火力发电厂工程褐煤机组调试浅谈

【摘 要】根据某电厂60MW燃煤锅炉调试经验，总结分析了燃用褐煤锅炉的一些特点及体会。

【关键词】褐煤；调试

1.概述

褐煤：灰分Ad（%）15-35，发热量Qnet.ar kcal/kg2700-3500，全硫St.d（%）<0.5，挥发分Vdaf（%）≤46（注：本参数给出的质量区间较大，只供参考，实际执行中可根据用户需求调整。其质量指标随井下采面条件而变化，存在一定的不确定性）。褐煤为半暗半亮型，易点燃，燃烧彻底，灰呈粉状，易排出，具有低硫、低磷、高挥发分、高灰熔点的“两高两低”显著特点。是火力发电厂、沸腾炉理想的燃料。同时褐煤属于低级煤，因湿度大、燃点低和二氧化碳排放量大的缺点，是导致全球温室效应的重要因素之一。

由于全球矿物质燃料有限，在优质煤种日益减少的情况下，褐煤这种过去不被看好的煤种的开采就提到了日程上来了，但是由于褐煤有着以上缺点一般的电厂都不愿使用，毕竟相对同等热量的情况下运输成本就更高了。在这种情况下，合理发展坑口电厂实现煤从空中走就成为了一个具有重大意义。

本期内蒙古上都发电有限责任公司二期工程2×600 MW机组，锅炉为哈尔滨锅炉有限责任公司根据引进的美国ABB-CE燃烧工程公司技术设计制造的亚临界压力，一次中间再热，单炉膛，控制循环汽包锅炉，型号为HG-2070/17.5-HM8。锅炉本体为Π型布置，全钢构架悬吊紧身全封闭结构。锅炉设计压力19.95 MPa，再热器设计压力4.32 MPa；最大连续蒸发量为2070 T/H，额定蒸发量为1830.5 T/H，额定蒸汽温度541 ℃；设计主燃料为内蒙古锡林浩特胜利煤田一号露天矿褐煤，低位发热量为14720 KJ/Kg；点火用燃油为 -10号轻柴油，发热量为42570 KJ/Kg。炉膛燃烧方式为正压直吹四角切圆燃烧，采用直流水平浓淡摆动式燃烧器，断面尺寸为 20.193 m×20.052 m，炉膛容积26278 m3，锅炉炉膛风烟系统为平衡通风方式。

2.褐煤燃烧锅炉与一般性燃煤锅炉比较

由于褐煤发热量低同时含水量高，这就决定了褐煤机组相对同类型燃煤机组消耗的煤量要大的多，在我们浙江的烟煤600MW机组满发只要240～270t/h而燃烧褐煤机组却需要400～430t/h所以在省内一般配置6台磨煤机这里就配置了8台。相应的它的输煤、输灰、除渣系统也相对要大一些。

3.褐煤燃烧锅炉调试经验

3.1锅炉的燃烧

由于褐煤的挥发分高、水分大这一特点这就决定了褐煤容易着火，但着火情况不会很好。因此，用等离子点火的时候火焰着火情况就不是很理想。火焰着火点明显偏后，当一次风风速一高，等离子着火就容易产生黑烟。因此，在调试过程中采取降低一次风速，尽可能让火焰集中，以利于着火。同时，强制磨煤机出口温度高跳磨条件，尽可能提高磨煤机进口的一次风温，减少磨煤机给煤量，使燃煤尽可能烘干，从而缩短煤粉在炉内的吸热时间，提前点火燃烧，进而降低火焰中心高度。进而达到减少尾部燃烧提高燃尽率，减少二次燃烧的目的。但在实际调试中发现，下层火焰燃烧仍不是很好，整体火焰偏红着火点距离较长，而上层煤粉则由于得到了下层火焰的支持燃烧情况较好火焰显白炽状，点火距离也相对较近。因此，各层之间点火探头也要依据着火点的不同进行相应调整。

3.2锅炉负荷适应能力

本锅炉为亚临界、控制循环锅炉，能够满足较快的变负荷要求；试运中也证明了这一特征。本锅炉燃用褐煤，煤粉挥发份高，灰份较大，水分较高，煤的发热量也较低着火较晚；由于锅炉蓄热能力强，热惯性也较大，因此，这一特性利于机组的升负荷要求，但在降负荷过程中，其蓄热能力将起一些负面影响。

由于HP型中速辊式磨煤机可空负荷启动，首次启动时，不需布煤，在磨停运时，可盘煤，因此要掌握好合适的风煤配比，手动加减煤速率控制得当，在启停磨过程中锅炉主参数会较稳定。

