印度尼西亞某300 MW機組燃用褐煤鍋爐燃燒調(diào)整

劉 剛，羅俊俊，余 磊，符俊平，楊 杰

（1.國網(wǎng)湖北省電力公司電力科學研究院，湖北 武漢 430077；2.湖北方源東力電力科學研究有限公司，湖北 武漢 430077）

印度尼西亞某300 MW機組燃用褐煤鍋爐燃燒調(diào)整

劉 剛1，羅俊俊2，余 磊2，符俊平1，楊 杰1

（1.國網(wǎng)湖北省電力公司電力科學研究院，湖北 武漢 430077；2.湖北方源東力電力科學研究有限公司，湖北 武漢 430077）

針對印度尼西亞某300 MW機組鍋爐燃用印度尼西亞本地褐煤，運行過程中存在的排煙溫度高，廠用電率高等問題，為了節(jié)能降耗，在制粉系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整的基礎(chǔ)上，結(jié)合印度尼西亞褐煤的特點進行了變氧量、變一次風壓等燃燒調(diào)整試驗。燃燒調(diào)整后，鍋爐排煙溫度和廠用電率均明顯下降，提高了機組運行經(jīng)濟性。

300 MW機組；燃燒調(diào)整；制粉系統(tǒng)；褐煤

0 引言

褐煤是煤化程度最低的煤種,它是泥炭沉積后經(jīng)脫水、壓實轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C生物巖的初期產(chǎn)物,因外表呈褐色或暗褐色而得名。褐煤水分高、揮發(fā)分高、熱值低、易風化和自燃，不利于長距離輸送和儲存。印度尼西亞煤炭資源豐富，其中60%儲量為褐煤[1]。

印度尼西亞某電廠位于中爪哇省南岸，一期建設(shè)2×300 MW亞臨界純凝機組，于2006年11月全部正式投產(chǎn)發(fā)電，機組作為電網(wǎng)主力機組偶爾參與調(diào)峰。機組運行采取委托方式一直由中方人員操作。2號機組經(jīng)過近10年的運行，由于運行人員更迭頻繁，對印度尼西亞褐煤燃燒特性認識不足，因此在實際運行過程中存在部分不合理的運行操作習慣，導致鍋爐排煙溫度偏高，輔機電耗偏高，廠用電率偏高等問題產(chǎn)生。為節(jié)能降耗，在制粉系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整的基礎(chǔ)上，本文結(jié)合印度尼西亞褐煤的特點進行了變氧量、變一次風壓等燃燒調(diào)整試驗研究。燃燒調(diào)整后，鍋爐排煙溫度和廠用電率均明顯下降，提高了機組運行經(jīng)濟性。

1 鍋爐設(shè)計參數(shù)

鍋爐為東方鍋爐廠生產(chǎn)的DG1025/18.2-Ⅱ13型亞臨界參數(shù)、四角切圓燃燒方式、自然循環(huán)汽包爐，單爐膛п型布置，燃用褐煤，一次再熱，平衡通風、固態(tài)排渣，全鋼架、全懸吊結(jié)構(gòu)。

鍋爐設(shè)計煤種為印度尼西亞褐煤，制粉系統(tǒng)采用5臺中速磨煤機正壓直吹式制粉系統(tǒng)，每臺爐設(shè)5臺中速磨煤機，4臺運行，一臺備用，磨煤機型號為HP963。磨煤機保證出力42 t/h，最大出力52.65 t/h，煤粉細度R90=25%(設(shè)計煤種)。

燃燒器采用水平濃淡式燃燒器，四角布置，切圓燃燒，所有噴口均可上下擺動±30°，過熱蒸汽采用噴水減溫，再熱蒸汽以擺動燃燒器噴口為主，并輔以噴水微調(diào)。鍋爐主要設(shè)計參數(shù)如表1所示。

