掺烧非设计煤种提高炉效的方法研究

掺烧非设计煤种提高炉效

的方法研究

火力发电厂中，燃料成本在发电成本中所占的比例是73%左右，控制好燃料成本就

可以从根本上降低发电的成本，但是由于近年来原煤价格的不断攀升，造成燃煤供应紧张，燃料成本不断增加，使发电厂的效益大幅度缩水，经营步步为艰，为解决燃煤问题很多电厂进行经济煤种的掺烧工作，通过掺烧非设计煤种，降低发电成本，提高电厂的经济效益。

伴随着掺烧非设计煤种的增多，使电厂的燃料成本得到了有效控制，但是却出现了新的问题，国电双辽发电厂在掺烧非设计煤种期间，出现了锅炉炉膛内的燃烧效率下降，过、再热汽温偏高，减温水量偏大，除灰系统运行不稳定，堵灰、结焦现象明显增加；燃烧设计煤种时，锅炉效率可达到90.35%，飞灰可燃物含量0.65%、大渣可燃物含量9.05%；掺烧经济煤种后，在相同的配风方式和均粉挡板开度的情况下，飞灰可燃物含量升至1.23%。大渣可燃物含量升至16.0%，锅炉效率下降至88.5%，对机组的安全

稳定运行构成了很大的威胁。国电双辽发电厂一期工程为4×300MW机组,锅

炉由哈尔滨锅炉厂制造，型号为HG-1021/18.2-HM5型，锅炉采用美国CE燃烧工程公司的引进技术，型式为亚临界压力一次中间再热自然循环锅筒炉，采

用单炉膛、燃烧器六角布置，切圆燃烧；配有六台FM340.1060风扇磨煤机，由于设计煤质水份较高，采用热炉烟加热风、冷风作为干燥剂，满负荷运行时，启用5台风扇磨，1台作备用，布置方式如图所

示：燃烧器采用大风箱结构，每个风箱共有二

次风喷嘴十一个，其中上端部二次风喷嘴有两个，下端部二次风喷嘴有一个，其余为中二次风喷嘴，一次风喷嘴有三个，每个一次风喷嘴中心布置有“十”字状的中心风，如下图所示：制粉系统采用风扇磨煤直吹式系统，炉前原煤由原煤斗经给煤机进入落煤管，然后与热烟气、冷风、热风组成的三介质干燥剂一起进入磨煤机，设计煤种为霍林河褐煤。在燃用霍林河煤时各磨煤机均粉挡板开度为下层100%，中层60%,上层60%，二次风采用正塔形配风。

针对掺烧经济煤种后出现锅炉效率大幅下降的情况，首先针对乌拉盖煤的煤质情况进行分析，与霍林河煤煤质比较情况如下表：

矿别全水分固有水分灰分挥发份热值发热量Mt,ar(%)Minh,ad(%)Ad(%)Vdaf(%)Qnet,ar(kJ/kg)kcal/kg霍林河33.506.8023.6346.39133443191乌拉盖35.208.3211.4247.24138193305通过比较可以发现两种煤在热值、挥发份上基本区别不大，乌拉盖煤灰分小，水分大，煤粉相对不易被干燥，自身重量变大。通过运行中的不断观察和总结，发现飞灰、大渣中碳黑含量较多，而且碳黑的颗粒度较大，经过不断的调整和试验后，发现造成锅炉效率下降的主要原因有：

1、一次风煤粉浓度的原因

下一次风均粉挡板全开导致下层一次风管内煤粉浓度偏高，使煤粉在炉膛内未完全燃烧便落入冷灰斗内，造成大渣可燃物含量偏高。

一次风煤粉浓度测试表

一次风均粉挡板开度上一次风煤粉比例%中一次风煤粉比例%下一次风煤粉比例%上60%,中60%,下100%23.2020.0056.262、煤粉细度和煤粉均匀度的原因

飞灰、大渣中碳黑含量高，同时碳黑颗粒度偏大，说明煤粉的细度或均匀度不好，通过对各台磨煤机煤粉细度和煤粉均匀度的测试，发现煤粉细度基本在合格范围内，但煤粉均匀性严重超标，这就造成颗粒度大的煤粉无法在炉膛内充分燃烧，被烟气带走使飞灰可燃物含量偏高。煤粉细度测试表项目R900R200R90#1磨0.40%14.35%42.62%#2磨0.58%12.38%42.89%#3磨0.53%12.06%38.54%#4磨0.57%11.55%37.28%#5磨0.40%12.50%39.50%#6磨0.46%14.45%44.24%3、二次风配风方式的原因

