600MW超臨界鍋爐變煤種運行特性分析

蓋志杰

（內蒙古自治區呼和浩特市華電電力科學研究院內蒙古分院，內蒙古 呼和浩特 010020）

600MW超臨界鍋爐變煤種運行特性分析

Operating characteristic analysis of coal changing in 600MW supercritical boiler

蓋志杰

（內蒙古自治區呼和浩特市華電電力科學研究院內蒙古分院，內蒙古 呼和浩特 010020）

隨著經濟文明的穩定發展，全球一體化進程逐漸加快，能源的消耗也與日俱增。而且，在未來的發展過程中，社會對能源的需求量還會不斷增加。眾所周知，當前社會發展中應用的能量來源大多屬于不可再生能源。在這種情況下，調整使用方案，充分利用能源潛在的力量就成為了一種重要的能源節約方式。對此，本文將立足于電站600 MW超臨界機組的的應用情況，研究當前存在的實際問題，從而對600 MW超臨界鍋爐變煤種的運行特性進行分析。

600 MW超臨界鍋爐；變煤種；運行特性

600 MW超臨界機組作為當前社會中燃煤發電的主要機組之一，在電站的運行工作中起著至關重要的作用。可以說，超臨界機組的工作效率直接影響著發電站整體運行效率。客觀而言，當前電站中使用的600 MW存在著燃燒穩定性能差、制粉系統效率低，一級再熱汽溫偏低等問題，使得煤炭資源無法得以充分利用，從而造成資源浪費。

1 鍋爐設備及其存在的問題

超臨界機組本身就是在鍋爐內水質參數達到或者超過臨界壓力的環境下進行工作的。眾所周知，當水的參數達到臨界壓力與臨界溫度時所產生的水蒸汽的密度是完全相同的，這一情況就是通常所說的水的臨界點，煤質與燃燒設備和相關方案都會對鍋爐運行帶來不同程度的影響。燃煤鍋爐反應劇烈，煤粉燃燒不徹底、危險性較高都是目前存在的較為明顯的問題。鍋爐內部的反應效果直接決定著整個系統的經濟效益。對鍋爐變煤種運行特性進行分析調整不僅僅是為了提高電廠的經濟效益，更為重要的是要保障超臨界鍋爐機組運行的可靠性與安全性[1]。

2 600 MW超臨界鍋爐變煤種燃燒調整方案的數值模擬

2.1 燃燒調整方案

通過對600 MW超臨界鍋爐變煤種的運行過程分析，發現鍋爐燃燒系統自身的調節功能在實際所用煤種與設計所需煤種性質差異較大時，會對鍋爐系統的穩定性與工作效率帶來制約，不僅造成了煤炭這種不可再生能源的浪費，也容易減損設備的使用壽命，影響整個電力系統的運行。經過研究對600 MW超臨界鍋爐變煤種運行效率可以從風速設置、磨煤機系統以及過量空氣系數等方面入手進行調整。鍋爐提前預熱，并根據不同燃燒階段調整風速大小和間隔時間，可以提高煤粉的燃燒效率，提高過量空氣系數有利于降低熱耗。另外，煤粉的研磨程度也會影響煤粉的使用率，應該將煤炭盡量磨成細粉，如果是將不同煤質的煤粉混合使用，則需要根據混合煤質的性質進行分析，決定最終的研磨程度。在整個運行系統中，必須時刻注意燃燒過程的可靠性與安全性[2]。

2.2 磨煤機出力調整分析

磨煤機是鍋爐機組的重要組成設備之一，它負責破碎煤塊并研磨成粉狀物體，通過提高煤炭的表面積使的煤炭可以燃燒均勻徹底，以實現煤炭的透徹燃燒和完全利用。

經過相關分析可以得知，煤種參數的變化是影響磨煤機出力的主要因素。在對磨煤機進行研究時，首先要要確定初始干燥劑量、熱平衡以及設備散熱造成的損失。哈氏磨煤指數（HGI）、干燥無灰基揮發分（Vdaf）、收到基灰分（Aar）以及收到基水分（Mar）等參數作為應用磨煤機性能的幾個主要因素，其變化規律雖然無法完全通過人為調整而控制，但是研究這些參數的變化規律卻可以對磨煤機的性能分析提出具有較大實際意義的指導。

哈氏磨煤指數與動力煤的硬度成反比，通過計算分析可知，當Vdaf、Aar與Mar參數值一定時，磨煤出力與HGI成正比，也就是說，當某些因素保持恒定不變時，動力煤的硬度越低，磨煤出力的運行效率越高。運用同樣的方式進行分析時，可以發現，磨煤出力與Vdaf、Aar以及Mar的參數值皆成反比。在實際應用過程中，混煤是現在電廠中的一種常用方式，但是根據計算結果分析，混煤尤其是摻加無煙煤的煤粉中會使得磨煤機出力值下降。此外，Mar的參數變化不僅會受到煤質本身的影響，由于煤炭的運輸儲存過程周期較長，所以外界環境的水分很有可能會滲入到煤炭中，造成煤炭收到基水分增加，從而對磨煤機出力造成負面影響[3]。

2.3 過量空氣系數調整分析

過量空氣系數是我國研究可燃混合氣成分的重要指標，表示符號為λ，分析定義表達式，可以明確得知當過量空氣系數α=1時，表明燃料與空氣中的氧氣進行了完全燃燒。顯而易見的是，在燃燒時所用的煤質之間都存在著差異，因此，各煤質所需要的過量空氣系數也并不相同。過量系數較大可以增加鍋爐內含氧量，幫助煤粉徹底燃燒，但是較大的過量系數也會增加排煙熱損失。所以在變煤種運行時，需要進行實際測試才可以確定最為合適的過量空氣系數。值得一提的是，當所選用的煤炭質量較差時，需要適當增加過量空氣系數以保證煤粉燃燒均勻[4]。

3 結語

燃煤發電是當前社會主要維持電力系統運行的方式，按照目前的情況來看，燃煤發電在未來很長一段時間內依然會占據能源的主導地位。在這一前提下，通過改善鍋爐系統提高煤炭燃燒率是燃煤發電發展進程中的必經之路。調整超臨界鍋爐變煤種的運行方案，要從當前實際情況出發，結合相關指導知識，采用科學系統的調整方案，以保證鍋爐系統的高效運行。

[1] 張國林. 600 MW超臨界鍋爐變煤種運行特性分析[D].華北電力大學，2012 .

[2] 沈躍云，高小濤. 600 MW超臨界機組墻式燃燒鍋爐運行特性的數值模擬計算研究[J]. 華東電力，2014，07：1 460~ 1 464.

[3] 仝會龍. 600 MW超臨界鍋爐變煤種運行特性探析[J]. 科技傳播，2014，15：160~161.

[4] 劉俊偉，孫保民，張國林. 600 MW超臨界鍋爐變煤種運行特性分析[J]. 科技創新與生產力，2012，08：103~106.

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TK227

1009-797X (2015) 24-0075-02

A

10.13520/j.cnki.rpte.2015.24.028

蓋志杰（1982-），男，碩士學歷，工程師，研究方向為熱能與動力工程，鍋爐方向。

2015-10-25