表1 鍋爐主要設(shè)計參數(shù)Tab.1 Main design parameters of boiler

電廠燃用煤種以來自印度尼西亞KIDECO礦區(qū)的褐煤為主，鍋爐設(shè)計煤種和實際燃用煤種的工業(yè)分析和發(fā)熱量數(shù)據(jù)如表2所示。與設(shè)計值相比，實際燃用煤種外在水分偏高，低位熱值偏低。

表2 燃煤特性分析數(shù)據(jù)Tab.2 Analysis data of coal

2 燃燒調(diào)整試驗

2.1 基礎(chǔ)性試驗

300 MW電負荷工況下，基礎(chǔ)性鍋爐效率試驗結(jié)果表明飛灰和大渣含碳量均在1%以下，排煙CO含量小于100×10-6，鍋爐機械未燃燒和化學未燃燒損失均較小。鍋爐省煤器出口運行氧量約為3.0%，A、B空預器實測的漏風率分別為10.34%和11.41%，網(wǎng)絡(luò)法實測兩側(cè)排煙溫度的平均值為158℃，修正后的排煙溫度平均值為157℃，高出設(shè)計值約20℃，排煙熱損失較大。最終修正計算得到的鍋爐效率為92.42%。

根據(jù)基礎(chǔ)性試驗得到的結(jié)果，燃燒調(diào)整的重點是：制粉系統(tǒng)優(yōu)化、氧量調(diào)整、一次風壓調(diào)整，以降低排煙溫度、提高鍋爐效率，降低廠用電消耗。

2.2 制粉系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整

2.2.1 煤粉細度調(diào)整

煤粉細度是煤粉的重要特征之一，鍋爐實際選用的煤粉細度是根據(jù)不同煤種的燃燒特性和制粉系統(tǒng)費用等因素綜合技術(shù)經(jīng)濟比較后確定的。本鍋爐在燃用設(shè)計煤種時，設(shè)計煤粉細度 R90為25%。根據(jù)煤粉取樣細度分析結(jié)果，通過調(diào)節(jié)磨煤機出口分離器折向擋板，最終將運行磨煤機出口煤粉細度調(diào)節(jié)至25%～30%，略高于設(shè)計值。調(diào)整后，鍋爐飛灰大渣含碳量分析值均在1%以內(nèi)，機械未燃燒損失控制在較低水平。磨煤機出力和石子煤排量正常。

2.2.2 磨煤機出口溫度調(diào)整

文獻[2]指出，磨煤機出口最高溫度應(yīng)根據(jù)煤質(zhì)和采用的制粉系統(tǒng)型式確定，采用HP中速磨煤機磨制褐煤時最高允許溫度不應(yīng)超過66℃，同時磨煤機出口最低溫度應(yīng)滿足終端干燥劑溫度的要求，本工程磨煤機出口溫度報警值設(shè)定為65℃。

磨煤機出口溫度不宜過低，一方面由于印度尼西亞褐煤水分很高，過低的出口溫度會導致磨煤機制粉干燥出力下降，另一方面當磨煤機出口溫度下降時會導致熱一次風率下降，冷一次風率上升，在總一次風率不變的情況下最終會導致空預器冷卻效果下降，排煙溫度升高。印度尼西亞褐煤由于其揮發(fā)分很高，制粉系統(tǒng)容易發(fā)生爆炸導致磨煤機防爆門動作而停運，因此磨煤機出口溫度也不能過高。

機組運行人員出于安全穩(wěn)定考慮，長期將磨煤機出口溫度控制在53℃運行。通過查閱值班運行記錄和機組DCS歷史數(shù)據(jù)，近1年來運行磨煤機防爆門動作時對應(yīng)出口溫度的統(tǒng)計平均值約為64℃，鑒于鍋爐入爐煤煤質(zhì)基本穩(wěn)定，磨煤機出口溫度還是有提高的空間。在300 MW，270 MW和240 MW工況下，分別進行提高運行磨煤機出口溫度試驗，并記錄排煙溫度的變化，試驗數(shù)據(jù)結(jié)果見圖1所示。在300 MW，270 MW和240 MW工況下，磨煤機出口溫度每提高1℃對應(yīng)的排煙溫度降低分別為2.0℃、1.8℃和1.7℃。在保證磨煤機安全穩(wěn)定運行下，適當提高運行的經(jīng)濟性，試驗最后將磨煤機出口溫度提高至60℃。通過后期近20 d的跟蹤觀察，磨煤機運行穩(wěn)定，防爆門未發(fā)生動作，鍋爐排煙溫度下降10～15℃。