随着燃料性质的变化，二次风的配风方式已不能够满足燃料在炉内的燃烧要求，现有的配风方式，下层二次风无法满足煤粉燃烧供氧的要求，同时由于下层煤粉浓度大、颗粒度大,无法保证对煤粉的托力，使部分煤粉进入炉膛后未完全燃烧就落入冷灰斗内；上层二次风供给量偏少，炉膛上部氧量少，部分燃料在燃烧后期因缺氧而未燃尽便被烟气带走，造成锅炉燃烧过程中飞灰、大渣可燃物含量高，使锅炉效率下降。针对以上分析出的问题，通过实际运行中的不断试验、摸索，制定出以下调整措施：

1、通过试验将均粉挡板开度调整为下层30%，中层开60%，上层开80%，使各层一次风管内的煤粉浓度趋于平衡，使燃料在炉内的燃烧更均匀，均粉挡板调整后一次风煤粉分配比例、飞灰大渣可燃物含量变化情况如下表：一次风煤粉分配比例

一次风均粉挡板开度上一次风煤粉比例%中一次风煤粉比例%下一次风煤粉比例%调整前：上60%,中60%,下100%23.2020.0056.26调整后：上80%,中60%,下30%31.9526.6241.41飞灰、炉渣可燃物含量

一次风均粉挡板开度飞灰可燃物含量%

炉渣可燃物含量%

调整前：上60%,中60%,下100%1.0613.98调整后：上80%,中60%,下30%0.928.32调整均粉挡板后，为防止火焰中心上移造成受热面超温，对炉膛内的温度进行了检测，通过检测结果发现，调整均粉挡板后，并未造成火焰中心的上移，锅炉各项指标均在正常范围内，没有发生太大变化。炉膛温度测试结果如下表：

表一：炉膛温度测试结果（上:60,中60%,下:100%）单位:℃

标高m

前墙

右墙

后墙

左墙

前左前右右前右后

后右后左

左后左前

683383582315106910751068

1133181107115011941238110612732188112141245127210141335241295125812461293129813262712271085

113712881250

11391226

301217

11461234

1220

32.611871109

11661242

11721272

12101224

3511291114

1171117811231136

11481154

3911071104112111064794810461016969表二：炉膛温度测试结果（上:80,中60%,下:30%）单位:℃

标高m

前墙

右墙

后墙

左墙

前左前右右前右后

后右后左

左后左前

684883786185715103310071079

101918105111731189115211911202218421144119612129131272241250123311841242119412512711281133

112312031181

11441175

30120211321162

115332.612221112

11291217

11341193

11671187

35116611071192116510991158

11531184

391069107110861028479561071995944

2、通过对各台磨煤机分离器挡板的检查发现，分

离器挡板轴处的小挡板及挡板密封条均有不同程度

的损坏，造成煤粉均匀度严重超标，利用磨煤机检

修的机会对各挡板及密封进行完善，同时在磨煤机

分离器出口加装300mm短管，并将磨煤机分离器挡

板统一调整为下倾30°，并对调整前后的煤粉细度

和均匀度进行测试对比，结果如下表：

挡板完善前煤粉细度测试结果：

项目R900R200R90#1磨0.40%14.35%42.62%#2磨0.58%12.38%42.89%#3磨0.53%12.06%38.54%#4磨0.57%11.55%37.28%#5磨0.40%12.50%39.50%#6磨0.46%14.45%44.24%挡板挡板完善后煤粉细度测试结果：

项目R900R200R90#1磨0.40%8.40%32.50%#2磨0.40%7.42%28.20%#3磨0.40%6.62%26.90%#4磨0.40%7.20%27.30%#5磨0.40%6.40%26.20%#6磨0.40%7.73%27.90%从煤粉细度试验结果上看，R90不超标（设计

值R90：45%），挡板完善后较完善前有所下降，R200挡板完善后较完善前平均下降了5%左右，煤

粉均匀性得到了很大改善。

3、根据燃料的变化改变二次风的配风方式

针对煤种品质的特性，正常运行中运行制粉系

统采用束腰型配风，既各角二次风分风门下层全开100%，中层二次风分风门开度在30%-50%之间，

上层二次风分风门开度为100%，备用制粉系统燃

烧器上、中层二次风门开15%，冷却燃烧器喷口，

下层二次风门全开，保证运行制粉系统用风量，使

燃料在炉内完全燃烧，降低飞灰、大渣含碳量。运行制粉系统热风自动调节改为手动调节，磨煤机有出力时，手动开启制粉系统热风风门，在磨煤机出口温度允许情况下，随着磨煤机出力的增加逐步开大热风门开度，保证一次风速及煤粉初期燃烧所需足够的氧量，同时运行中尽量保持较高的二次风压，保证一次风的刚性。磨煤机保持对角运行，使炉膛内火燃中心位置适当；根据负荷区间不同进行氧量分段控制，保证燃烧供氧的充足。通过采取以上一系列的措施，燃用乌拉盖煤后

飞灰大渣可燃物含量明显下降，飞灰可燃物物含量

由初期的1.23%下降至0.63%，