大型機組摻燒油頁巖試驗分析

毛 亮

廣東省粵電集團，廣東茂名 525011

大型機組摻燒油頁巖試驗分析

毛 亮

廣東省粵電集團，廣東茂名 525011

隨著國內煤價和油價的日益升高，國家煤電聯動政策的難以實施，煤炭市場的供求不平衡，使全國各大發電集團都面臨了新的挑戰。為了降低運行成本，提高經濟效益，廣東省粵電集團在300mW機組燃料中摻燒了油頁巖，并通過對油頁巖與神華煤混合燃燒特性的分析，討論了摻燒煤種和比例對燃燒過程的影響，結果表明300mW機組摻燒油頁巖是完全可行。

油頁巖；氧量；配風方式；摻燒比例

1 試驗目的

廣東省粵電集團300mW機組于2007年5月進入商業運行，該機組鍋爐為東方鍋爐廠生產的DG1025/18.2-Ⅱ4型亞臨界四角切圓燃燒鍋爐。鍋爐設計煤種為煙煤，投運后主要燃用神華煤。為提高電廠的經濟效益，特在本臺機組摻燒了部分油頁巖。通過實爐試燒試驗，了解了300mW機組摻燒油頁巖后，混煤與鍋爐燃燒系統的適應性以及摻燒油頁巖對鍋爐經濟性和安全性的影響，從而為電廠生產以及經營決策提供必要的參考意見。

2 試驗煤質

根據熱工院前期工作，由煤質數據可知，油頁巖的灰分很高，含碳量較低，因此發熱量很低，這將導致入爐煤量增加；揮發分極高，著火溫度較神華煤低約100℃，磨煤機內著火爆炸的危險性增加；油頁巖的含硫量很高，摻燒油頁巖比例過大則鍋爐高、低溫腐蝕的危險增加；油頁巖的磨損性要低于神華煤，但由于灰分含量太高，一次風煤粉管道的磨損仍不能忽視；摻燒油頁巖的直接優勢在于其灰熔融性溫度遠高于神華煤，摻燒后鍋爐的結焦特性將顯著改善。

3 本次試驗的主要內容

1）10 %～20%～30%油頁巖摻燒比例的經濟性試驗和調整試驗；2）鍋爐全燒神華煤經濟性試驗。

4 試驗過程及初步結果

本次試驗先進行20%油頁巖摻燒比例的試驗，在此摻燒比例下進行了鍋爐燃燒調整試驗，以確定鍋爐摻燒油頁巖較合適的摻燒方案和運行方式。其后進行了30%、10%油頁巖摻燒比例試驗，同時為了對比分析，進行了鍋爐全燒神華煤時效率測試試驗。

4.1 排煙氧量、排煙溫度標定與空氣預熱器漏風

作為輔助性試驗，對鍋爐排煙氧量在高氧量和低氧量兩種情況下進行了各測孔氧量值測定，從測試結果來看，鍋爐排煙氧量過高，排煙溫度較低，而且均是兩側煙道氧量高、溫度低，中間兩煙道氧量略低、煙溫偏高一些。對摻燒油頁巖這種高硫分燃料來說，排煙溫度過低意味著鍋爐尾部受熱面低溫腐蝕將可能較嚴重。為查明排煙溫度低的原因，進行了空氣預熱器漏風率測定試驗。得出左右側空預器漏風率分別達到了12.29%和10.72%，空氣預熱器漏風較大是排煙溫度低的直接原因所導致。

4.2 氧量對鍋爐燃燒的影響

共進行了3個設定爐膛出口氧量下的燃燒試驗，其氧量分別為2.5%、3.5%和4.5%，在對爐膛火焰溫度測試結果、排煙氧量和排煙溫度等測試結果的對比得出：爐膛氧量增加是鍋爐送風量增大的結果，可見，氧量增加到4.5%后火焰溫度降低較多，煤粉燃盡變差，飛灰含碳量增加，說明鍋爐不宜大風量運行。氧量在2.5%和3.5%時飛灰含碳量相差較小，煙溫接近，因此建議運行氧量控制在3.0%左右為宜。