圖1 磨煤機出口溫度調(diào)整對排煙溫度的影響Fig.1 Effect of adjustment for the temperature of mill outlet on exhaust gas temperature

2.3 變氧量試驗

運行氧量是影響鍋爐運行經(jīng)濟性的重要指標，從運行經(jīng)濟性方面來看，隨著氧量增加，由于供養(yǎng)充分，爐內(nèi)氣流混合擾動好，燃料燃燼率提高，未完全燃燒損失變??；但排煙溫度和排煙量增大，會導致排煙損失變大和輔機電耗上升[3]。本鍋爐設(shè)計的爐膛出過?？諝庀禂?shù)為1.20，對應(yīng)氧量為3.5%。為掌握以上兩方面損失的耦合關(guān)系，明確當前煤種下的最佳運行氧量，在300 MW和270 MW工況下，進行了變氧量試驗，修正后的鍋爐效率及排煙損失與省煤器出口氧量的變化關(guān)系曲線如圖2所示。由于褐煤揮發(fā)分含量高，燃燼特性好，變氧量試驗結(jié)果顯示在270～300 MW工況下的最佳運行氧量約為2.5%～2.6%，低于設(shè)計值。此外，隨著運行氧量的降低，送風機和引風機的電流也呈明顯下降趨勢。

圖2 省煤器出口氧量對鍋爐效率及排煙損失的影響Fig.2 The effect of the oxygen content of the outlet on the boiler efficiency and the loss due to exhaust gas

2.4 變一次風壓試驗

鍋爐一次風主要作為煤粉的干燥風和攜帶風，風壓主要影響磨煤機出力、煤粉的剛性和細度，并與風機電耗直接相關(guān)。風壓過高，則煤粉顆粒變粗，剛性增大，燃燒推遲，燃燒不夠完全，并導致一次風漏入煙側(cè)風量變大；風壓過低，則煤粉剛性減弱，易引起回火燒損燃燒器，并且容易導致磨煤機出力下降甚至堵塞煤粉管[4]。從輔機電耗角度考慮，在保證鍋爐正常運行的情況下，降低一次風母管風壓可減小一次風系統(tǒng)的阻力和漏風率，從而降低風機電耗。

在300 MW和240 MW工況下，進行了變一次風壓試驗，一次風壓調(diào)整對主要運行參數(shù)的影響如表3所示?？梢钥闯?，隨著一次風壓降低，一次風機電流明顯下降，在高負荷時尤為明顯。隨著一次風壓下降，一次風占總風量的比例下降，冷一次風也隨之減少，空預器排煙溫度也略有下降。一次風壓的降低也受煤質(zhì)和制粉系統(tǒng)出力的影響，此外還需防止燃燒器噴嘴燒損。在保證燃燒和制粉系統(tǒng)長期安全穩(wěn)定運行的前提下，經(jīng)過長時間的調(diào)整試驗得出熱一次風母管壓力與總煤量的優(yōu)化運行曲線，如圖3所示。

表3 一次風壓調(diào)整對運行參數(shù)的影響Tab.3 Effects of primary air pressure adjustment on operating parameters

圖3 一次風壓優(yōu)化運行曲線Fig.3 Optimal operation curve of primary air pressure

3 經(jīng)濟性分析

以300 MW額定負荷工況為例，鍋爐效率試驗熱力計算結(jié)果如表4所示。燃燒調(diào)整后，修正后的排煙溫度降低了約12.4℃，鍋爐效率提高了0.89%，供電標準煤耗下降約2.85 g/(kW·h)；廠用電率下降0.2%，按上年度機組負荷率和利用小時數(shù)計算，年節(jié)電量432×104kW·h，可以產(chǎn)生良好的技術(shù)經(jīng)濟效益。

