摘要：以某锅炉采用中间贮仓式钢球磨煤机热风送粉制粉系统，设计燃用当地劣质烟煤，由于烟煤严重紧缺，个别时段烟煤中掺混大量煤泥，发热量不足10000 kJ/kg，烟煤库存多次降至最低煤位以下。本文分析锅炉掺烧褐煤产生的问题，以掺烧褐煤制粉系统的检查与维护、磨煤机出口温度的控制，吹灰器的运行周期并提出了掺烧褐煤的建议。
关键词：褐煤掺烧；制粉；分析
随着煤炭市场变化，火电企业燃用设计煤种难以保证，通过掺烧劣质煤来降低燃料成本，提高企业盈利能力已成趋势。褐煤特性是挥发分高、水分大、热值低，且灰熔点低、易结焦，掺烧褐煤对机组安全经济运行影响较大，特别是中储式制粉系统、采用热风送粉方式的锅炉，对煤粉制备、输送和燃烧影响尤为严重。
一、掺烧原则及目标
1、掺烧原则。综合考虑来煤煤质、水分、煤场存煤、卸煤输煤设备及锅炉设备运行状况、负荷、制粉系统出力、脱硫效率等因素，合理组织原煤的进厂、存储及上煤。做到好差煤搭配、合理掺配，杜绝不经掺配劣质煤直接入原煤仓。
2、掺烧目标。机组正常负荷范围内，不发生煤质原因导致机组出力受阻、燃烧不稳投油助燃或灭火。
二、锅炉掺烧褐煤产生的问题
燃用褐煤的锅炉通常采用直吹式制粉系统，并采用“高温炉烟+热风” 或者“高温炉烟+热风+冷炉烟”作为干燥介质，原则上不适合采用中贮式钢球磨煤机制粉系统。从锅炉小比例试烧褐煤实际运行情况来看，配中贮式制粉系统的烟煤锅炉掺烧高挥发分褐煤存在以下问题。
1、制粉系统防爆能力低。锅炉制粉系统原设计采用“热风+再循环+冷风”作为干燥介质，干燥剂内本身含氧量较高，加之中贮式制粉系统管线布置较长，设备复杂且系统漏风量大，致使制粉系统末端含氧容积浓度接近20.8 %。实际运行中若发生断煤或误操作，磨煤机出口风粉温度短时间内会迅速升高，在这种情况下高挥发分的褐煤极易自燃引发制粉系统爆炸。锅炉在掺烧小比例高挥发分褐煤时曾相继发生几起制粉系统爆炸事故，严重影响了电厂的安全生产。因此，制粉系统防爆是中贮式钢球磨煤机制粉系统研磨大比例褐煤时需要考虑的首要问题。
2、制粉系统干燥出力不足。褐煤全水分在29 %左右，根据锅炉试掺烧小比例褐煤的运行经验，磨煤机出口风粉温度很难达到55 ℃。[1] 燃用褐煤和烟煤采用空气干燥时，磨煤机出口最高允许温度为70 ℃。可见，大比例掺烧褐煤时磨煤机出口风粉混合物温度将远低于规定值，制粉系统干燥出力不足，将影响机组的带负荷能力。此外，磨煤机出口风粉温度过低，极易造成磨煤机入口积煤，并导致制粉系统末端因结露而粘结煤粉，加大了制粉系统爆炸的几率。
3、落煤管堵煤。在日常运行期间，锅炉频繁发生给煤机的落煤斗蓬煤、断煤等现象，其主要原因是煤源杂，煤质差；有时是水分大、热值低的煤泥掺入，极易在煤斗内粘结贴壁，导致下煤不畅甚至蓬煤、断煤。这时磨煤机出口温度短时间内会迅速升高，在这种情况下大比例掺烧褐煤，极易引起着火甚至爆炸，存在较大安全隐患。
4、机组带负荷能力下降。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆褐煤低位发热量在12780 kJ/kg 左右，低于设计煤种的低位发热量（16492 kJ/kg）。在大比例掺烧褐煤后，若要维持机组仍在额定负荷下运行，必须增加入炉燃料量，这更进一步加剧了原有制粉系统干燥出力的不足。两种因素相互作用，使得大比例掺烧褐煤后机组高负荷运行时煤粉仓粉位难以保持，进而满足不了锅炉带大负荷的要求。
