总煤量5%褐煤掺烧总煤量10%褐煤54米处分隔屏前墙人孔最高温度116811221113平均值1143.51056108844米处炉膛中部最高温度135613101321平均值1337.81287128136米处喷燃器上层最高温度142114071410平均值13721358134429米处D、C喷口最高温度128512861295平均值12801260128525米处B、A喷口最高温度132113171358平均值130112551326图7 炉膛温度分布图表12 管屏温度变化温度点掺烧试验前掺烧5%褐煤掺烧10%褐煤分 隔 屏1245845

34、64713、24604624894、24554524585、24314304406、2440445441末 级 再 热 器55、1053553753058、1055255055061、1057657758864、1061061260867、106106086025.3炉膛热负荷情况在新设计燃用褐煤锅炉时，为了防止结焦，一般都要选取较小的炉膛截面热负荷及较小的炉膛容积热负荷。哈三#4锅炉设计燃用烟煤，掺烧褐煤的实际运行工况下炉膛截面热负荷及炉膛容积热负荷大于新设计纯粹燃用褐煤锅炉的上述热负荷指标设计值，易出现炉膛及燃烧器区域结焦。而哈三#4锅炉设计时，炉膛截面热负荷及容积热负荷选取的又较大，掺烧

35、褐煤后，更加易产生结焦，具体分析如下：根据中华人民共和国电力行业标准DL/T 831-2002大容量煤粉燃烧锅炉炉膛选型导则对600MW电功率容量级锅炉特征参数选值的推荐范围（引用标准）：在燃烧烟煤时，膛截面热负荷qF (MCR工况)，可用值为4.25.1MW/m2，炉膛容积热负荷qV (MCR工况)上限值为85100kW/m3，h1（最上层煤粉喷口至折焰角尖端的铅直距离）下限值为1821m。在燃烧褐煤时，qF(MCR工况)可用值为4.05.0MW/m2，qV(MCR)上限值为6880KW/m3， h1下限值为2226m。哈三电厂#4锅炉最大连续出力工况设计值qF(MCR)为5.6MW/m2，

36、qV(MCR)为99.4KW/m3， h1为20.116m，均为燃烧烟煤锅炉可选范围的上限值，而与燃烧褐煤锅炉的可选范围相比，选用值就更高了，所以当掺烧褐煤时就容易产生炉内结焦和受热面局部结渣问题。以24日掺烧10%褐煤锅炉带额定负荷试验为例：经计算在锅炉接近额定负荷情况下qF(90%MCR)为5.17MW/m2，qV(90%MCR)为91.8KW/m3。与原设计锅炉额定负荷时qF(90%MCR)为5.13MW/m2，qV(90%MCR)为91.3KW/m3数据接近，通过同导则推荐值对比，与褐煤推荐值相差较大，超出了600MW褐煤锅炉设计导则推荐范围，此工况下掺烧褐煤结焦情况较为严重。截面热负

37、荷、炉膛容积热负荷比较见表13。表13 炉膛容积热负荷、截面热负荷比较列表项目600MW烟煤锅炉设计导则推荐范围600MW褐煤锅炉设计导则推荐范围哈三#4锅炉MCR烟煤设计值哈三#4锅炉90%MCR烟煤设计值试验计算值（24日掺烧10%褐煤）蒸发量（吨）20081815.41835qF (MW/m2）4.25.14.05.05.65.135.17qV （KW/m3）85100688099.491.391.8h1 （m）1821222620.11620.11620.1165.4灰渣特性综合判别试验掺烧的大雁二矿褐煤及烟煤掺10%褐煤的入炉混煤灰熔融性化验结果见表14：表14 混煤及褐煤的灰特性化

38、验分析数据项目单位烟煤掺10%褐煤入炉混煤入炉大雁二矿褐煤.灰熔融性灰变形温度DT12271160灰软化温度ST13191265半球温度HT13351325流动温度FT13991400灰分析SiO2%61.86Al2O3%14.83Fe2O3%3.43CaO%6.92MgO%1.22SO3%1.80TiO2%1.24K2O%1.38Na2O%1.20P2O5%0.09结渣特性判别计算结果见表15。依据烟煤掺10%褐煤灰熔融性及入炉大雁二矿褐煤灰渣成分化验分析结果，利用煤质结渣特性综合判别分析专家系统计算褐煤及10%褐煤混煤的判别结果为：按结渣特性判别(1)灰熔点常规分析法，属结渣中等。按结渣特

39、性判别(2)灰成分综合指数法，属结渣中等偏重。表15 结渣特性判别计算列表结渣特性判别(1) 常规分析法序号判别条件判别界限1ST<1260结渣严重2ST=12601390结渣中等3ST>1390结渣轻微结果11319（混煤）结渣中等结果21265（大雁二矿褐煤）结渣中等偏重结渣特性判别(2)灰成分综合指数法R=1.24B/A+0.28SiO2/AL2O3-0.0023ST-0.019G+5.4 B/A=(CaO+MgO+Fe2O3+Na2O+K2O)/(SiO2+AL2O3+TiO2) G=100SiO2/(SiO2+Fe2O3+CaO+MgO)序号判别条件判别界限1R<1

40、.5结渣轻微21.5<R<1.75结渣中偏轻31.75<R<2.25结渣中等42.25<R<2.5结渣中偏重5R>2.5结渣严重结果2.283结渣中偏重5.5锅炉效率表16为#4炉试验期间的效率测试与计算结果。褐 煤 掺 烧 比 例0%5%10%名 称符号单位结果结果结果机组负荷PMW596603595收到基低位发热量Qnet,arkJ/kg18729.818634.518539.3锅炉蒸发量Dt/h182618321823炉渣含碳量Clz%1.722.072.15飞灰含碳量Cfh%1.52.062.08空气预热器出口平均氧量O2%5.086.466.

41、02空气预热器出口平均一氧化碳浓度CO%0.00500.00400.0020理论空气量V0m3/kg5.4875.1385.158空气预热器出口平均烟气温度py127128.5130排烟热损失q2%5.996.065.90气体未完全燃烧热损失q3%0.0020.040.02固体未完全燃烧热损失q4%0.831.121.21散热损失q5%0.360.350.36灰渣物理热损失q6%000锅炉效率%92.8292.4392.51空气预热器入口烟温'ky327328330进风温度修正排烟温度b'py127122.49127.64修正后烟气所含水蒸气显热Q2b.H2OkJ/kg0.41

42、0.400.42修正后排烟热损失百分率q2b%5.485.905.77修正后锅炉热效率b%93.3392.5992.65表16 锅炉效率计算结果表15的效率测试与计算结果显示，#4炉燃用烟煤以及掺烧部分褐煤锅炉效率差别不大，均在93%左右，掺烧褐煤后略有下降趋势。图8 褐煤掺烧比例对锅炉效率的影响6 分析与建议通过实际掺烧褐煤后，锅炉热效率均在设计值92.08%以上，但与燃用烟煤相比略有下降，这是因为排烟温度有所升高，同时灰渣含碳量稍有增大，掺烧褐煤后，排烟温度升高2左右，飞灰含碳量增加0.5个百分点，大渣含碳量增加0.4个百分点，说明煤粉在炉膛燃尽效果不好，所以，在保证喷口燃烧段合理的前提下，应控制煤粉细度，避免煤粉过粗（掺烧褐煤的磨煤机出口煤粉细度R90控制在3638%）。大雁二矿褐煤属于低灰分、高水分、低热值、低灰熔点、高挥发分