3.3锅炉受热面沾污特性

带负荷试运期间，锅炉燃用煤种与设计煤种有一定偏差，煤的灰含量较大，发热量更低些；但与校核煤种较为接近。煤的结渣倾向较大，通过吹灰，能有效控制结焦程度，保持受热面的清洁；另外通过二次风配风调节，适当增大燃烧器下层二次风比例，降低燃烧器区域的还原性气氛，从一定程度上也能减弱结焦程度。

3.4 锅炉的结构分析

由于该厂使用的褐煤灰分较大，且该褐煤变形温度在1100℃左右，灰熔点低，具有明显的低温熔融特性，灰沾污倾向较强，具有较强的结渣性倾向，因此必须选取合适的炉膛尺寸、炉膛容积热负荷及截面热负荷，以有效控制炉内结渣水平。表中给出了国内两种常见600MW级燃用褐煤和燃用烟煤锅炉尺寸及炉膛热负荷。

两种常见600MW级燃用褐煤和燃用烟煤锅炉尺寸

及炉膛热负荷比较表

项目 燃用褐煤锅炉 燃用烟煤锅炉

炉膛宽度（m） 20.193 20.700

炉膛深度（m） 20.052 16.744

炉膛容积（m3） 26.278 18.576

汽包中心线标高（m） 87.17 73.00

炉膛容积热负荷qW（KW/m-3） 60.50 84.47

炉膛截面热负荷qA（MW/m-3） 3.93 4.53

从表中比较分析燃用褐煤的锅炉的容积是燃用烟煤锅炉容积的1.415倍，较低的炉膛容积热负荷qW有利于煤种的适应性。增加煤粉在炉膛内的停留时间，降低整个炉膛的温度，从而满足NOX的排放要求，同时在燃烧角度减少了结渣的可能性。与此同时较小的qA和褐煤较一般电厂多出很多的燃煤量意味着较大的炉膛尺寸，从而能够有效的减少煤粉对水冷壁的冲刷，从而在结构上降低了结渣的可能性。在实际调试过程中发现褐煤燃烧的结焦量仍非常大，为此，我们不得不根据实际情况缩短了吹灰的时间间隔。同时在配风时适当加大下层燃烧器辅助风，使整个燃烧区域保持相对较高的含氧量，也有利于减轻结渣的情况，而且由于灰量非常大，捞渣机的灰渣量特别基本上处于满负荷工作状态，一旦出现故障必须马上采取措施在尽可能短的时间内处理完毕。

3.5 褐煤的自燃

由于褐煤高挥发、低燃点特性褐煤特别容易自燃。

3.5.1褐煤的储煤场必须有防止煤炭自燃的措施，主要有：尽可能减少入厂煤在煤场德尔存储时间；褐煤进入煤场堆放后进行分层压实组堆，以减少颗粒间的间隙减少氧量以阻止燃烧。每堆煤分成3层以上进行压实；对储存时间长的煤堆定期进行翻煤、再重新压实。

3.5.2褐煤机组的输煤、上煤及制粉系统均采用防爆措施，输煤系统厂房内严禁扬灰，避免环境粉尘浓度过高遇明火发生爆炸，特别是碎煤机房及之后的输煤中转站往往有大量的粉尘存在，必须安装大功率除尘器保证房间内的清洁。为了确保输煤系统的安全每条皮带线均应安排人员清洁，并定期安排巡检。

3.5.3在每次停炉或灭火事件发生后都必须吹扫充分才允许重新点火，防止爆燃的发生。

4.存在的问题及建议

3号机组168小时满负荷试运期间，7台磨煤机运行，一台备用；由于煤质差，带额定负荷所需总煤量较多。为保证煤粉输送顺畅，防止堵磨，需要适当提高一次风压。但是由于管式空预器的存在，使得一次风阻力相对其他大型600 MW机组增加很多。实际运行过程中，由一次风机出口至管式空预器出口压降达到5.5 kPa，造成一次风机接近出力极限。此时风机动叶开度达到甚至超过90%，电流接近额定，几乎已经没有调节余量。针对这一问题，通过加强回转空预器吹灰，能控制回转空预器阻力，但根本原因还在煤质，只有尽量保证煤质，才能缓解一次风机出力问题。

参考文献：

[1]张维宁，程亮。600MW褐煤机组锅炉设计特点及运行分析 华北电力技术。

作者简介：

陈匡龙（1978-），男，助理工程师，从事机务调试专业工作。