广州粤能电力科技开发有限公司 广东省广州市 510080
摘要：根据电厂的现有条件和该炉型特点及给煤设备布置特性等，先后经过炉外、炉内等多种配煤方式的研究与探索，找到了适合该电厂特性的炉内配煤方式，并开发出配套使用的煤质在线修正装置，实现了煤质热值由1000到5500 KCal/kg大幅度变化时CCS模式下的无扰切换，取得了较好的效果，实用性强、灵活便捷、经济可靠，运行稳定，解决了诸多问题，非常适合循环流化床锅炉的使用。
关键词：炉内配煤；循环流化床；超临界；炉外掺煤；煤质在线修正装置
Research and Exploration of Coal blending mode in large CFB Boiler
Fan Hongfei
Guangzhou Yueneng Power Technology Development Co.,Ltd. Guangzhou City, Guangdong Province 510080
Abstract: According to the existing conditions of the power plant and the characteristics of the furnace type and the layout characteristics of the coal supply equipment, the coal blending modes in the furnace and the furnace have been studied and explored successively, and the coal blending mode suitable for the power plant is found, The on-line correction device of coal quality is developed, which realizes the no-disturbance switching under CCS mode when the calorific value of coal is changed greatly from 1000 to 5500 KCal/ kg. It has good effect, strong practicability, flexibility and convenience, economy and reliability, and stable operation. It solves many problems and is very suitable for CFB boiler.
Key words: Coal blending in furnace； CFB；Supercritical；Mixing coal outside furnace； On-line correction device for coal calorific value
0引言
循环流化床锅炉以其煤种适应性强、经济环保、燃烧效率高等优点在近年来得到了迅速发展。但因经济性、燃烧特性、市场供应条件等原因，需要进行配煤掺烧，即将其他煤种与煤矸石掺配，然后燃烧发电。配煤方式一般采用炉外配煤，即煤场配煤、输煤皮带配煤、炉前配煤等方式，但存在配煤不均，不灵活，床温不均，启动成本高，不经济等缺点。在机组整套启动调试期间，根据电厂的特殊情况，创造性的采用炉内配煤，并进行了多种配煤方式的研究与探索，最终找到了适合的炉内配煤方式。
1设备概述
广东国粤韶关综合利用发电新建项目锅炉为上海电气集团公司制造的2×350MW CFB直流锅炉，超临界变压运行、循环流化床燃烧方式、单炉膛、单布风板、一次中间再热、平衡通风、汽冷式旋风分离器、滚筒式冷渣器。最大连续蒸发量1164t/h，主、再热器参数25.4MPa（g）/571℃、5.109MPa（g）/569℃。炉膛尺寸（宽*深*高）：31944*9656*48000（mm）。
每台炉设置5座原煤斗，煤斗下部各配置有中心给料机，靠近锅炉中心线的3座原煤斗对应6台并联运行的耐压式电子称重皮带给煤机，向锅炉前墙给煤口供煤，每台给煤机出力为55t/h；远离锅炉中心线的2座原煤斗分别对应2条由三级串联运行给煤机组成的给煤线，分别采用一级耐压式电子称重皮带给煤机和两级埋刮板式给煤机，向炉后给煤口供煤，每台给煤机出力为110t/h。
