0、前 言
湖南益陽發(fā)電有限責(zé)任公司簡稱“益陽電廠”1鍋爐系哈爾濱鍋爐廠引進(jìn)美國CE公司技術(shù)設(shè)計(jì)制造的HG-1025/18.2-YM13型鍋爐，該鍋爐設(shè)計(jì)燃用煙煤、貧煤，于2001年11月投產(chǎn)。但是，2001年8月以來全國煤炭形勢發(fā)生重大變化．火電廠供煤普遍緊張。到2001年12月底鍋爐到了有什么煤，就燒什么煤的境地，來煤質(zhì)量明顯下降，煤質(zhì)特性嚴(yán)重偏離原設(shè)計(jì)煤種．鍋爐燃用與設(shè)計(jì)煤種相差很大的本省劣質(zhì)煤，富通新能源生產(chǎn)銷售
生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒
顆粒機(jī)、
木屑顆粒機(jī)、
秸稈壓塊機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。
當(dāng)燃用湖南本地劣質(zhì)煤，鍋爐在高負(fù)荷(300 MW)時(shí)燃盡差、頻繁滅火，低負(fù)荷240MW時(shí)需投二支大油槍穩(wěn)燃，自動投入率低，嚴(yán)重影響了機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行．因此在燃用本省劣質(zhì)煤的條件下對鍋爐進(jìn)行全面的燃燒調(diào)整試驗(yàn)．測試鍋爐效率．探索鍋爐最佳運(yùn)行方式．進(jìn)而了解燃用劣質(zhì)煤時(shí)對鍋爐安全性、經(jīng)濟(jì)性的影響，分析該鍋爐對本省劣質(zhì)煤燃燒適應(yīng)性就顯得十分必要。
1、鍋爐簡介
益陽電廠1 025 t/h鍋爐為亞臨界、單汽包自然循環(huán)、固態(tài)排渣、中間再熱四角切圓燃燒煤粉鍋爐。采用雙通道自穩(wěn)式燃燒器和WR型濃淡燃燒器，燃燒器煤粉噴嘴自下而上分五層布置(依次為A、B、C、D、E)，共20個(gè)，其中A、B、E層為WR型寬調(diào)節(jié)
比上、下濃淡燃燒器：C、D層為雙通道煤粉燃燒器，帶高速蒸汽射流。二次風(fēng)采用ABB-CE公司傳統(tǒng)的大風(fēng)箱結(jié)構(gòu)．由隔板將大風(fēng)箱分隔成若干風(fēng)室．二次風(fēng)噴嘴與煤粉噴嘴相間布置。鍋爐主要設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。
2、煤質(zhì)特性分析
表2為設(shè)計(jì)煤種和實(shí)際燃用煤種的工業(yè)分析．實(shí)際燃用煤種的灰分含量高．發(fā)熱量低．是典型的劣質(zhì)煤，因此燃燒時(shí)容易產(chǎn)生著火、穩(wěn)燃性差、燃盡程度低等問題，對鍋爐的負(fù)荷和熱效率將會產(chǎn)生影響。
3、試驗(yàn)結(jié)果及分析
從表2可以看出．試驗(yàn)煤種與實(shí)際燃煤接近．屬典型的劣質(zhì)煤。
3.1一次風(fēng)風(fēng)壓（速）對鍋爐效率的影響
一次風(fēng)風(fēng)壓（速）的大小，對燃料著火的影響很大．直流燃燒器煤粉著火．主要靠射流卷吸或回流使得高溫?zé)煔鈱σ淮物L(fēng)的氣粉混合物進(jìn)行加熱。風(fēng)速太高會使煤粉著火區(qū)遠(yuǎn)離噴口．降低燃燒器附近的煙氣溫度，影響著火：同時(shí)使較粗的煤粉動量過大．易穿透強(qiáng)烈燃燒區(qū)而下落或退出．從而降低燃燒效率。風(fēng)速太低．噴嘴出口氣流沒有一定的擴(kuò)張角，卷吸的回流煙氣少，切圓形成不佳，且容易堵管和燒壞燃燒器。對劣質(zhì)煤燃燒．在煤粉管道不積粉堵管的前提下．應(yīng)盡可能降低一次風(fēng)速．
