蔡 劍，江焯燁

（廣東粵電靖海發(fā)電有限公司，廣東揭陽515223）

660MW超臨界火電機(jī)組鍋爐煤種燃燒適應(yīng)性試驗(yàn)研究

蔡 劍，江焯燁

（廣東粵電靖海發(fā)電有限公司，廣東揭陽515223）

選用電廠常用煤種，在某電廠的660MW超臨界火電機(jī)組對沖火焰鍋爐上進(jìn)行熱態(tài)試驗(yàn)。運(yùn)用熱態(tài)燃燒氣氛即時(shí)測試技術(shù)，測量各混煤在不同負(fù)荷條件下的爐內(nèi)煙氣溫度變化、飛灰及灰渣可燃物、污染物（SO2、NOx等）排放量及汽溫特性情況，對比研究摻混對鍋爐安全性和經(jīng)濟(jì)性的影響。通過燃燒調(diào)整，提出適于鍋爐燃燒的混煤特性、摻混方式及鍋爐安全經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行方式。

超臨界；對沖火焰鍋爐；燃燒適應(yīng)性；試驗(yàn)研究

我國電力生產(chǎn)以燃煤發(fā)電為主，由于煤炭資源分布不均勻，交通運(yùn)輸能力不足，造成燃煤電站鍋爐很難穩(wěn)定地燃用設(shè)計(jì)煤種。煤種多變、且偏離設(shè)計(jì)煤種給鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來許多問題[1]。廣東某電廠的2×660 MW機(jī)組采用超臨界前后對沖火焰、變壓直流鍋爐，設(shè)計(jì)燃用當(dāng)?shù)責(zé)o煙煤和煙煤的混煤。實(shí)際運(yùn)行中，由于受煤源條件限制，鍋爐主要燃用以本地劣質(zhì)煤與外?。ɑ虮镜兀熋哼M(jìn)行摻混的混煤，本文基于混煤燃燒特性研究成果的應(yīng)用和驗(yàn)證，進(jìn)一步研究混煤摻燒對鍋爐運(yùn)行的影響和適應(yīng)性，通過對該電廠鍋爐機(jī)組進(jìn)行混煤摻燒適應(yīng)性及燃燒調(diào)整的熱態(tài)試驗(yàn)[2－4]，確定最佳煤種方案。

1 鍋爐主要設(shè)計(jì)參數(shù)及燃燒器布置特點(diǎn)

電廠鍋爐采用東方鍋爐（集團(tuán)）股份有限公司制造的國產(chǎn)超臨界參數(shù)復(fù)合變壓本生直流鍋爐，鍋爐型號DG2070/25.4-Ⅱ9型，鍋爐主要參數(shù)見表1.

表1 鍋爐的主要參數(shù)

鍋爐共配有24個(gè)低NOx旋流式煤粉燃燒器，采用前后墻對沖燃燒方式，爐內(nèi)共布置有24只旋流煤粉燃燒器噴口，12只項(xiàng)部燃盡風(fēng)噴口，總計(jì)36個(gè)噴口。燃燒器分3層，每面爐墻每層共布置4只，此外，在前后墻距最上層燃燒器噴口一定距離處布置有一層燃盡風(fēng)噴口，每層6只，前后墻各布置6只，燃燒器的具體布置方式見圖1.

圖1 爐膛燃燒器布置

鍋爐制粉系統(tǒng)采用6臺(tái)雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)，冷一次風(fēng)機(jī)正壓直吹系統(tǒng)。正常情況下磨煤機(jī)6臺(tái)運(yùn)行，無備用。燃燒器采用24個(gè)低NOx旋流式煤粉燃燒器。燃燒器和各磨煤機(jī)出粉管連接關(guān)系如圖2所示。

