大型機(jī)組摻燒油頁巖試驗(yàn)分析

毛 亮

廣東省粵電集團(tuán)，廣東茂名 525011

大型機(jī)組摻燒油頁巖試驗(yàn)分析

毛 亮

廣東省粵電集團(tuán)，廣東茂名 525011

隨著國內(nèi)煤價(jià)和油價(jià)的日益升高，國家煤電聯(lián)動(dòng)政策的難以實(shí)施，煤炭市場的供求不平衡，使全國各大發(fā)電集團(tuán)都面臨了新的挑戰(zhàn)。為了降低運(yùn)行成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，廣東省粵電集團(tuán)在300mW機(jī)組燃料中摻燒了油頁巖，并通過對油頁巖與神華煤混合燃燒特性的分析，討論了摻燒煤種和比例對燃燒過程的影響，結(jié)果表明300mW機(jī)組摻燒油頁巖是完全可行。

油頁巖；氧量；配風(fēng)方式；摻燒比例

1 試驗(yàn)?zāi)康?/h2>

廣東省粵電集團(tuán)300mW機(jī)組于2007年5月進(jìn)入商業(yè)運(yùn)行，該機(jī)組鍋爐為東方鍋爐廠生產(chǎn)的DG1025/18.2-Ⅱ4型亞臨界四角切圓燃燒鍋爐。鍋爐設(shè)計(jì)煤種為煙煤，投運(yùn)后主要燃用神華煤。為提高電廠的經(jīng)濟(jì)效益，特在本臺(tái)機(jī)組摻燒了部分油頁巖。通過實(shí)爐試燒試驗(yàn)，了解了300mW機(jī)組摻燒油頁巖后，混煤與鍋爐燃燒系統(tǒng)的適應(yīng)性以及摻燒油頁巖對鍋爐經(jīng)濟(jì)性和安全性的影響，從而為電廠生產(chǎn)以及經(jīng)營決策提供必要的參考意見。

2 試驗(yàn)煤質(zhì)

根據(jù)熱工院前期工作，由煤質(zhì)數(shù)據(jù)可知，油頁巖的灰分很高，含碳量較低，因此發(fā)熱量很低，這將導(dǎo)致入爐煤量增加；揮發(fā)分極高，著火溫度較神華煤低約100℃，磨煤機(jī)內(nèi)著火爆炸的危險(xiǎn)性增加；油頁巖的含硫量很高，摻燒油頁巖比例過大則鍋爐高、低溫腐蝕的危險(xiǎn)增加；油頁巖的磨損性要低于神華煤，但由于灰分含量太高，一次風(fēng)煤粉管道的磨損仍不能忽視；摻燒油頁巖的直接優(yōu)勢在于其灰熔融性溫度遠(yuǎn)高于神華煤，摻燒后鍋爐的結(jié)焦特性將顯著改善。

3 本次試驗(yàn)的主要內(nèi)容

1）10 %～20%～30%油頁巖摻燒比例的經(jīng)濟(jì)性試驗(yàn)和調(diào)整試驗(yàn)；2）鍋爐全燒神華煤經(jīng)濟(jì)性試驗(yàn)。

4 試驗(yàn)過程及初步結(jié)果

本次試驗(yàn)先進(jìn)行20%油頁巖摻燒比例的試驗(yàn)，在此摻燒比例下進(jìn)行了鍋爐燃燒調(diào)整試驗(yàn)，以確定鍋爐摻燒油頁巖較合適的摻燒方案和運(yùn)行方式。其后進(jìn)行了30%、10%油頁巖摻燒比例試驗(yàn)，同時(shí)為了對比分析，進(jìn)行了鍋爐全燒神華煤時(shí)效率測試試驗(yàn)。

4.1 排煙氧量、排煙溫度標(biāo)定與空氣預(yù)熱器漏風(fēng)

作為輔助性試驗(yàn)，對鍋爐排煙氧量在高氧量和低氧量兩種情況下進(jìn)行了各測孔氧量值測定，從測試結(jié)果來看，鍋爐排煙氧量過高，排煙溫度較低，而且均是兩側(cè)煙道氧量高、溫度低，中間兩煙道氧量略低、煙溫偏高一些。對摻燒油頁巖這種高硫分燃料來說，排煙溫度過低意味著鍋爐尾部受熱面低溫腐蝕將可能較嚴(yán)重。為查明排煙溫度低的原因，進(jìn)行了空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率測定試驗(yàn)。得出左右側(cè)空預(yù)器漏風(fēng)率分別達(dá)到了12.29%和10.72%，空氣預(yù)熱器漏風(fēng)較大是排煙溫度低的直接原因所導(dǎo)致。

4.2 氧量對鍋爐燃燒的影響

共進(jìn)行了3個(gè)設(shè)定爐膛出口氧量下的燃燒試驗(yàn)，其氧量分別為2.5%、3.5%和4.5%，在對爐膛火焰溫度測試結(jié)果、排煙氧量和排煙溫度等測試結(jié)果的對比得出：爐膛氧量增加是鍋爐送風(fēng)量增大的結(jié)果，可見，氧量增加到4.5%后火焰溫度降低較多，煤粉燃盡變差，飛灰含碳量增加，說明鍋爐不宜大風(fēng)量運(yùn)行。氧量在2.5%和3.5%時(shí)飛灰含碳量相差較小，煙溫接近，因此建議運(yùn)行氧量控制在3.0%左右為宜。

