关于掺烧褐煤常见问题的分析

摘要：随着煤炭供应资源的紧张，为降低发电成本，各火力发电企业加强了与市场同步实现转型的经营理念，纷纷积极调整煤种结构，拓宽企业生存空间。

关键词：褐煤 掺烧 分析 措施

中图分类号：TF526+.2文献标识码： A

引言：

目前国内电煤供应关系尚未明确，燃料价格趋势波动较大，电厂运营中燃料成本占电厂经营成本的70%以上。为了提高公司利润空间，国电庄河公司引进了价格相对较低的内蒙古乌拉盖褐煤与平庄褐煤。这两种煤的工业成分分析基本相同：水分32%，灰分11%，挥发份29%，含碳量36%，热值13.92MJ/Kg。 该煤种外观发乌，无光泽，高水分、高挥发份，低热值，易自燃。庄河公司经过掺烧，结合实际运行中出现的一些问题及采取了一些行之有效的相关技术措施，增大了褐煤掺烧力度，同时也确保了机组的安全稳定运行，现做以下简要分析。

1、 锅炉设备概况

本公司选用哈尔滨锅炉厂与三井巴布科克能源公司合作设计、制造的600MW超临界本生直流锅炉。型号：HG—1950/25.4—YM3。一次中间再热、变压运行，带内置式循环泵启动系统，固态排渣、单炉膛平衡通风、п型布置、尾部双烟道、全钢构架悬吊结构。锅炉采用正压直吹式制粉系统，配置六台ZGM113-I型中速辊式磨煤机。燃烧方式采用前后墙对冲燃烧，采用30只低NOx轴向旋流燃烧器，前后墙各15只，分三层对称布置。

2、 褐煤燃烧情况分析

褐煤是煤化程度较低的煤种，它的干燥无灰基挥发份达40%以上，虽然挥发份高有利于着火，但也容易造成烧坏火嘴、火嘴结焦等问题。同时该煤种水分高、灰分大，又不利于燃烧，且中速磨煤机制粉煤粉粒度较大，容易造成不完全燃烧。因此燃用褐煤时锅炉炉膛内平均温度水平较低，容易造成锅炉灭火。为了使煤粉安全稳定燃烧，必须保证炉膛较高的温度水平和良好的炉内空气动力场，保证炉内火焰充满度、煤粉细度及煤粉在炉内的停留时间。又由于褐煤热值偏低，因此在纯烧褐煤时根本达不到锅炉的额定出力。而且褐煤的水分在30%以上，致使磨煤机出力大幅度下降，直接制约锅炉出力。为此在大负荷时必须采用烟煤、褐煤掺烧方式。

3、 我公司掺烧褐煤曾经出现的问题及采取的措施

我公司选用的是直流锅炉，金属热容量小，且设计燃用煤种与褐煤热值偏差较大，在掺烧初期出现过许多问题。比如在加负荷启动一台纯褐煤的磨煤机时，由于磨煤机出口温度低、褐煤水分大，使煤粉着火吸收的热量增大，同时褐煤热值相对太低，降低了进入炉膛燃料的平均热值，使炉膛温度不升高反而有下降现象，直接影响了各炉侧参数的稳定和负荷响应速度。这种情况在大比例掺烧褐煤时尤其明显。例如机组在协调状态下，一台磨煤机带50t/h烟煤,四台磨煤机带200t/h褐煤，负荷450MW。此时进入炉膛燃料的平均热值约3700Kcal/Kg，如果再启动一台褐煤磨煤机加负荷，则将使进入炉膛的燃料平均热值进一步降低而远离3667 Kcal/Kg（DCS设定的燃料热值的最低限），此时就会出现DCS大量增加燃料量，由于褐煤比例大，会导致情况更加恶化。同时在水煤比的作用下，锅炉给水流量随燃料量的增大而大幅度增大，使水冷壁蒸发段后移，中间点温度急剧下降，从而使主汽温急剧下降。由于直流炉循环倍率为1，主汽压力在大量给水流量的推动下，急剧上升，这种情况是非常危险的，必须立即解除给水自动，控制给水流量，调整各磨煤机出力，防止堵磨现象出现。同时严格监视中间点温度变化，及时调整给水流量或燃料量，防止锅炉进入湿态运行。这种情况下机组协调必须退出运行，燃料控制和给水流量控制由人为手动控制。

介于上述情况我们做了如下几方面工作：（1）、将DCS热值修正范围由原来的3667 Kcal/Kg ~5500 Kcal/Kg改为2900 Kcal/Kg ~5500 Kcal/Kg。（2）、在启停磨煤机时，根据启停磨煤机的煤质提前进行热值修正。（3）、及时调整一次风机出力。这样就大大缓解了上述情况的发生虽然还是无法实现纯烧褐煤而达到额定出力，但在额定负荷下的褐煤掺烧率能达到70%，在50%负荷率下实现了全烧褐煤。

4、关于研制褐煤磨煤机出力的问题：

4.1、磨煤机干燥出力不足，出口温度低。随着褐煤掺烧比例的加大，磨煤机出口温度下降明显，当磨煤机全烧褐煤时，给煤量在50t/h(额定出力63t/h)时磨出口温度只有50℃左右（燃用正常设计煤种时为75℃）；这样明显增大了着火热，着火点推迟，着火特性变差。

