300MW贫煤锅炉改烧烟煤技术改造

【摘要】随着煤炭价格的不断上涨，为降低发电成本，保证有足够的电煤供应，电厂纷纷开始寻找低价位煤种，而目前国内电煤市场主要的煤种供应量较多的为烟煤，为了增强锅炉对烟煤的适应能力，拓宽电厂煤源，湛江电厂决定把300MW贫煤无烟煤锅炉彻底改造为烧烟煤锅炉，同时结合机组增容改造至330MW项目，在锅炉本体和辅助系统实施相应改造。本文介绍了在不改变汽水系统和炉膛结构的情况下，将原有设计1025t/h烧贫煤和无烟煤锅炉改为燃用高挥发份烟煤锅炉进行改造技术，并通过改造前后的锅炉性能参数，表明改造后的锅炉满足运行的安全性、经济性和稳定性，达到节能减排，优化供煤结构的目的。

【关键词】贫煤；烟煤；锅炉；改造

1、概述

湛江电厂二期#4机组锅炉是东方锅炉设计制造的型号为DG1025/18.2-II（5）型亚临界压力、一次中间再热、自然循环、单炉膛、固态排渣、全钢架悬吊结构露天布置、平衡通风、尾部双烟道燃煤汽包炉。锅炉改造前采用钢球磨中间仓储式制粉系统，配套MTZ3570钢球磨4台，制粉乏气经排粉机送入锅炉对角的两个三次风喷口。制粉系统的干燥剂为热风+再循环剂乏气。燃烧器为四角布置直流式，炉膛中心采用双假想切圆，切圆直径分别为Φ600mm与Φ800mm。每角燃烧器由8层二次风喷口、4层具有稳燃作用的多功能船形一次风喷口和两层三次风喷口组成。过热蒸汽气温调节采用三级喷水减温，再热蒸汽温度调节采用烟气挡板和喷水（微调）相结合。

锅炉原设计煤种为晋东南无烟煤和贫煤各半的混煤，改造后设计煤种为平三煤，改造校核煤种为I为50%平三煤+50%印尼煤，改造校核煤种II为50%平三煤+50%神混三煤。

拟改烧的烟煤相比原设计混煤，干燥无灰基挥发分高达43%，由于燃用烟煤挥发分析出温度、着火温度较低，易燃烧，制粉系统容易发生着火和爆炸，而且改烧烟煤后，要求风率、风温、风速、煤粉细度、着火条件都发生改变，因此湛江电力有限公司于2008年在不改造燃烧器和锅炉本体条件下，通过加装冷风旁路门和运行调整的方式来开展试烧烟煤实践【1】，但是对于改烧烟煤与设计煤种差异较大时，对锅炉的制粉系统、燃烧器和水冷壁等设备造成很大影响，需要多种措施保证运行安全性的问题，限制了锅炉燃用高挥发份、低热值烟煤的能力，所以应燃烧器、制粉系统、辅助系统等需要进行相应改造，以适应高挥发分、低发热量烟煤的燃烧。

2、锅炉设备改造

将原有设计烧贫煤和无烟煤的锅炉，在不改变汽水系统和炉膛结构的情况下，改为燃用高挥发份烟煤，在经过研究分析，决定对以下系统设备进行改造。

2.1制粉系统的改造

将目前的钢球磨中储式热风送粉系统改为中速磨煤机正压冷一次风机直吹式制粉系统，设计为4台运行1台备用，磨煤机型号为MPS170-HP-II。

改造后的正压直吹式制粉系统，原煤通过具有密封性好，计量精度高，可以自动调节的电子称重皮带给煤机输送到磨煤机，进行碾磨和干燥后，由一次风带入磨煤机出口的静态分离器进行分离，细度合格的煤粉由4根一次风管送入同一层对应的4个燃烧器，进入炉膛燃烧，不合格的煤粉又返回磨煤机继续进行碾磨，而不易磨碎的杂物排到石子煤箱。每台磨煤机分别对应1层燃烧器，送粉管道上装设有可调缩孔，保证煤粉的均匀分配。制粉系统的干燥剂由2台一次风机提供，分为2路，一路经空气预热器加热后的热一次风，另一路为冷一次风。通过磨煤机入口前热一次风调节风门和冷一次风调节风门共同调整磨煤机出口温度和干燥剂的流量。磨煤机入口前风管道上装设有风量测量装置，用来测量一次风量以便于风煤比调节。锅炉在冷炉启动时，在与第一层燃烧器对应的磨煤机进口热风管道上设置一蒸汽加热器，用以加热一次风，蒸汽来自辅助蒸汽母管，保证磨煤机出口一次风粉混合物的温度，在磨煤机入口风道上加装自启闭式安全门用以防爆。

