長焰煤摻比對鍋爐效率的影響

王云鵬

（新鄉中益發電有限公司，河南 長垣 453400）

公司鍋爐設計煤種為山西長治貧煤，為降低燃煤成本且兼顧調峰期間機組穩燃的需要，選擇陜北低灰熔點的長焰煤作為主力經濟煤種，采購的貧煤其揮發份也低于設計值3．6%以上，但長焰煤摻比加大后，機組煤耗卻增加。2019年7月公司進行了長焰煤不同摻比的鍋爐效率試驗，試驗選擇在同一臺機組的600MW負荷下進行，長焰煤的摻比分別為30%和10%，經試驗測算30%的摻比鍋爐效率低。

1 情況簡介

公司2×660MW鍋爐型號為DG2060/26．15-Ⅱ2型超超臨界直流爐，直吹式制粉系統，旋流煤粉燃燒器，對沖方式燃燒，燃燒器前后墻各三層，每層6只。鍋爐設計煤種為山西長治貧煤，干燥無灰基揮發份為15．61%，采用ZMG113G-Ⅰ型中速磨煤機，干排渣方式。為降低燃煤成本，公司實際燃用的是干燥無灰基揮發份為12%左右的貧煤和陜北干燥無灰基揮發份為38%左右的低熔點長焰煤。2019年為了進一步降低燃煤成本，公司加大了長焰煤的摻燒比例，最高摻燒比例達48%。雖然長焰煤摻比增加了，但機組的煤耗卻也增加，調研同類型鍋爐的發電單位，也存在同樣現象，即：設計為貧煤的鍋爐，當長焰煤摻燒比例加大后鍋爐效率降低，機組煤耗增加。為分析此原因，于2019年7月進行了長焰煤摻比為30%和10%的鍋爐效率對比試驗。

2 試驗過程

2.1 試驗負荷的選擇

因實際燃用的貧煤揮發份偏低，低負荷時長焰煤10%摻比滿足不了穩燃要求，為此試驗負荷選擇500MW以上，實際試驗負荷是600MW。

2.2 試驗依據與標準

（1）GB/T 10184-2015《電站鍋爐性能試驗規程》；

（2）機組制造廠、設計院的技術資料。

2.3 測量方法

（1）煙氣成分分析。空預器進出口煙道按網格法布置取樣點，各孔所抽煙氣樣混合后送入煙氣分析儀，測試時數據穩定后每15分鐘記錄一次數據。測試前煙氣分析系統都經過標準氣體的標定；測試結束后煙氣分析系統進行漂移檢查。

（2）入爐煤的取樣。試驗開始后，每間隔30分鐘在運行的給煤機煤斗上取一次煤樣，直至試驗結束。每套制粉系統每次取約1kg樣品，密閉存放。試驗結束后，全部樣品混合縮分后密封保存，進行元素分析、工業分析及發熱量測定。

（3）飛灰的取樣。在除塵器入口水平煙道上用專用取樣裝置取樣，試驗前清空取樣器內存灰，試驗開始后連續取樣直至試驗結束。試驗結束時將收集的飛灰密封保存，進行可燃物分析。

（4）爐渣的取樣。試驗開始后，每間隔15min取一次渣樣，直至試驗結束。試驗結束后，全部渣樣混合縮分后密封保存，進行可燃物分析。

（5）環境溫度、濕度和大氣壓力測量。試驗開始后，在送風機入口用經校驗的干濕度溫度計和膜盒式大氣壓計測量環境溫度、相對濕度和大氣壓力，每15分鐘記錄一次直至試驗結束。

（6）空預器入口一、二次風溫、風量測量。空預器入口一、二次風溫、風量采用DCS 數據，每15分鐘記錄一次。

（7）鍋爐運行參數記錄。試驗開始后全面記錄鍋爐運行參數，每15分鐘一次直至試驗結束。

表1 600MW試驗測試數據

2.4 數據處理與計算

采用算術平均值方法處理試驗數據，依據GB10184-2015《電站鍋爐性能試驗規程》計算相關數據，用熱損失法計算鍋爐效率。

表2 試驗工況下鍋爐效率計算結果

3 試驗數據分析

由試驗數據可知，長焰煤30%比例的鍋爐效率比長焰煤10%比例的鍋爐效率低0．896%，鍋爐效率降低的主要原因是飛灰含碳量升高，兩者相差2．36%。長焰煤30%比例下飛灰含碳量高的主要原因是由“搶風”現象引起。位于底層煤粉揮發份偏高，易于著火和燃盡，相對于中間層而言著火提前，消耗了爐內中下部的大部分氧氣；而中間層煤粉揮發份低，著火滯后且氧氣又不足，著火推遲，在爐膛內行程又相對較短，煤粉不易燃盡，所以其飛灰含碳量升高。從表1中的排煙溫度可知，長焰煤30%比例比長焰煤10%比例高2．7℃/1．5℃，說明長焰煤30%比例的火焰中心是相對偏上的。

4 改進措施

由以上分析可知，在分層摻燒的情況下，當加大長焰煤摻燒比例會引起爐內“搶風”現象，使低揮發份煤粉不易燃盡，且相差越大越明顯。若要提高鍋爐效率就應縮小兩者的揮發份，可從減小長焰煤比例和增大貧煤揮發份兩方面入手。

減少長焰煤的比例要兼顧低負荷穩燃的需要，鑒于目前電力市場形式，機組要經常參與深度調峰，為了穩燃下層煤粉的揮發份不能太低，經驗值是前墻下層干燥無灰基揮發份20%以上，后墻下層干燥無灰基揮發份18%以上。提高中間層煤粉的揮發份也能縮小與底層燃煤的燃燒特性，且更有利于煤粉燃盡。

5 調整效果

2019年10月，根據試驗數據及結果分析，建議公司采購干燥無灰基揮發份大于15%的貧煤。以1#爐為例10月13日至31日1#爐貧煤干燥無灰基揮發份最低為15．7%，最高為17．87%，平均16．66%，在原摻配比例下，平均飛灰含碳量1．85%，比試驗最低值低2．33%。

6 結語

燃煤的揮發份對煤粉的著火及燃盡有很重要的作用，設計為貧煤的鍋爐，當底層與中間層揮發份偏差較大時會引起燃燒特性不一致，易造成低揮發份的煤粉不易燃盡，引起鍋爐效率下降。若要提高鍋爐效率，應盡量摻燒揮發份相接近的煤種，尤其是與設計煤種揮發份相接近的煤種，這樣才能提高鍋爐效率。