試驗(yàn)期間負(fù)荷、制粉系統(tǒng)投運(yùn)方式、省煤器出口氧量等基本保持一致，配風(fēng)方式采用縮腰形。通過改變一次風(fēng)風(fēng)壓進(jìn)行試驗(yàn)，表3列出了負(fù)荷為280 MW時(shí)的試驗(yàn)結(jié)果。從表3可以看出．負(fù)荷為280MW時(shí)．在此三個(gè)工況中．一次風(fēng)風(fēng)壓為2.78 kPa時(shí)，其機(jī)械不完全損失q。最小，鍋爐熱效率相對較高。同樣，在其它的負(fù)荷下也存在一個(gè)最佳一次風(fēng)風(fēng)壓．使得鍋爐效率達(dá)到最高。
3.2二次風(fēng)配分方式對鍋爐效率的影響
二次風(fēng)分別采用倒寶塔、縮腰2種配分方式，觀測其對鍋爐燃燒、效率的影響。試驗(yàn)結(jié)果見表4。由表4可知．在試驗(yàn)煤質(zhì)下采用縮腰形配風(fēng)方式．飛灰和爐渣可燃物含量低．即機(jī)械不完全損失減小，鍋爐效率較高。如果下層二次風(fēng)門開度過小，爐渣可燃物必然增加．上二次風(fēng)門上面有二層三次風(fēng)．三次風(fēng)帶粉量大．上二次風(fēng)還需提供部分風(fēng)量幫助三次風(fēng)中煤粉的燃燒， 所以縮腰形配風(fēng)方式既能保證煤粉氣流的及時(shí)著火和燃盡，同時(shí)下部較大的二次風(fēng)能起托粉作用．減少了爐渣含碳量和飛灰含碳量。倒寶塔配風(fēng)方式由于中間BC .CD間二次風(fēng)開度較大．試驗(yàn)中鍋爐負(fù)壓波動大．鍋爐燃燒不穩(wěn)，q2、q4損失大，鍋爐效率低。
3.3三次風(fēng)量對鍋爐效率的影響
為了解三次風(fēng)對鍋爐燃燒的影響．分別進(jìn)行了4套制粉系統(tǒng)、3套制粉系統(tǒng)運(yùn)行對比試驗(yàn)，主要結(jié)果見表5。從表5中可以看出．4套制粉系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，由于三次風(fēng)量增加，使得排煙損失增加，機(jī)械不完全損失也有所增大，從而使鍋爐效率降低。
對于3套制粉系統(tǒng)來說．由于煤質(zhì)發(fā)熱量低．灰份含量高．增加了制粉系統(tǒng)負(fù)擔(dān)．在保證煤粉細(xì)度的前提下．3套制粉系統(tǒng)難以滿足鍋爐長期滿負(fù)荷運(yùn)行。磨煤機(jī)入口負(fù)壓大，大量帶粉嚴(yán)重的三次風(fēng)進(jìn)入爐膛燃燒器上部．必然增大機(jī)械不完全燃燒損失，降低鍋爐效率。因此在目前煤質(zhì)下，應(yīng)在維持粉位和保證煤粉細(xì)度的前提下，減少進(jìn)入爐膛三次風(fēng)量。通過制粉系統(tǒng)的初步調(diào)整．制粉系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)建議控制如下：排粉機(jī)電流70A，磨煤機(jī)電流124-127 A.排粉機(jī)入口擋板開度40%-60%．磨煤機(jī)入口負(fù)壓為200-500Pa,磨煤機(jī)進(jìn)出差壓為1.6-20kPa,冷風(fēng)門關(guān)閉，通過再循環(huán)風(fēng)門f不易小于30%)、熱風(fēng)門和給煤量調(diào)節(jié)磨煤機(jī)出口溫度在80-90℃。
3.4過剩空氣系數(shù)（氧量）對鍋爐效率的影響
表6為采用縮腰形配風(fēng)時(shí)．不同過剩空氣系數(shù)（氧量）下的試驗(yàn)結(jié)果，從表中可以看出，當(dāng)過剩空氣系數(shù)小時(shí)，機(jī)械不完全損失增大：當(dāng)過剩空氣系數(shù)明顯增大時(shí)．排煙損失增加．機(jī)械不完全損失降低。通過各試驗(yàn)工況下鍋爐效率與過剩空氣系數(shù)關(guān)系的比較可知．當(dāng)省煤器出口氧量為3.8%-4.2%時(shí)，兩項(xiàng)損失之和最小，爐內(nèi)燃燒狀況較好，鍋爐效率較高．當(dāng)鍋爐燃用劣質(zhì)煤時(shí)．為避免鍋爐水冷壁發(fā)生高溫腐蝕和爐膛結(jié)渣．過剩空氣系數(shù)不易控制太小．省煤器出口氧量不低于3.8%。
