350MW超临界机组准东煤掺烧注意事项及预防措施

阿拉尔盛源热电有限责任公司 鲁 鹏

阿拉尔盛源热电有限责任公司2×350MW机组锅炉是上海锅炉厂生产的SG-1181/25.4-M4403型超临界直流锅炉，其燃烧系统为单炉膛、一次再热、采用四角切圆燃烧方式、平衡通风、三分仓回转式空气预热器、紧身封闭、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构π型锅炉，制粉系统为中速磨正压直吹式，每台炉配5台MPS-190型中速磨煤机，4台可带MCR 负荷、1台备用。锅炉设计煤种为俄霍布拉克煤矿优质烟煤，由于俄矿生产能力受限不能满足南疆陆续投产的5个大容量机组及城市采暖锅炉的供煤需求，南疆各火电厂都开始被迫采购准东煤进行锅炉掺烧。

准东煤煤质特性非常特殊，具有2低4高的特点。即低灰、低硫、高水份、高挥发份、高灰融点、高位发热量高；全水在28～30%，内水在9%左右、外水在20%左右，挥发份在24～30%，灰份在5～8%，含硫小于0.5%，灰融点在1080℃左右。但因高水份，低位发热量在20000千焦/千克左右。

盛源热电锅炉燃用煤种比较多，现阶段主要掺烧煤种为准东煤，准东煤已用过天池能源南矿煤、将二矿煤、神华煤、宜化煤、红沙泉，而判断准东煤煤种是否可以正常大量使用，则需以不同锅炉厂家针对准东煤特性而设计的锅炉类型为主体，后期锅炉改造为辅。准东煤矿区区域大，库存煤量多，不同区域煤矿的燃煤特性存在差异，通过盛源热电锅炉掺烧不同准东煤的掺烧情况来判断准东煤能否在盛源电厂锅炉进行大比例掺烧。

通过试烧试验认为，天池能源南矿煤、神华煤、宜化煤、红沙泉煤矿煤可进行大比例掺烧，这些煤种特点高水分、低灰分、灰熔点较低，且结焦沾污性极强，碱金属氧化物含量极高，尤其是氧化钾、氧化钠含高达2～10%，准东煤煤灰中的钠、钙含量的高低是直接导致锅炉结渣问题发生的主要原因，尤其天池能源将二矿煤的钠与钙的含量及碱金属含量为最高，是造成天池能源将二矿煤在锅炉不进行改动的情况下无法进行大比例掺烧的主要原因，因此为做到天池能源将二矿煤大比例掺烧，必须进行掺烧课题研究来解决。

1 掺烧准东煤应注意的问题

1.1 对运行人员进行掺烧技术交底

加大员工责任心的培养，提高运行人员的责任心和敬业精神，不断强化安全、节能意识；加强技能培训，提高运行人员燃烧调整水平，提高运行人员对锅炉异常燃烧工况下应变能力。邀请专家讲解理论知识，让身边的技术能手走上讲台介绍锅炉掺烧燃烧调整的经验体会，安排专工不定期对锅炉运行过程中发生异常情况进行分析，促进运行人员技能水平的提高[1]。

1.2 制粉系统的检查与维护

因准东煤水分大，干燥出力受到限制，单台磨煤机掺烧准东煤量过大时易造成堵磨和堵粉管现象，因此磨制准东煤的磨煤机要保持较高风速。锅炉在高负荷时对整个制粉系统的磨损将会增加，各转机电耗也会增加，避免各风机超出力运行，以致使烟气流速过大而加剧烟道尾部受热面的磨损。

1.3 准东煤掺烧比例控制

盛源电厂锅炉设计煤种是俄霍布拉克煤矿烟煤，炉膛截面热负荷偏小，如全部燃用准东煤，其燃尽时间不足会造成未燃尽的煤粉颗粒继续向锅炉折烟角及水平烟道流动，致使未燃尽的煤粉颗粒在折烟角及水平烟道附近的受热面发生结焦情况。如采用混烧，从燃尽角度考虑，由于准东煤的挥发分低于设计煤种，与俄矿煤混合后磨制，准东煤将磨得过粗使飞灰含碳量增加，当2种煤粉经混合后一起进入燃烧区后，燃烧过程所需空气中的氧会被准东煤首先消耗，准东煤颗粒在低氧条件下燃尽更为困难。

当锅炉负荷75%以下运行时掺烧比例不宜超过70%，当掺烧准东煤比例过大时，着火温度明显降低、不利于着火，火焰推迟，使火焰中心升高，混煤的燃烬特性急剧变差，使不完全燃烧热损失增加，因此在掺烧准东煤时将比例控制在70%以下，采用分磨配烧的方式，即4台磨煤机运行时下两层纯用准东煤，同时适当调整磨煤机加载力，保持在4.5～6.5MPa，根据该磨煤粉细度对该磨出口分离器挡板进行调整，将煤粉调粗，其余2台磨煤机磨制俄矿煤，从而达到较好的掺配混烧效果。