5、送粉系统存在安全隐患。锅炉采用新型双通道煤粉燃烧器，设计为344℃的热风送粉，适合燃用低挥发分的劣质烟煤，而褐煤的干燥无灰基挥发分比设计煤种高。在这种条件下大比例掺烧褐煤后，一方面易造成一次风管道内粘结煤粉的自燃，危及送粉系统的安全；另一方面易造成煤粉着火提前，烧损燃烧器。因此，为了保证掺烧大比例褐煤送粉系统和燃烧器的安全，必须对现有的热风送粉系统或燃烧器进行改造。
6、燃烧器喷口烧损、结焦。对于设计燃用劣质烟煤的锅炉，其设计热风送粉系统和双通道煤粉燃烧器的主要目的是为了强化稳定燃烧，但对于掺烧高挥发分褐煤来说却是不利的，容易造成煤粉着火提前，致使燃烧器喷口烧损、喷口附近结焦等问题发生，这对锅炉的安全运行构成了威胁。
三、锅炉掺烧褐煤解决方案
1、采用“煤场掺混、炉内混烧”的燃煤掺配模式，褐煤进入煤场分堆单独存放，按比例精确掺配，尽快入炉。
2、为防止制粉系统自燃或爆炸，控制磨煤机出口温度不超65℃，分磨掺配，掺配褐煤的制粉系统保持长期运行，需要停磨时适当延长抽粉时间。定期化验制粉系统煤粉细度，细度不合格时进行调整，保持煤粉细度在合格范围。适当增加锅炉吹灰次数，保持受热面清洁，定期对喷口结焦情况检查和清理。
3、提高一次风压保持入炉煤粉着火距离，调整火焰充满度，保证火焰中心位置不偏斜。但一次风压不能太高，风速高容易使切圆加大而发生局部结渣，使燃烧器附近水冷壁挂焦。针对热风送粉方式，通过试验调整，根据褐煤掺烧不同比例调整冷风开度，降低一次风温，防止煤粉提前着火烧损喷燃器。安装输粉管温度监测仪，对各输粉管温度实时监视，保证温度不越限，防止喷燃器结焦或烧损。
4、控制粉仓温度，定期进行降粉，减轻煤仓死角积粉程度。制定机组不同负荷下掺配褐煤比例曲线，既要防止机组出力受阻，又要实现最大限度掺烧褐煤。制粉系统和煤粉仓充氮系统、蒸汽消防系统处于良好备用状态，必要时投入使用。
配备中储式制粉系统和采用热风送粉方式的锅炉，由于设备特性和燃烧系统的不同，掺烧褐煤难度较大，掺烧过程问题较多，通过认真分析，制定相应技术措施和设备改造，保证了机组稳定运行和环保排放要求，又大幅降低燃料费用。经过不断总结掺烧褐煤经验，掺烧比例逐渐增大，虽然制粉耗电率有所升高，机组运行经济性略有下降，但综合计算单位燃料成本比掺烧前降低，提高了企业盈利能力，面对日益严峻的电煤市场环境，火电企业深入内部挖潜，实现了较大的综合经济效益。
参考文献：
[1] 翁善勇，庄婷，赵虹.煤粉燃烧特性预测及在实际锅炉上的应用[J].热力发电，2014（7）：39 -42.
[2] 钱宇，张敏，李力全.循环流化床锅炉防磨技术[J].热力发电，2014（6）：72-74.
[3] 张敏.华能包头第一热电厂125 M W CFB 锅炉冷态及燃烧优化调整试验技术研究报告[R].西安热工研究院有限公司，2014.
论文作者:呼斯楞
论文发表刊物:《电力设备》2017年第36期
论文发表时间:2018/5/11
标签：褐煤论文; 制粉论文; 系统论文; 锅炉论文; 热风论文; 烟煤论文; 机组论文; 《电力设备》2017年第36期论文;