系统中设2台密封风机，1台运行，1台备用，用于对正压制粉系统的设备密封，防止煤粉外泄。密封风机采用离心式，风机入口空气从一次风机出口压力冷一次风引来。

2.2燃烧系统改造

炉膛中心的两个假想切圆直径改为Φ669mm和Φ720mm；燃烧器中心线与背火侧水冷壁的夹角由原设计的41.724°和43.742°改为41.5°和44°。

每角燃烧器由原分为上、下两组改为上、中、下三组。下组喷口的布置型式为2-1（微油）-2-1-2（轻油）-1-2，中组喷口的布置型式为2-1-2-1-2，上组布置两层燃尽风喷口。总共5层一次风，4运1备，每组中的一次风喷口间距均为1500mm，最下层一次风喷口标高不变，燃尽风喷口到最上层一次风喷口的平均距离为～4500mm。

燃烧系统种的燃烧器（除第一层）更换为水平浓淡燃烧器，并增加或改动部分调节风门执行机构。煤粉气流通过百叶窗式煤粉浓缩器分成浓淡两股，浓煤粉气流从向火侧喷入炉膛，淡煤粉气流从背火侧喷入炉内。煤粉浓缩器采用新型分离叶片，在降低浓缩器阻力的同时，可以以防止叶片背后产生气流涡旋造成浓缩器内积粉。燃烧器喷口中采用垂直半锥体，半锥于浓侧喷口内，使浓煤粉气流反切喷入炉内，以增强煤粉气流的着火和稳燃能力同时延迟与二次风的混合，增加煤粉在炉内的停留时间。一次风喷口两侧布置偏置周界风，背火侧的周界风喷口较大，向火侧较小。以减小周界风对煤粉气流着火的不利影响，又可以使周界风在背火侧与淡煤粉气流共同起到防止煤粉冲刷水冷壁引起结焦和高温腐蚀的作用。

2.3点火及稳燃系统改造

燃烧系统取消两层重油系统，在下组燃烧器的第二层和第三层煤粉燃烧器之间增加一层采用压缩空气气泡雾化方式的轻油枪系统。每个角燃烧器布置一支轻油枪，主要作用是在低负荷情况下是稳定燃烧，在锅炉启动过程中磨煤机不具备启动条件的情况下能够使锅炉带一定负荷，锅炉产生的蒸汽可供热风道上的暖风器使用，以最终使磨煤机能投入运行。单独投运轻油枪时不能进行煤粉点火，煤粉点火必须通过微油煤粉燃烧器的投运进行，但在煤粉点火阶段应同时投运轻油枪辅助煤粉点火，确保锅炉安全运行。

2.4汽温调节系统改造

原锅炉采用双烟道挡板调节再热汽温，反应速度慢、调节范围小，操作困难。改烧烟煤后，由于锅炉稳燃性能的提高，可以由摆动气动执行器来控制的燃烧器喷口的摆动角度，辅助调节汽温。燃烧器最上方设置2层燃尽风喷口形成炉内空气整体分级燃烧，燃尽风量占锅炉总风量的比例为25%，最下层燃尽风喷口中心线到最上层一次风喷口中心线的距离为～4200mm。2层燃尽风喷口可手动水平摆动±20°，以调节燃尽风对烟气残余旋转的影响程度，减小炉膛出口两侧汽温偏差。

2.5阀锅炉受热面及其他系统改造

汽水系统再热器在尾部竖井前转向室，增加一部分垂直段低温再热器受热面积，材质为12Cr1MoVG；过热器保持不变；省煤器全部由光管更换为H型鳍片管。

水力排渣系统改为干除渣系统，实现干渣回收利用。

3、结语

通过锅炉增容及改烧烟煤项目，将原有设计烧贫煤和无烟煤的锅炉，在不改变汽水系统和炉膛结构的情况下，成功改造为燃用高挥发份烟煤锅炉，同时实现以下锅炉功能：机组增容：改造后机组额定出力达到了330MW的目标，机组年增加发电量1.86亿千瓦时。燃烧器改为水平浓淡低氮燃烧器，实现低氮燃烧功能；改烧烟煤后，NOx排放浓度在大部分煤种条件下可降低至350mg/Nm3以下，比烧贫煤降低约289mg/Nm3，机组节约燃煤量每年可减少二氧化硫约735吨、氮氧化物约1290吨和二氧化碳约112300吨，有利于实现节能减排目标。锅炉运行稳定性增强，节约锅炉点火助燃用油。改造后锅炉实现微油冷态启动和停炉的功能，锅炉启停可节约燃油97%以上。锅炉改烧烟煤以后，低负荷稳燃能力提高，可以达到128.8MW不用助燃油，钢球磨煤机改为中速磨煤机，降低制粉电耗；提高燃烧效率，节约燃料成本，降低发电煤耗，锅炉改烧烟煤后，锅炉效率提高到93.44%，比原来92.25%提高了1.19%。在额定负荷下，实测供电煤耗比改造前降低了27.36克/千瓦时。水力排渣系统改为干除渣系统，实现干渣回收利用。