1.4 磨煤机出口温度的控制

在燃用准东煤的情况下，锅炉的排烟温度略有升高，因为在负荷相同时给煤量超出设计煤种的给煤量。根据锅炉的风煤配比情况，给煤量增大时一、二次风压势必增大，风量的增加造成了烟气量的增大，所以排烟温度升高、锅炉效率下降。为此，针对准东煤适当提高磨煤机出口温度（68～72℃）、适当增加氧量，试验取得了良好的效果，经测试飞灰可燃物下降了0.6%。单磨机进行混用准东煤时，磨煤机出口温度规定不低75℃。单磨机纯烧准东煤时，磨煤机出口温度不宜低于60℃。

1.5 锅炉运行工况的观察与调整

低负荷时,由于燃料量减少、炉膛温度低，炉膛内燃烧状况不够稳定，时常发生燃烧器检验不到火焰而发生跳磨的现象，因此在掺烧准东煤时须加强对锅炉工况的监视，及时调整运行参数，必要时采取投油稳燃措施。负荷200MW 以上时，下层2台磨煤机磨制100%准东煤、其余2台磨制100%俄矿煤进行掺烧，通过对锅炉燃烧情况观察，没有发现大量结焦可适当增加准东煤掺烧比例；负荷150MW时3台磨煤机运行较突出的问题是磨煤机振动，热风门开度增加、冷风门开度减小，有燃烧不稳及磨煤机电耗增加的情况[2]。

1.6 空气预热器的监督和维护

准东煤全水分高，若放在上层磨机运行掺烧时，会造成尾部烟道低温腐蚀几率增大,因此在掺烧该煤种时要加强对空气预热器的监督和维护。尤其在冬季，由于烟气中含有水蒸气，在燃料水分不多的情况下空气预热器的低温受热面不会结露；但在燃烧过程中，由于灰分的性质及所采用的燃烧方式的不同，燃料中的硫分就有可能形成SO2及SO3并转入烟气中，烟气中的SO3与水蒸气形成硫酸蒸汽，当空气预热器低温受热面壁温低于烟气露点时，便有大量硫酸蒸汽凝结，从而导致空气预热器发生低温腐蚀，甚至造成严重堵灰。

为此，在冬季根据环境气温下降的情况及时投入送风机、一次风机暖风器系统，保证送风机入口的温度在20℃以上。在暖风器故障不能正常投入时，运行中应加强对空气预热器进出口一次风、二次风风温及烟气差压的监视，发现有脉动现象及时采取措施，必要时切换磨煤机运行更换为设计煤种，以防空气预热器发生低温腐蚀，造成堵灰。根据去北疆火力发电厂考察了解到准东煤掺烧一般都中下层磨机运行，若将准东煤放置在上层运行，准东煤燃烧后，燃烧不充分会造成屏式过热器、末级过热器管壁发生结焦情况。

1.7 吹灰器的检查

准东煤的灰熔点一般较低（1050～1180℃），在燃烧过程中容易沉积在水冷壁上，造成炉内结渣和炉膛出口受热面结焦。加强对锅炉喷燃器、水冷壁受热面、屏式过热器及蒸汽吹灰器的检查，发现壁温超温及受热面结焦情况可增加吹灰次数，并加强看火孔的检查，发现结焦及时清理。

2 准东煤大比例掺烧的预防措施

为确保锅炉能较大比例掺烧准东煤，必须对锅炉设计热负荷数据进行核对，测算锅炉最大掺烧准东煤的比例，要采取超前谋划，适时应用新技术、新材料。目前大比例掺烧准东煤采用的方式主要有2种，一种使用除焦剂进行预防锅炉受热面结焦，另一种是采用炉内受热面进行炉内喷涂工艺。

燃料中添加除焦剂、掺烧高岭土解决锅炉结焦问题。根据有关资料和实践，国内应用除焦剂解决锅炉燃烧低熔点煤有较多成功案例，西安热工研究院为研究除焦剂对解决掺烧准东煤防结焦、沾污方面的效果先后做了多次相关试验，但未有突破性进展。与北疆部分电厂了解除焦剂使用情况，除焦剂在电厂应用不多，盛源热电公司未使用过除焦剂[3]。

在基建过程中或机组等级检修时间进行炉内受热面喷涂。在北疆电厂有部分锅炉实施了锅炉受热面重点区域金属喷涂，喷涂区域主要在锅炉炉膛及后竖井包墙区域，每台锅炉喷涂面积为2000m2左右，该措施有效提高受热面管壁光洁度增加受热面换热和极大地降低了受热面结焦的风险。

通过盛源电厂多种准东煤的掺烧试验以及与掺烧准东煤的北疆电厂调研了解，准东煤在掺烧时，煤中的碱金属在高温作用下极易发生变化，并直接粘连在温度较低的灰颗粒上，飞灰与受热的焦渣连接在一起，一旦不及时发现并将其清除就会导致飞灰不断吸附、造成结焦厚度逐渐增加，大块焦渣掉落会造成锅炉冷灰斗水冷壁砸坏情况出现。