（徐州铜山华润电力有限公司 江苏省徐州市）
摘要:在火力发电厂中，受到上游煤炭价格影响，电厂入炉煤种多变、煤种矿点复杂，高热、低挥发煤种占比高，锅炉机械不完全燃烧损失增大，造成烟气中飞灰含碳量增大，进而使锅炉的效率降低。本文通过燃煤掺烧、燃烧优化调整不断探索，找到降低锅炉飞灰含碳量的办法，为锅炉机组的高效运行提供依据。百万机组飞灰含碳量从上半年的3.5%下降至目前的月均2.3%左右。
关键词:超超临界锅炉 煤质 飞灰含碳量 锅炉效率 影响因素 试验对策
0引言：
目前，随着环境保护压力越来越大，全国各电力企业都在大力开展节能降耗活动，特别对于火电企业，节能降耗势在必行，由于我厂入炉煤种多变、复杂，锅炉机械不完全燃烧损失很大，严重影响锅炉效率。所以通过燃烧试验调整找到影响飞灰含碳量高的原因并制定相应的对策对锅炉的安全经济运行具有很强的现场指导意义。
1 设备简介
我厂锅炉为上海锅炉厂有限公司生产的SG-3044/27.46-M535型超超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉，单炉膛塔式布置、四角切向燃烧、摆动喷嘴调温、平衡通风、全钢架悬吊结构、露天布置、采用机械刮板捞渣机固态排渣的锅炉。锅炉燃用烟煤。炉膛宽度21480mm，炉膛深度21480mm。
锅炉采用正压直吹式制粉系统，配置6台ZGM133N型磨煤机，5台投运，1台备用。每台磨煤机引出4根煤粉管道到炉膛四角，炉外安装煤粉分配装置，每根管道分成两根管道分别与两个相邻的一次风喷嘴相连，共计48只直流式燃烧器，分12层布置于炉膛下部四角（每两个煤粉喷嘴为一层），在炉膛中呈四角切圆方式燃烧。在煤粉燃烧器上部设有分离式燃尽风，有六层风室。最上排燃烧器喷口中心线标高43436mm，一级过热器屏底距最上排燃烧器喷口22044mm，最下排燃烧器喷口中心标高23591mm，至冷灰斗转角距最下排燃烧器喷口5111mm。
风烟系统配有两台单级动叶调节轴流式送风机、两台双级动叶调节轴流式一次风机、两台双级动叶调节轴流式引风机和两台容克式三分仓空气预热器。
锅炉入炉煤质
表1锅炉设计煤质
表2 锅炉实际煤质
2 影响飞灰含碳量因素
当煤粉气流在炉膛内的燃烧和燃尽过程不充分时,势必造成机械未完全燃烧热损失增大,飞灰含碳量升高。影响飞灰含碳量变化的因素主要有:煤种特性、煤粉细度、二次风量、一次风速、锅炉负荷等。
3 降低锅炉飞灰含碳量试验对策
通过不断尝试优化燃煤的掺配、磨组加载力、分离器转速、二次风挡板、锅炉氧量以及一次风压力等运行参数不断优化调整，结果如下：
3.1 燃煤掺配调整
从表1、表2对比可知，我厂存在锅炉燃烧实际煤种与设计煤种不符的情况,造成煤质成分如挥发分、水分、灰分和发热量等主要指标不稳定,从而对煤粉的完全燃烧产生很大的影响,导致飞灰含碳量发生显著变化。
煤粉燃烧过程是在挥发成份燃烧完之后才开始焦炭的燃烧。因此,燃料性质中挥发分的含量对煤粉燃烧的影响最为重要。对于高挥发分燃煤,挥发分燃烧释放出大量热量,形成炉内高温氛围,有利于焦炭的迅速着火和燃尽,机械未完全燃烧损失减小,飞灰含碳量较低;相反,对于低挥发分燃煤,则容易引起飞灰含碳量的升高。对于高水分燃煤,由于燃烧时放出的有效热量相对减少,则会降低炉内燃烧温度,并增加着火热,不利于焦炭的燃尽,造成飞灰含碳量的升高。燃煤中的灰分不但不能燃烧,反而会降低燃煤的发热量,并妨碍可燃质与氧的接触,使燃料着火和燃尽困难。燃煤中灰分增加时,将会使煤粉燃尽度变差,机械未完全燃烧损失随之增加;同时由于燃煤灰分增加使得煤中的可燃质成分会相应减少,这表现为飞灰含碳量常略有降低,但是总的机械未完全燃烧损失还是增加的,因此,对于高灰分燃煤,飞灰含碳量仍表现为偏高。