圖2 燃燒器和磨煤機(jī)連接關(guān)系

2 鍋爐設(shè)計(jì)煤種及試驗(yàn)煤種的煤質(zhì)特性

鍋爐的設(shè)計(jì)煤種為煙煤和本地?zé)o煙煤按3∶7比例混配的混煤。根據(jù)鍋爐運(yùn)行過程中的客觀條件及煤場煤源情況，選取電廠常用的3種不同配煤方案進(jìn)行試驗(yàn)。各煤種的煤質(zhì)特性如表2所示。

表2 試驗(yàn)煤種的煤質(zhì)特性

設(shè)計(jì)煤種為干燥無灰基揮發(fā)份為13.02%的貧煤，不太容易著火，燃燒時(shí)不易結(jié)渣。在試驗(yàn)過程中，結(jié)合鍋爐的結(jié)構(gòu)及其他運(yùn)行條件，為保證煤粉的正常著火，最底層燃燒器在燃用煤種方案1和3時(shí)，均為干燥無灰基揮發(fā)份大于40%的褐煤，燃用煤種方案1時(shí)，其它層的燃燒器則燃用碳含量較高的貧煤，而燃用方案2與3時(shí)的其他層燃燒器則都燃用發(fā)熱量較高的煙煤。

3 鍋爐熱態(tài)試驗(yàn)內(nèi)容及試驗(yàn)方法

在鍋爐運(yùn)行一段時(shí)間并基本穩(wěn)定后進(jìn)行，根據(jù)有關(guān)試驗(yàn)規(guī)程[5~9]，結(jié)合電廠要求和實(shí)際情況，進(jìn)行燃料特性對鍋爐運(yùn)行影響的試驗(yàn)。選擇機(jī)組在330 MW、550 MW、660 MW三個(gè)負(fù)荷時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)，每種負(fù)荷下分別燃用3種燃煤方案。試驗(yàn)中采用美國Taytek系列紅外測溫儀及德國Testo350加強(qiáng)型煙氣分析儀等設(shè)備，結(jié)合現(xiàn)場DCS操控平臺(tái)，測試記錄鍋爐燃用不同混煤時(shí)沿爐膛高度爐內(nèi)煙氣溫度分布、飛灰及爐渣可燃物含量、煙氣中SO2及NOx排放量、煙氣中CO含量等參數(shù)，同時(shí)記錄各工況下主蒸汽、再熱蒸汽等相關(guān)參數(shù)，以了解混煤對鍋爐的適應(yīng)性。

4 鍋爐熱態(tài)試驗(yàn)結(jié)果及分析

4.1 試驗(yàn)結(jié)果匯總

不同負(fù)荷及燃料下相關(guān)測量數(shù)據(jù)和運(yùn)行參數(shù)如表3～表5、圖3～圖5所示。

表3 各試驗(yàn)工況下鍋爐主要運(yùn)行參數(shù)

表4 飛灰、爐渣可燃物及燃燒過程SO2、CO排放量測量數(shù)據(jù)

圖3 330 MW負(fù)荷下不同燃用混煤爐內(nèi)煙氣溫度的分布

圖4 550MW負(fù)荷下不同燃用混煤爐內(nèi)煙氣溫度的分布

圖5 660 MW負(fù)荷下不同燃用混煤爐內(nèi)煙氣溫度的分布

4.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

（1）在330 MW負(fù)荷下，燃用三種煤種方案時(shí)，汽溫特性比較接近，而燃用方案2時(shí)的排煙溫度相對較高，比方案1高了近13℃，沿爐膛高度測得各的爐內(nèi)溫度也最高，但飛灰及爐渣可燃物含量，SO2及CO排放量均為最低?？傮w而言，在330 MW負(fù)荷下，方案2的入爐混煤稍好。

