鍋爐摻燒褐煤與中溫爐煙改造

孫飛鵬，張永輝，吳 濤

中電投東北撫順發電有限責任公司，遼寧 撫順 113008

近幾年電煤供應緊張，各火電廠用煤供應受到沖擊。為保證用煤穩定性，降低發電成本，公司開始大比例摻燒霍林河褐煤，比例達70%左右。

公司鍋爐設計燃用煙煤，霍林河褐煤屬易燃易爆煤種。由于兩煤種特性差異較大，在中儲式鍋爐上摻燒褐煤后，制粉系統存在重大安全隱患。為保證摻燒褐煤工作的安全、經濟性，進行中溫爐煙技術改造，并做了大量試驗工作，得出改造后鍋爐經濟運行數據，保證了機組安全、經濟運行。

1 設備概況

1.1 鍋爐本體設備簡介

撫電公司鍋爐為哈爾濱鍋爐廠生產的HG-670/13.7-YM9型超高壓、一次中間再熱、單汽包、自然循環煤粉爐，與200mW汽輪發電機組成單元機組。

鍋爐呈“π”型。爐膛四周為膜式水冷壁，爐膛上方為前屏過熱器，出口處為后屏過熱器。水平煙道內有對流過熱器和再熱器熱段。轉向室豎井布置再熱器冷段和高溫省煤器。尾部豎井布置高、低溫空氣預熱器和低溫省煤器。

表1 鍋爐主要設計參數

1.2 鍋爐燃料特性

霍林河褐煤熱值3100大卡/kg左右，揮發分大于46%、水份大于30%、硫份0.5%、灰熔點1200℃。1、2號爐原設計煤種熱值4500大卡/kg，揮發分43%、水分20%、硫份0.76%、灰熔點1400℃。

1.3 鍋爐制粉系統簡介

鍋爐采用低速鋼球磨機，中間儲倉式乏氣送粉系統。干燥介質采用熱風+溫風+冷風+冷爐煙，其中熱風來自高溫段空氣預熱器出口，溫風來自低溫段空氣預熱器出口，冷風來自廠房內，冷爐煙來自引風機出口。詳見表2。

表2 制粉系統參數

制粉系統圖

1.4 鍋爐燃燒系統簡介

鍋爐采用四角布置直流式煤粉燃燒器，采用雙切圓布置，鍋爐假象切圓直徑為Ф600mm和Ф1200mm。一、二次風口相間布置。每組燃燒器有4個一次風噴口、13個二次風噴口，一次風量均勻分配。

2 鍋爐摻燒褐煤

2.1 摻燒褐煤相關問題

鍋爐摻燒褐煤70%，在冷爐煙系統投運時，出現以下問題：

1）鍋爐出力受限，燃燒效率低；

2）煤粉中揮發份易被灰分所包圍，釋放阻力大，一直拖延至煤粉燃燒的末期，氣溫偏高且波動大；燃燒不穩定，容易結焦；

3）在現干燥介質下大比例摻燒褐煤后，制粉系統出現了干燥出力不足的問題，磨煤機出口溫度一般僅能維持55℃以下；

4）粗粉分離器、煤粉倉都發生過爆炸，存在嚴重的安全隱患。

2.2 摻燒褐煤的系統改造

為保證鍋爐大比例摻燒褐煤的安全、經濟運行，決定對鍋爐進行中溫爐煙系統的改造。即采用“中溫爐煙＋熱風”作為制粉系統的干燥介質。示意圖如下。

中溫爐煙系統的工作原理是利用磨機入口負壓與抽取點間形成的壓差，將高溫、低含氧量的煙氣從轉向室處抽出，送入制粉系統，改變了干燥介質的成分，降低制粉系統終端含氧量在16%以下，滿足大比例摻燒褐煤后制粉系統的安全防爆要求。該系統優點：1）抽取點的煙溫較高、含氧量較低，可同時滿足制粉系統干燥出力和防爆要求；2）抽取點煙氣負壓較小，需克服的阻力小；3）抽爐煙管道布置不受鍋爐主要設備影響，不需增加額外動力，管道安裝方便，成本較低。

鍋爐制粉系統在中溫爐煙系統改造前，磨機出口溫度在60℃以下，最差工況下，有時在50℃以下，制粉系統終端氧量在18%左右。當中溫爐煙改造后，磨機通風量維持在170000m3/h左右，制粉系統末端氧量控制在16%，磨機出口溫度能達到60℃以上，與冷爐煙系統相比，制粉系統末端氧量下降2%，出口溫度提高10℃以上。在大比例摻燒褐煤時，滿足了制粉系統防爆和提高干燥出力的設計要求，制粉系統通風量也能滿足機組運行的要求。

通過中溫爐煙改造及摻燒褐煤相關試驗，得出以下結論：

1）褐煤摻燒達70%，及投入中溫爐煙時，磨機入口負壓保持在1000Pa～1200Pa之間，磨機出口溫度能維持在60℃～70℃，制粉系統終端含氧量均低于16%，能夠滿足大比例摻燒褐煤時制粉系統防爆和干燥出力要求；

2）褐煤摻燒達70%，及投入中溫爐煙時，煤粉細度R90為40.3%的試驗條件下，測得磨煤機最大出力為70.8t/h，磨機總出力能夠達到規定的裕度要求；

3）當投入中溫爐煙系統，機組負荷約為185mW時，摻燒比例在70%以下實測鍋爐熱效率為91.89%，修正后為91.11%；當機組負荷約為155mW時，摻燒比例在80%以下實測鍋爐熱效率為90.50%，修正后為90.87%。

自2009年11月完成中溫爐煙系統改造后，解決了大比例摻燒褐煤后制粉系統的干燥出力和安全防爆問題。2010年全年摻燒褐煤，未發生制粉系統爆發事故。兩臺爐制粉電耗1～12月份平均完成22.13kW·h/t煤，比同期下降1.04kW·h/t煤，1～12月份累計耗煤量1604709t，因制粉電耗降低共減少廠用電量167.377萬kW·h。

3 結論

隨著電力生產的發展，電力用煤大幅增加，燃料供應緊張的問題與降低成本保發電的矛盾也將更加突出，為保證用煤穩定，大比例摻燒霍林河褐煤任務越來越重，要求也越來越高。我公司褐煤的摻燒和相關改造措施，既有效的緩解了燃煤緊張，同時又保證了鍋爐的經濟性和安全穩定運行。

[1]電站磨煤機及制粉系統性能試驗（DL/T467-2004）.

[2]電站鍋爐及輔機性能試驗標準匯編（GB10184-88）.

[3]撫順發電有限責任公司200MW機組運行規程.