本工程来煤直接卸至卸煤沟，再卸至条形方仓。设置一个临时露天煤场。混煤设施：鉴于锅炉燃用混煤，条形方仓下方设置叶轮给煤机，可实现精确配煤及先进先出的运行方式。掺烧煤种主要是煤矸石和烟煤，其中煤矸石为韶关本地矿产，热值在1000-1500KCal/kg之间变化，烟煤为外购，其主要煤质成份见表1、表2：
表1 煤矸石煤质
2炉外配煤方式的探索
在机组整套启动调试期间，分别进行了煤场配煤和输煤皮带配煤两种方式的探索：
（1）煤场配煤的探索：在机组试运行初期，只用前墙给煤机上煤，纯烧烟煤，未进行掺烧。但因该烟煤灰份只有14.14%，循环灰量较少，料层厚度一直下降，无法维持运行，从而造成床温较高。在负荷190MW时，平均床温达到940℃左右，且床温不均，机组带更高负荷困难。探索在煤场用铲车将煤矸石与烟煤按照一定比例进行掺配，再送至锅炉燃烧。掺配后循环灰量增大，料层厚度持续增加，平均床温下降，但仍然存在一些问题：1）改变配比不灵活；2）需要临时露天煤场，受天气影响较大；3）人工和铲车台班耗费量较大，增加经济成本；4）启动点火时，投煤温度较高，耗油量较大；5）床温偏差较大。
（2）输煤皮带配煤的探索：卸煤沟及其下部叶轮给煤机安装调试完成后，在同一个输煤皮带对应的两个卸煤沟里分别上煤矸石和烟煤，再通过其下部对应的叶轮给煤机根据掺配比例调整叶轮给煤机频率同时给煤至输煤皮带进行初步混合，再经过各级输煤皮带、碎煤机及筛煤机进一步混合，运至煤仓后再经过下部的中心给料机再次混合，进行配煤。此配煤方式克服了煤场配煤的前三种问题，但后两种问题仍然存在，且经常会因断煤、流煤、堵煤等问题造成配煤不准，混合不均等问题。
3炉内配煤方式的研究与探索
机组整套启动调试期间，因炉外配煤受天气、人工、断煤等因素影响较大，不能满足机组运行的需要。根据电厂现状、给煤机布置方式及循环流化床的特点等，创造性的进行炉内配煤方式的研究和探索，先后进行了以下配煤方式的尝试：
（1）前墙A-F给煤机均上烟煤，后墙AB给煤机停用。该配煤方式的主要优点：锅炉启动时投煤温度低（450℃左右），投煤早，省油。主要缺点：1）因该烟煤灰份较小，颗粒较细，运行时床压缓慢下降，需定期补加床料；2）床温较高，负荷190MW时，平均床温940℃左右，机组带更高负荷较困难。
（2）后墙A侧给煤机上煤矸石，后墙B侧给煤机上混煤（4000大卡），前墙A-F给煤机均上烟煤。该配煤方式的主要优点：1）锅炉启动时投煤温度低，投煤早，省油。主要缺点：1）因本锅炉流化床面前后较窄，左右较长，所以当锅炉AB两侧燃烧煤质偏差较大时，会造成锅炉AB两侧床温偏差较大（偏差>50℃），进而造成两侧汽温、金属壁温、水动力等参数偏差较大，且不易均衡。
（3）后墙AB侧给煤机均上煤矸石，前墙A-F给煤机均上烟煤。该配煤方式的主要优点：1）投煤温度较低，利于节油，降低启动成本；2）两侧配煤方式一样，而且还可以通过调整给煤机给煤量来调节煤矸石配比量，从而调平锅炉两侧床温，两侧床温相对均衡；3）锅炉可以带任意负荷，甚至满负荷。主要缺点：1）因本炉型是将后墙给煤口设置在两侧回料器AC的两个回料腿上，且该煤矸石含灰量较大（70%以上）、灰质较细，运行时大量灰堆积在回料口附近，再通过外循环回到两侧回料器，床上的灰份也通过内循环形成的贴壁流而堆积两侧，如此循环累计，达到一定量时会造成两侧回料器回料不畅，两侧旋风分离器易产生脉动；2）因后墙两侧煤矸石较多，而床上中间煤矸石较少，细床料少，热量较难带走，从而造成中间床温较高，影响锅炉加煤速率，进而影响加减负荷速率和锅炉运行安全；3）若任一台前墙两侧给煤机A、B、E、F堵煤或停运检修时，将会造成两侧床温偏差较大，进而造成两侧烟温、汽温、水动力等偏差较大，且较难调节，影响锅炉运行安全。
（4）后墙AB给煤机均上烟煤，前墙两侧给煤机ABEF上煤矸石，前墙中间给煤机CD上烟煤。该配煤方式的主要优点同配煤方式（3），主要缺点：1）因本炉型是将后墙给煤口设置在两侧回料器AC的两个回料腿上，通过刮板机将煤先刮至侧边第一个给煤口（即回料器第一个回料腿上），剩余部分刮至第二个给煤口（即该回料器第二个回料腿上），而第一个给煤口较大，且未设置节流孔板或均布器，造成煤量全部流至第一个回料腿，两个回料腿给煤不均，床温偏差大；2）前墙中间给煤机CD上烟煤，而床上中间热量较难带走吸收，从而造成中间床温较高，影响锅炉加煤速率，进而影响加减负荷速率和锅炉运行安全；3）煤矸石配比量太大时，会引起两侧回料器回料不畅、两侧旋风分离器脉动。
