摘要：神华国华（印尼）南苏发电有限公司针对高水分（60%~63%）、高挥发分、低热值褐煤采用蒸汽干燥工艺，导致输煤系统发生粉尘难以控制、积粉自燃、蒸汽干燥机和制粉系统爆炸、原煤斗堵煤等一系列重大问题，通过逐步提高蒸汽干燥机出口原煤水分试验，发现当蒸汽干燥机出口原煤水分从40%提升至52%~55%时，上述问题得到彻底解决。但原煤水分提高也导致磨煤机出力不足和煤粉管道堵塞以及锅炉燃烧不稳等问题，通过磨煤机和燃烧优化等试验，成功实现中速磨煤机制粉系统燃用高水分（52%~55%）褐煤。
关键词：火力发电；高水分褐煤；中速磨煤机；燃烧优化
1前言
印度尼西亚苏门答腊南苏地区有丰富的褐煤矿藏资源，目前该地区已探明水分60%左右的褐煤17.3亿t，如何解决高水分褐煤发电是开发印尼电力市场的先决条件。以褐煤为主要燃料的电厂对燃烧锅炉各设计参数及安全高效的运行机制有许多特殊的要求。燃烧锅炉的炉膛结构、制粉系统、合理的燃烧设备等很多因素都影响着褐煤电厂的正常运行。高水分褐煤燃用的最典型问题是预防空气预热器低温腐蚀、受热面液态复合硫酸盐高温腐蚀、尾部受热面结露沾污和保证电除尘设备及系统安全运行等。本文结合褐煤的特点，从制粉系统、燃烧设备等方面，对褐煤燃烧锅炉的运行特点进行技术研究。
2工程简要情况
神华国华（印尼）南苏电厂一期工程为2×150MW燃煤发电机组，锅炉燃用就近坑口煤矿褐煤。锅炉设计褐煤原煤水分52%，实际原煤水分达到60%~63%。锅炉设计入炉煤通过蒸汽干燥机将水分由52%干燥至38%再送入锅炉原煤斗，机组投产试运后发现将原煤水分从60%~63%干燥至40%左右时，干燥机至原煤斗沿程输煤皮带粉尘无法控制，且粉尘沉积处会发生自燃；原煤干燥机后端粉尘较大，干燥机烟尘排放浓度达到1000mg/m3，干燥机除尘器排放的煤泥无法处置。通过锅炉燃烧优化调整和制粉系统运行优化，锅炉成功实现燃用52%~54%高水分褐煤。
2.1锅炉主要设备规范
锅炉为DGJ500/13.7-Ⅱ7型超高压汽包锅炉，炉膛宽度为11360mm，炉膛深度为11360mm，炉顶中心标高为45150mm。采用四角切向燃烧方式、一次中间再热、单炉膛平衡通风、固态排渣、全钢构架的Π型炉。
2.2锅炉燃烧器布置情况
锅炉燃烧器为四角切圆直流燃烧器，每角燃烧器为4层一次风喷口，在相邻2层煤粉喷嘴之间布置1层辅助风喷嘴，主风箱上部设有1层分离燃尽风SOFA，燃烧器固定位置不可调，最下层A层燃烧器采用微油点火装置。
3制粉系统优化调整
3.1变一次风量优化调整保证磨煤机合适风煤比例，既能使4个角喷出的煤粉气流同步着火，又能防止燃烧中心偏斜导致左右汽温偏差和炉膛结焦问题。通常褐煤水分偏高，磨煤机在设计中必须充分考虑干燥出力对磨煤机出力的影响，而对于直吹式制粉系统，一次风比例占据较多时，锅炉助燃二次风比例过分降低会加剧燃烧恶化。低负荷时段因炉膛温度较低，若一、二次风比例严重失调势必引起锅炉燃烧不稳，甚至出现灭火事故。通过试验将一次风率从55%降低到45%，锅炉燃烧温度提高，在150MW额定负荷下，水平烟道对流竖井入口烟温从680~700℃提高至770~810℃，空气预热器出口热风温度从300℃提高至350℃，有效地解决了高水分褐煤磨煤机干燥出力偏低导致磨煤机出力降低的问题。
3.2一次风压优化调整
根据同类型磨煤机运行经验，ZGM磨煤机阻力较大时，喷嘴环风速较高。由于印尼高水分褐煤具有水分高、比重小（0.65t/m3）、易研磨等煤质特殊性，为了降低磨煤机喷嘴环风速，减小磨煤机喷嘴环磨损和一次风机耗电率，在保证磨煤机安全稳定前提下，通过不同煤量试验，最终获得一次风压与锅炉负荷最优控制曲线。
3.3磨煤机加载力优化调整