我厂入炉煤质的挥发分、灰分、发热量各不相同，且长治北、汽车煤占比较大，入炉挥发分总体在20%左右、灰分在25%左右。通过煤场掺配，热值、挥发分相近的煤种在煤场进行混堆，然后加仓，入炉分仓燃烧，在保证燃烧稳定的前提下，主力磨组优先考虑高热值、高挥发分煤种保证锅炉燃烧稳定，对高灰分诸如：汽车煤、谢桥、万安煤进行隔层加仓，中间加仓高热值、高挥发分、低灰分煤种诸如黄陵煤，提高高灰分、中热煤的燃烧温度，同时对低挥发分煤种放在下层磨组诸如长治北煤，增加低挥发分煤质的燃尽时间（表3）。
表3 入炉煤加仓方式
3.2 煤粉细度调整
煤粉细度对其煤粉的燃烧和燃尽性能有较大影响。煤粉细度越大,即煤粉颗粒粒径越大,其燃尽性能较小粒径颗粒越差,势必造成煤粉燃尽时间延长,不完全燃烧损失增大,飞灰含碳量升高,从而降低锅炉效率。细煤粉虽然容易着火和燃烧,但煤粉颗粒过细将会增加制粉系统的耗电量和加大磨煤机的磨损量。因此,在锅炉设备运行中,应综合考虑不完全燃烧损失和制粉能耗的要求,使之达到最小,即寻找煤粉经济细度或最佳细度,以保证较高的锅炉效率和较低的飞灰含碳量。通过联系西安热工研究院对我厂#5机组进行燃烧性能优化调整试验结果分析，磨组正常运行时，保证各台磨在振动不超过5mm/s的情况下，通过提升各台磨的加载力以及将磨的分离器转速提升在200RPM/Min,并保持长期运行，煤粉细度R90在25%左右，且磨煤机电耗没有明显增大情况。
3.3 二次风系统调整
根据西安热工研究院的试验数据，在负荷700MW以上时，二次风燃烧器挡板保证上层COFFA、SOFA风挡板全开；周界风门调整原则是给煤量大于50t/h时，周界风挡板开度需大于50%，煤量增加时，再缓慢开大，各辅助风挡板开度适当增大，在950MW负荷时，各台磨燃烧器二次风箱差压在0.5—0.7KPa左右。调整锅炉总风量（表4），维持合适的氧量，同时注意根据SCR系统的入口CO的变化进行调整锅炉总风量。
表4 锅炉总风量
3.4 一次风速的调整
通过利用燃烧优化调整试验，结合磨组运行稳定情况，对一次风量与给煤量配比进行精确要求（表5），一次风母管压力由之前的10.5KPa左右降至目前的9.5KPa左右，目前就地实测一次风速在25m/s左右，对降低飞灰含碳量具有比较大的作用。
表5 磨组一次风量与给煤量配比参考表(单位：t/h)
3.5 锅炉负荷的影响
塔式锅炉在低负荷情况下，锅炉燃烧氧量较为充足，锅炉烟气流速降低，煤粉在锅炉内停留时间长，燃烧更为充分，飞灰含碳量较低。在高负荷工况下，由于燃烧器为低NOx燃烧结构，缺氧燃烧，机械不完全燃烧损失相对较高。
4结论
本文通过进行燃烧优化调整，从煤种特性、煤粉细度、二次风量、一次风速、锅炉负荷等方面进行调整优化，找到降低锅炉飞灰含碳量的影响因素。锅炉飞灰含碳量从2017年1至6月份平均3.5%降至目前月均2.3%，取得很好的经济效益。主要结论如下：
（1）多煤种掺烧，低挥发分煤种放在下层磨加仓，增加煤粉的燃尽时间；中热值、高灰分煤种进行隔层加仓，增加煤粉的燃烧温度，对降低锅炉飞灰含碳量具有很好的效果。
（2）在立足本台锅炉磨煤机安全稳定运行的前提下，通过磨组的性能试验，找到煤粉经济细度或最佳细度,以保证较高的锅炉效率和较低的飞灰含碳量。
（3）通过进行调整后的飞灰含碳量结果分析，高灰分煤种进行隔层燃烧后，飞灰总体下降约0.3%，效果明显。
（4）合适的一次风速对锅炉的燃烧稳定性，以及降低飞灰含碳量和主再热汽温偏差方面有着较好的效果。
5参考文献:
[1] 铜山华润电力有限公司. 1000 MW机组集控运行规程. 徐州：铜山华润电力有限公司，2017.
[2] 铜山华润电力有限公司. 1000 MW机组集控检修规程. 徐州：铜山华润电力有限公司，2017.
[3] 叶江明. 电厂锅炉原理及设备（第二版）. 北京：中国电力出版社.2010.
论文作者:秦国华
论文发表刊物:《电力设备》2017年第28期
论文发表时间:2018/1/22
标签：锅炉论文; 煤粉论文; 灰分论文; 铜山论文; 炉膛论文; 煤质论文; 燃煤论文; 《电力设备》2017年第28期论文;