表4 燃燒調(diào)整前后300 MW鍋爐效率試驗數(shù)據(jù)Tab.4 300 MW boiler efficiency test data before and after combustion tuning

4 結(jié)語

通過燃燒調(diào)整，鍋爐排煙溫度和廠用電率均明顯下降，提高了機組運行經(jīng)濟性。相關(guān)結(jié)論可為其他同類燃燒褐煤鍋爐運行優(yōu)化調(diào)整提供一定的參考。

（1）印尼印度尼西亞KIDECO褐煤水分和揮發(fā)分均很高，當燃用此類褐煤時，在制粉系統(tǒng)爆炸風險可控的情況下，適當提高鍋爐運行經(jīng)濟性，磨煤機出口溫度宜控制在60℃左右運行。

（2）由于褐煤揮發(fā)分含量高，燃燼特性好，在煤粉細度合格的前提下，270～300 MW工況下的省煤器出口最佳運行氧量約為2.5%～2.6%，低于設(shè)計值。

（3）高負荷工況，在保證鍋爐主要運行參數(shù)正常和鍋爐燃燒穩(wěn)定的條件下，當空預器漏風率偏大時，應(yīng)針對煤質(zhì)燃燒特性適當降低一次風壓，這樣可有效降低一次風機運行電流。

（References）

[1]賈建波.中速磨煤粉鍋爐燃用高水分褐煤的優(yōu)化調(diào)整[J].華北電力技術(shù)，2013(1)：43-49．

JIA Jianbo.Optimization of High-moisture Lignite Fueled Boiler with Race Pulverrizer[J]North China Electric Power，2013(1)：43-49．

[2]DL/T 5145-2002火力發(fā)電廠制粉系統(tǒng)設(shè)計計算技術(shù)規(guī)定[S].北京：中國電力出版社,2002.

DL/T 5145-2002 Technical Code for Design and Calculation of Pulverized Coal Preparation System of Fossil-fired Power Plant[S].Beijing：China Electric Power Press，2002.

[3]黃新元.電站鍋爐運行與燃燒調(diào)整[M].北京：中國電力出版社，2003：105-108.

HUANG Xinyuan.Operation and Combustion Ad?justment of Power Station Boiler[M].Beijing：China Electric Power Press，2003：105-108.

[4]孟桂祥，王偉，馬化杰，等.某330 MW鍋爐燃燒調(diào)整實驗及優(yōu)化運行分析[J].電站系統(tǒng)工程，2014,30(6)：25-28.

MENG Guixiang,WANG Wei,MA Huajie,etal. Combustion Adjusted Experiments and Optimized Operating Analysis of the 330 MW Boiler[J].Power System Engineering，2014,30(6)：25-28.

Boiler Combustion Tuning for a 300 MW Lignite Coal Unit in Indonesia

LIU Gang1，LUO Junjun2，YU Lei2，F(xiàn)U Junping1，YANG Jie1
(1.Electric Power Research Institute of Hubei Power Company,Wuhan Hubei 430077，China; 2.Hubei Fangyuan Dongli Electric Power Science Reserch Limited Company,Wuhan Hubei 430077，China）

The boiler of a 300 MW unit in Indonesia operates with local lignite,which caused high gas temperature and plant power consumption rate during operation.For saving energy and re?ducing consumption,based on the optimization and adjustment of the pulverized coal system,com?bustion tuning such as adjustment of oxygen content,adjustment of primary air pressure is carried out combined with the characteristics of Indonesia lignite.After the combustion tuning,exhaust gas temperature and plant power consumption rate of the boiler are obviously decreased,which improves the economy of unit.

300 MW unit；combustion tuning；pulverized coal system；lignite coal

TK223.26

A

1006-3986(2016)07-0025-04

10.19308/j.hep.2016.07.006

2016-06-06

劉 剛（1976），男，湖北洪湖人，高級工程師。