4.2、如果褐煤掺烧量过大，会使锅炉出力不足，使机组出力受到制约。实践证明，在机组额定出力时，四台纯褐煤磨煤机与两台烟煤磨煤机运行，虽然掺烧率能达到70%，但总煤量达到320t/h以上。

4.3、掺烧褐煤时，炉内温度水平明显降低，体现在中间点温度明显低于燃用烟机时的值。但由于在同等负荷下，煤耗量增大近三分之一，所以烟气量明显增大，体现在对流换热面吸热量增大，烟风系统电耗增大，制粉系统及烟道受热面磨损严重。

4.4、磨制褐煤的磨煤机石子煤斗内容易结焦自燃。

4.5、褐煤挥发份高、燃点低容易发生自燃，如何避免褐煤运输存储过程中的热值损失，防止制粉系统着火爆炸是我们在褐煤掺烧工作的重中之重。

5、掺烧褐煤的措施：

5.1、解决磨煤机出力问题目前看采用烟气回流加热应该是最好的方法。由于我们是正压直吹式制粉系统，需要增加一套耐高温的增压风机系统，投资较大，目前还在研讨中。另一种方式是将回转式空气预热器反转，让烟气先加热一次风再加热二次风，使其取得较高的一次风温来提高磨煤机出口温度。此方案准备在机组检修中实施。现在只是在提高一次风压力、适当开大磨煤机出口分离器挡板，虽然这样增大了煤粉粒度，增大了不完全燃烧损失，同时我们提高磨煤机加载压力，增加磨煤机的研磨出力，还是在有限范围内增加了磨煤机的出力。

5.2、针对褐煤着火热大的特点，对于旋流燃烧器，要调整二次风旋流强度，增大火嘴周围的热回流。同时还要尽量避免褐煤被雨淋水浇，减少水分进入炉膛的吸热量，以最大限度保持磨出口温度较高水平。

5.3、针对炉膛温度水平低，对流受热面吸热大的特点，我们通过调整燃尽风来缓解；并随褐煤掺烧量的增大，增大燃尽风量，用以压低火焰中心，使燃料尽可能保证炉内的燃烧时间，以增加炉内的温度水平并降低了不完全燃烧损失。

5.4、由于褐煤挥发分高，容易自燃。有时会出现褐煤在煤场发生“过火”现象，在运行中会出现锅炉出力突然降低，燃料量快速上升，为此我们采用船煤直接进炉，煤场设专人监测管理，尽量避免褐煤自燃而造成的热值损失。在防止制粉系统着火爆炸方面我们做了更多工作。比如掺烧褐煤的磨煤机运行中出口温度严格限制在60℃以下；启动时采用冷风启动（湿煤除外）；停磨煤机前必须将磨煤机入口风温降至60℃，出口风温降至45℃；停磨煤机后必须对磨煤机进行大风量吹扫，以保证磨煤机内和煤粉管道内不留残粉。如果发现某套制粉系统温度异常，随时可以停止该套制粉系统运行，投入消防蒸汽加以控制。

5.5、掺烧的褐煤磨煤机运行中增加检查排渣频率，严格执行磨煤机渣箱排放制度，至少每两小时排渣一次。有效避免了渣箱积粉自燃现象。

5.6、为了保证炉膛内良好的空气动力场和火焰充满度，必须注意磨煤机运行方式的调整，尽量保证下层磨煤机的运行。我们采用上下层各一台磨煤机磨制烟煤，一台磨制褐煤，中层两台磨煤机磨制褐煤。在无特殊情况时不允许断层燃烧，即中层磨煤机必须保证一台运行中。这样既有效保证了炉内火焰充满度，又在一定程度上有效抑制了大负荷时的不完全燃烧损失。

6、关于磨煤机技改的措施

6.1、技改目的:采取增加磨煤机转速、降低一次风阻力、增大煤粉细度调节范围、缓解部分煤粉结露、团聚等措施，提高磨煤机磨制褐煤出力。

6.2、技改后的磨煤机型号：根据德国Babcock公司MPS磨煤机技术，将磨煤机型号ZGM113G-Ⅰ,改为ZGM113G-Ⅱ（相当于MPS235HP-Ⅱ）。

6.3、技改后技术数据（磨制乌拉盖褐煤）：最大研磨出力提高10%以上；出口温度 ≥54℃（最大出力工况下）；磨盘转速29.51r/min（原磨盘转速26.9r/min）；通风阻力≤5.4KPa；额定功率570～630kW；电动机功率630kW。

6.4、磨煤机技改后，制约磨煤机出力不足的瓶颈迎刃而解，既增大磨煤机出力还保证了煤粉细度。在今后磨煤机大修中，将陆续对磨煤机进行改造。

结束语：通过上述的分析与调整，国电庄河发电公司已掌握了褐煤的基本特性，并总结出一套比较实用的褐煤掺烧经验，既拓宽了企业生存空间，降低发电成本，也确保了机组的安全稳定运行。

参考文献：

1、国电庄河发电公司600MW集控运行规程

2、浙江大学 岑可法 主编《锅炉燃烧试验研究方法》

3、武汉大学 朱主利 主编《锅炉设备及系统》

4、ZGM113G-Ⅱ磨煤机说明书