3.5高速蒸汽射流對鍋爐燃燒穩(wěn)定性及鍋爐效率的影響
雙通道燃燒器內(nèi)噴口兩側(cè)設(shè)有高速蒸汽射流．汽源接自爐前霧化汽源．該射流速度高．具有增加回流煙氣量、增強(qiáng)一次風(fēng)氣流剛性和吹掃積粉作用。本次試驗(yàn)在240 MW負(fù)荷下．進(jìn)行了不開蒸汽射流、開D層蒸汽射流、開C、D層蒸汽射流和開C層蒸汽射流的試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見表7。
開啟蒸汽射流后．蒸汽高速射流卷吸爐膛深處高溫?zé)煔猓p通道燃燒器穩(wěn)燃腔內(nèi)溫度提高，煤粉氣流提前著火．提高了低負(fù)荷爐內(nèi)燃燒穩(wěn)定性。同時(shí)延長了煤粉氣流燃燒時(shí)間，提高了燃燒率。從燃燒器處的看火孔觀察．可明顯感到投蒸汽射流后雙通道燃燒器燃燒強(qiáng)度增大．開蒸汽射流后從燃燒器處的看火孔測得的爐膛溫度比未開蒸汽射流時(shí)高．從表7也可看出開蒸汽射流后鍋爐效率比未開蒸汽射流的工況高。
當(dāng)燃用含灰量高、揮發(fā)份低，著火、燃燼困難的劣質(zhì)煤時(shí)．可以開啟高速蒸汽射流．充分利用煙氣回流預(yù)熱煤粉．使之著火提前和穩(wěn)燃。當(dāng)燃用揮發(fā)份高．易于著火或含硫量高易結(jié)焦的煙煤時(shí)．為了保護(hù)燃燒器不致燒壞和結(jié)焦，應(yīng)關(guān)閉開啟高速蒸汽射流，以減少爐內(nèi)高溫?zé)煔饣亓鳎娱L著火距離，推遲煤粉氣流著火。
3.6火嘴投運(yùn)萬式（給粉機(jī)煤粉量分配變化）對鍋
爐效率的影響
表8給出了不同火嘴投運(yùn)方式下的鍋爐效率測定結(jié)果。從表8可以看出．當(dāng)給粉機(jī)煤粉量由下少上多，變?yōu)橄露嗌仙伲档土嘶鹧嬷行奈恢茫娱L了煤粉在還原區(qū)的停留時(shí)間．鍋爐效率上升．這主要是煤粉的燃盡時(shí)間延長了。從鍋爐燃燒安全穩(wěn)定性考慮．火嘴投運(yùn)方式易采用下多上少或均勻方式。
3.7不同負(fù)荷對鍋爐效率的影響
表9列出了不同負(fù)荷下鍋爐熱效率試驗(yàn)結(jié)果。可見，隨著負(fù)荷降低，由于燃燒調(diào)整及時(shí)，鍋爐都能正常穩(wěn)定燃燒，鍋爐熱效率仍維持較好水平。
4、結(jié)束語
(1)通過燃燒調(diào)整，在燃用本省劣質(zhì)煤情況下，鍋爐能在180 MW-300 MW機(jī)組負(fù)荷范圍內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行，鍋爐效率為89%-90%，較設(shè)計(jì)值明顯降低。
(2)當(dāng)燃用劣質(zhì)煤時(shí)，應(yīng)采用較低一次風(fēng)風(fēng)壓。在某一負(fù)荷下盡量保證在最佳的一次風(fēng)風(fēng)壓下運(yùn)行：二次風(fēng)宜采用縮腰形配風(fēng)方式，保證煤粉氣流的及時(shí)著火和燃盡．從而降低爐渣含碳量和飛灰含碳量：在維持粉位和保證煤粉細(xì)度的前提下，減少進(jìn)入爐膛三次風(fēng)量：應(yīng)維持省煤器出口氧量為3.85-4.2%（DCS顯示值）。
(3)從鍋爐燃燒安全穩(wěn)定性考慮，火嘴投運(yùn)方式宜采用下多上少或均勻方式。在低負(fù)荷(240 MW以下)鍋爐燃用劣質(zhì)煤時(shí)，應(yīng)增投C、D層雙通道燃燒器的高速蒸汽射流。
(4)試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)一、二次風(fēng)風(fēng)溫較設(shè)計(jì)值偏低30℃左右．應(yīng)進(jìn)一步分析計(jì)算，查出原因，以便今后改進(jìn)及確保鍋爐安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
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