（5）后墙AB给煤机及前墙两侧ABEF给煤机上烟煤，前墙中间给煤机CD上煤矸石。优点：1）因该炉型床上两侧受热面多，吸热效果好，而床中间受热面少，吸热效果差，此配煤方式受热的均衡，并可根据床温均衡情况通过分别调节给煤机CD煤量，自由加减煤矸石配比量，整体床温偏差小，较均衡；2）投煤温度较低，利于节油，降低启动成本；3）因床中间床料向两侧流动性好，床料颗粒分布较均匀，回料器回料顺畅；4）可根据情况停运检修任一台给煤机，对锅炉影响较小，检修方便；5）整体床温较低，满负荷时平均床温可控制在850-880℃之间，可大幅度及快速增减负荷(7MW/min，100MW)，并可降低NOX生成量，降低尿素投用量；6）流化风量低，锅炉磨损小，厂用电率低；7）飞灰及炉渣含碳量低（飞灰含碳量1.43%，炉渣含碳量0.4%），锅炉效率高；缺点：当炉前煤矸石大颗粒较多时，煤仓下部CD中心给料机容易卡涩，需将煤矸石颗粒度控制在15mm以内。目前本配煤方式较适合该电厂使用。
4 CCS模式下炉内配煤方式的无扰切换
因该煤矸石热值在1000-1500KCal/kg之间变化，而烟煤热值在4400-5500KCal/kg之间变化，两者参配时及配煤方式改变时，热值变化较大，较难计算当前煤量热负荷，严重影响CCS的使用。对此，专门开发出相应的煤质在线修正装置（已申请专利）。该装置可以在CCS模式下，各给煤机煤质变化时进行无扰的切换（即：各给煤机煤质低位发热量可在1000～5500Kcal/Kg之间变化），主汽压偏差为±0.3MPa、负荷偏差±2.5MW，机组在煤热值修正期间能稳定安全运行，并可根据煤炭供应情况及锅炉燃烧特性，随时无扰变换煤种，还可以很好的在线进行各种煤质掺烧试验而不影响CCS功能的使用。该煤质在线修正装置还适合煤粉炉等其他炉型炉内掺烧燃料时使用。
5炉内配煤的注意事项
（1）因煤质变化对锅炉燃烧影响较大，炉内配煤时应根据锅炉运行状况，缓慢调节煤矸石与烟煤配比量，有异常时应及时处理或调回之前配比状态；
（2）因煤矸石与烟煤的粒径分布对中心给料机和锅炉运行状态等影响较大，入炉煤粒径分布应符合要求，并需经常检测，有异常时及时处理，定期检测输煤系统碎煤机和筛煤机状况。
（3）更换煤质或变换配煤方式时，需根据煤质报告，更改煤质在线修正装置参数，并观察CCS模式下各主要参数的变化趋势。
（4）进行炉内添加石灰石脱硫时，会对锅炉燃烧状况造成影响，需根据情况及时调整相关运行参数和配煤比例。
（5）采用炉内配煤方式煤矸石掺配比例较大时，需关注旋风分离器及其回料器运行状态，出现脉动或其他异常情况，应及时调整相关参数和配煤方式，并调节煤矸石配比量。
（6）正常运行时，床温应控制在850-920℃之间，当出现床温偏差较大时或床温较高时，应及时调整流化风量、煤矸石配比量、二次风速、床压等参数。
（7）点火启动初期，投煤时应先投烟煤，可以降低投煤温度，节油。等平均床温>790℃时再投煤矸石，进行炉内配煤，并根据相关参数缓慢调节配煤比例。
6总结
通过各种配煤的研究与探索，找到一种较为适合该电厂锅炉使用的炉内配煤方式，即炉内配煤方式（5），该配煤方式下可由运行人员根据需要自由增减煤矸石配比量，实用性、符合性较强，大大减少炉外配煤工作量，避免了炉外配煤掺配不均，影响锅炉燃烧稳定问题，且投油温度较低，降低锅炉启动成本及时间，床温均衡，平均床温较低，NOX产生量小，经济环保。结合煤质在线修正装置一起使用，可以在CCS模式下进行各种煤质变化和配煤方式无扰切换，方便，安全。煤矸石与烟煤配比量可通过专项的燃烧调整试验，测试各负荷工况下最佳配比量。
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论文作者:樊红飞
论文发表刊物:《基层建设》2018年第21期
论文发表时间:2018/8/20
标签：煤矸石论文; 锅炉论文; 烟煤论文; 煤质论文; 方式论文; 给煤机论文; 流化床论文; 《基层建设》2018年第21期论文;