干燥后原煤水分降低至52%~55%，因加载力过高导致磨煤机磨盘上出现压实煤饼，出力无法提升。为了彻底解决磨煤机出力问题，通过不同给煤量进行不同加载力试验，最终找出最佳加载力与给煤量关系曲线。
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3.4磨煤机煤粉细度优化试验
原煤水分达到52%~55%，煤粉较细时，分离器内部经常因粘结煤粉发生自燃爆炸等重大安全事故；煤粉较粗时，一次风管会发生堵管问题。为了从根本上解决原煤水分高带来的一系列问题，必须找出最佳煤粉细度，在保证磨煤机出口温度不低于56℃的前提下，通过试验找出分离器最佳折向挡板位置与煤粉细度关系数据。
4燃烧优化调整
4.1变周界风
（燃料风）风量试验印尼高水分褐煤挥发分达到53.8%时，易发生着火现象。在试验中发现：如果周界风量过高，煤粉气流着火点推前，燃烧器喷口回火较严重，喷口易发生钝体烧坏或脱落风险。为找出不同煤量与周界风最佳开度关系，解决喷口回火问题。
4.2变辅助风挡板试验
（炉膛与风箱差压）运行的磨煤机所对应的燃烧器的上、下二次风门开度主要控制炉膛与二次风风箱差压。合理的锅炉炉膛负压与二次风箱差压，可保证二次风速为最佳风速，使得燃烧器喷口煤粉与二次风合理混合，实现煤粉气流的完全燃烧。同时，合适的风箱差压可降低因烟气回流区增大导致的燃烧器喷口结焦风险。对于低熔点煤种，二次风配风采取“正塔形配风”即二次风挡板开度由下至上逐步开大。通常采取“正塔形”较“倒塔形”配风炉膛出口烟温低。通过试验确定了锅炉炉膛负压与二次风箱差压最佳控制线。通过对炉膛风箱差压加-150Pa“偏置”进行不同负荷跟踪，就地观测燃烧器喷口及炉内燃烧火焰卷席情况来确定最佳控制的数据。
4.3变燃尽风
OFA试验OFA层风为燃尽风，该喷嘴与下层其余二次风喷嘴反向切角-15°，通过OFA层二次风合理开度，降低左右两侧烟气偏差。在提高锅炉燃烧效率的前提下有效降低NOx排放。通过变OFA层二次风开度试验，比对锅炉风烟、汽水参数综合分析，获取锅炉蒸发量与OFA层挡板开度的最佳控制曲线。
4.4总风量试验
（变氧量试验）锅炉运行中合理二次风配比，是保证锅炉炉内煤粉燃烧充分的前提条件，保证合理锅炉过量空气系数，是避免锅炉因缺氧或过氧燃烧，导致锅炉炉膛结焦、高温腐蚀和排烟温度升高、烟气排放指标升高的有效手段。为了保证炉内煤粉完全、充分燃烧，提高锅炉效率，通过不同负荷氧量变化试验，飞灰含碳量从0.93%降低到0.30%，大渣含碳量从14%降低到8%；原煤水分从设计值37.8%增加到52%~55%情况下，锅炉排烟温度比设计值156℃升高约10℃，达到165℃，锅炉实测效率90.1%。
5结束语
通过燃烧优化试验后获取最佳控制曲线组，并及时将曲线组固化到DCS控制系统控制逻辑中，锅炉成功实现了燃用超高水分（52%~55%）褐煤，彻底解决了褐煤过分干燥带来的一系列重大安全、环保、经济运行的问题。通过燃烧试验找出了锅炉不同负荷下最佳二次风挡板开度以及锅炉氧量控制，锅炉燃用超高水分（52%~55%）褐煤，机组负荷可以带额定负荷。试验获取高水分褐煤锅炉最高一次风率（45%），以及中速磨煤机研磨高水分褐煤磨辊加载力、一次风压、最佳煤粉细度等为今后同类型煤质锅炉设备选型提供了较好的设计依据。
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论文作者:张强
论文发表刊物:《基层建设》2019年第19期
论文发表时间:2019/9/21
标签：褐煤论文; 锅炉论文; 水分论文; 炉膛论文; 原煤论文; 磨煤机论文; 干燥机论文; 《基层建设》2019年第19期论文;