（2）在550MW負(fù)荷下，燃用三種煤種方案時(shí)，排煙溫度相差不大，但方案3的主蒸汽溫度及再熱溫度最高，都比方案1高10℃左右，灰渣中可燃物含量相差不大，方案2的SO2排放量最低。沿爐膛高度煙氣溫度均在測點(diǎn)3（即頂層燃燒器附近）達(dá)到最高。在測點(diǎn)3處，方案1的煙氣溫度最高，爐內(nèi)煙氣溫度波動(dòng)最大，即爐內(nèi)燃燒狀況稍差。總體上來說，在550 MW負(fù)荷下，燃用方案2煤種優(yōu)于其他煤種。

（3）在660 MW負(fù)荷下，各煤種方案的汽溫特性相近，排煙溫度較之其他兩種負(fù)荷都高，燃用方案2時(shí)，排煙溫度為122.1℃.燃用方案2的灰渣可燃物及SO2排放量均比其他低，且沿爐膛高度測得煙氣溫度也最高。因此，在660MW負(fù)荷下，燃用方案2較優(yōu)。

可見，混煤特性及混煤入爐燃燒方式對爐內(nèi)燃燒、煙氣溫度、飛灰與爐渣可燃物含量、煙氣中CO含量、汽溫特性等都有影響?；烀簱]發(fā)分在15%以上，發(fā)熱量在20 MJ/kg左右，汽溫參數(shù)及相關(guān)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)可滿足鍋爐設(shè)計(jì)要求；下層燃燒器煤質(zhì)變差（無煙煤）會(huì)引起飛、渣的可燃物含量顯著增加；從上至下的三層燃燒器，可按混煤的煤質(zhì)特性較好、差、好的方式給煤，或三層燃燒器均按較好混煤（揮發(fā)分不低于15%、發(fā)熱量達(dá)到設(shè)計(jì)煤種值）方式給煤；從所試驗(yàn)的工況看，煙氣中CO含量均不高，即化學(xué)不完全燃燒損失很小，對鍋爐效率影響不大。

5 結(jié)論

（1）本地?zé)o煙煤與外購煙煤進(jìn)行合理摻混完全適應(yīng)本鍋爐的燃燒，但混煤的煤質(zhì)特性及混煤入爐燃燒方式對爐內(nèi)燃燒、煙氣溫度、飛灰與爐渣可燃物含量、煙氣中CO含量、汽溫特性等都有影響。

（2）根據(jù)試驗(yàn)可知，鍋爐負(fù)荷、煤質(zhì)特性變化及相關(guān)調(diào)整對排煙中CO含量均有不同程度影響，但CO總含量較小，對鍋爐效率影響很小。

（3）為保證鍋爐安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行，保證混煤的揮發(fā)分應(yīng)不低于15%、發(fā)熱量在20 MJ/kg左右；或依煤質(zhì)特性使燃燒器按從上至下為較好煤、差煤、好煤的方式進(jìn)行給煤；或在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，至少保證一層燃燒器為好煤（即一臺(tái)磨煤機(jī)磨制好煤，一般對應(yīng)為下層燃燒器）。

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ExperimentalStudy on the Adaptability on 660 MW Supercritical Boiler UnitCombustion Performance w ith DifferentCoals

CAIJian，JIANG Zhuo-ye
（Guangdong Yudean Jinghai Power Generation Co.，Ltd.，Jieyang Guangdong 515223，China）

A thermal test was carried out on a 660MW supercritical unit opposed firing boiler in a power plant. With the help of combustion atmosphere immediate thermal test technology，the changes of furnace temperature，fly ash and the ash combustibles，pollutants（SO2，NOx）emissions and steam temperature characteristics under different working conditions were measured，after comparative study，found out the mixing of blended coals’effect on the boiler’s safety and economy in operation.By the means of combustion adjustment，the most suitable characteristics of blended coal，mixed operation mode for boiler combustion and most safe and economic way for boiler operation were carried out.

supercritical；opposed firing boiler；combustion adaptability；experimental study

TK227

A

1672-545X（2017）04-0095-03

2017-01-13

蔡劍（1989-），男，江西豐城人，碩士，主要研究電廠鍋爐燃燒性能調(diào)整及優(yōu)化方向。