由于油頁巖具有較低的著火溫度和極高揮發(fā)分含量，因此摻燒后的混煤其著火和燃盡均無明顯影響。

4.3 配風(fēng)方式對鍋爐燃燒的影響

鍋爐配風(fēng)方式試驗(yàn)進(jìn)行了二次風(fēng)“正寶塔”配風(fēng)、“倒寶塔”配風(fēng)、“縮腰式”配風(fēng)和“腰鼓形”配風(fēng)四種極限情況的配風(fēng)方式試驗(yàn)。從各工況灰、渣樣分析來看，“縮腰式”配風(fēng)明顯優(yōu)于其它配風(fēng)方式，其飛灰和爐渣含碳量均較低；其燃燒器上部平均煙溫水平亦較其它配風(fēng)工況高。二次風(fēng)中的上層風(fēng)具有“壓火”作用，而下層風(fēng)具有“托火”作用，因此均應(yīng)開大，而其它風(fēng)門則可依據(jù)實(shí)際條件維持適當(dāng)開度，這是“縮腰式”配風(fēng)運(yùn)行效果較好的原因。因此建議鍋爐運(yùn)行中上下二層二次風(fēng)均應(yīng)全開。

燃燒器周界風(fēng)具有增加一次風(fēng)剛性、防止煤粉氣流刷墻的作用，對于弱結(jié)渣性煤，一次風(fēng)開度的影響不大，但對強(qiáng)結(jié)渣性煤（如本鍋爐長期全燒神華煤）則周界風(fēng)開度的影響將會(huì)體現(xiàn)出來。

4.4 燃燒器擺角對鍋爐燃燒的影響

燃燒器擺角試驗(yàn)考核了燃燒器全下擺、水平和上擺10°各種情況下的燃燒工況。燃燒器擺角試驗(yàn)是在停頂層磨條件下進(jìn)行的。因?yàn)樵陧攲幽ネ度脒\(yùn)行情況下，很難將燃燒器上擺運(yùn)行?？梢姡紵鲾[角對爐膛煙溫分布和爐渣含碳量有明顯影響。為改善爐內(nèi)溫度水平，燃燒器不宜在某一擺角長期運(yùn)行。

4.5 煤粉細(xì)度對鍋爐燃燒的影響

對習(xí)慣運(yùn)行方式下，磨煤機(jī)分離器擋板分別在50%開度和75%開度下分別進(jìn)行了鍋爐燃燒測試。顯然煤粉變粗后，煤的燃盡顯然會(huì)變差。

4.6 油頁巖摻燒比例的影響

各摻燒比例下，灰、渣含碳量測試結(jié)果如下：

表1 油頁巖比例影響

本次試驗(yàn)在較倉促的情況下進(jìn)行，換煤過程的時(shí)間不夠，因此各比例下試驗(yàn)灰渣含碳量測試結(jié)果可能存在一些偏差。如：30%油頁巖摻燒時(shí)可能由于摻燒比例控制不均，出現(xiàn)了二、三電場1、2號(hào)灰罐料位高報(bào)警，鍋爐排灰、排渣量明顯增大，給煤量達(dá)到了165t/h以上，5臺(tái)磨運(yùn)行最高負(fù)荷只能帶到293mW，后啟動(dòng)6臺(tái)磨運(yùn)行才帶足滿負(fù)荷，其油頁巖比例約為25%。鍋爐全燒神華煤時(shí)火焰亮，透明度增加，火焰溫度最高，隨著摻燒比例增加火焰溫度降低。10%油頁巖比例時(shí)由于本身比例較小，對給煤量改變不大，故懷疑試驗(yàn)期間為全神華煤燃燒，但從燃燒溫度來看，試驗(yàn)期間仍可能維持在10%油頁巖比例。

4.7 燃燒試驗(yàn)期間發(fā)現(xiàn)若干問題

1）左右兩側(cè)風(fēng)箱與爐膛差壓始終后墻大于前墻約300Pa、二次風(fēng)量A側(cè)始終大于右側(cè)40t/h，測點(diǎn)位置或傳感器精度需校核；2）再熱器減溫水在閥門全關(guān)仍有4t/h～5t/h的減溫水量，可能閥門泄漏較大或傳感器精度變差；3）機(jī)側(cè)與爐側(cè)主汽溫度不一致，機(jī)側(cè)始終高于爐側(cè)，需校核測點(diǎn)；4）鍋爐摻燒油頁巖基本無結(jié)渣現(xiàn)象，灰量和渣量較大；鍋爐全燒神華煤時(shí)上層燃燒器噴口區(qū)域有疏松掛渣；燃燒器上擺運(yùn)行其一次風(fēng)剛性變差，氣流易刷墻，因此全燒神華煤時(shí)不宜長期上擺燃燒器運(yùn)行；

5 結(jié)論

1）對于300mW機(jī)組在不改變系統(tǒng)和設(shè)備結(jié)構(gòu)的情況下，油頁巖的最大摻燒量最高可達(dá)30%，當(dāng)摻燒比例在20%以下時(shí)機(jī)組可以長期安全穩(wěn)定運(yùn)行；2）在300mW機(jī)組上摻燒油頁巖可以在很大程度上緩解目前煤炭資源緊缺的局面，對提高發(fā)電廠的效益有巨大意義。

[1]陳國達(dá).中國油頁巖概論[J].地質(zhì)評論，1951：16(2).

[2]劉定平，陳紅艷.低熱值高爐煤氣與煤粉量混燒技術(shù)的探討.

[3]鍋爐技術(shù)，2003，34(6)：44-48.

TE3

A

1674-6708（2012）58-0091-02