由于油頁巖具有較低的著火溫度和極高揮發分含量，因此摻燒后的混煤其著火和燃盡均無明顯影響。

4.3 配風方式對鍋爐燃燒的影響

鍋爐配風方式試驗進行了二次風“正寶塔”配風、“倒寶塔”配風、“縮腰式”配風和“腰鼓形”配風四種極限情況的配風方式試驗。從各工況灰、渣樣分析來看，“縮腰式”配風明顯優于其它配風方式，其飛灰和爐渣含碳量均較低；其燃燒器上部平均煙溫水平亦較其它配風工況高。二次風中的上層風具有“壓火”作用，而下層風具有“托火”作用，因此均應開大，而其它風門則可依據實際條件維持適當開度，這是“縮腰式”配風運行效果較好的原因。因此建議鍋爐運行中上下二層二次風均應全開。

燃燒器周界風具有增加一次風剛性、防止煤粉氣流刷墻的作用，對于弱結渣性煤，一次風開度的影響不大，但對強結渣性煤（如本鍋爐長期全燒神華煤）則周界風開度的影響將會體現出來。

4.4 燃燒器擺角對鍋爐燃燒的影響

燃燒器擺角試驗考核了燃燒器全下擺、水平和上擺10°各種情況下的燃燒工況。燃燒器擺角試驗是在停頂層磨條件下進行的。因為在頂層磨投入運行情況下，很難將燃燒器上擺運行。可見，燃燒器擺角對爐膛煙溫分布和爐渣含碳量有明顯影響。為改善爐內溫度水平，燃燒器不宜在某一擺角長期運行。

4.5 煤粉細度對鍋爐燃燒的影響

對習慣運行方式下，磨煤機分離器擋板分別在50%開度和75%開度下分別進行了鍋爐燃燒測試。顯然煤粉變粗后，煤的燃盡顯然會變差。

4.6 油頁巖摻燒比例的影響

各摻燒比例下，灰、渣含碳量測試結果如下：

表1 油頁巖比例影響

本次試驗在較倉促的情況下進行，換煤過程的時間不夠，因此各比例下試驗灰渣含碳量測試結果可能存在一些偏差。如：30%油頁巖摻燒時可能由于摻燒比例控制不均，出現了二、三電場1、2號灰罐料位高報警，鍋爐排灰、排渣量明顯增大，給煤量達到了165t/h以上，5臺磨運行最高負荷只能帶到293mW，后啟動6臺磨運行才帶足滿負荷，其油頁巖比例約為25%。鍋爐全燒神華煤時火焰亮，透明度增加，火焰溫度最高，隨著摻燒比例增加火焰溫度降低。10%油頁巖比例時由于本身比例較小，對給煤量改變不大，故懷疑試驗期間為全神華煤燃燒，但從燃燒溫度來看，試驗期間仍可能維持在10%油頁巖比例。

4.7 燃燒試驗期間發現若干問題

1）左右兩側風箱與爐膛差壓始終后墻大于前墻約300Pa、二次風量A側始終大于右側40t/h，測點位置或傳感器精度需校核；2）再熱器減溫水在閥門全關仍有4t/h～5t/h的減溫水量，可能閥門泄漏較大或傳感器精度變差；3）機側與爐側主汽溫度不一致，機側始終高于爐側，需校核測點；4）鍋爐摻燒油頁巖基本無結渣現象，灰量和渣量較大；鍋爐全燒神華煤時上層燃燒器噴口區域有疏松掛渣；燃燒器上擺運行其一次風剛性變差，氣流易刷墻，因此全燒神華煤時不宜長期上擺燃燒器運行；

5 結論

1）對于300mW機組在不改變系統和設備結構的情況下，油頁巖的最大摻燒量最高可達30%，當摻燒比例在20%以下時機組可以長期安全穩定運行；2）在300mW機組上摻燒油頁巖可以在很大程度上緩解目前煤炭資源緊缺的局面，對提高發電廠的效益有巨大意義。

[1]陳國達.中國油頁巖概論[J].地質評論，1951：16(2).

[2]劉定平，陳紅艷.低熱值高爐煤氣與煤粉量混燒技術的探討.

[3]鍋爐技術，2003，34(6)：44-48.

TE3

A

1674-6708（2012）58-0091-02