長(zhǎng)焰煤摻比對(duì)鍋爐效率的影響

王云鵬

（新鄉(xiāng)中益發(fā)電有限公司，河南 長(zhǎng)垣 453400）

公司鍋爐設(shè)計(jì)煤種為山西長(zhǎng)治貧煤，為降低燃煤成本且兼顧調(diào)峰期間機(jī)組穩(wěn)燃的需要，選擇陜北低灰熔點(diǎn)的長(zhǎng)焰煤作為主力經(jīng)濟(jì)煤種，采購(gòu)的貧煤其揮發(fā)份也低于設(shè)計(jì)值3．6%以上，但長(zhǎng)焰煤摻比加大后，機(jī)組煤耗卻增加。2019年7月公司進(jìn)行了長(zhǎng)焰煤不同摻比的鍋爐效率試驗(yàn)，試驗(yàn)選擇在同一臺(tái)機(jī)組的600MW負(fù)荷下進(jìn)行，長(zhǎng)焰煤的摻比分別為30%和10%，經(jīng)試驗(yàn)測(cè)算30%的摻比鍋爐效率低。

1 情況簡(jiǎn)介

公司2×660MW鍋爐型號(hào)為DG2060/26．15-Ⅱ2型超超臨界直流爐，直吹式制粉系統(tǒng)，旋流煤粉燃燒器，對(duì)沖方式燃燒，燃燒器前后墻各三層，每層6只。鍋爐設(shè)計(jì)煤種為山西長(zhǎng)治貧煤，干燥無灰基揮發(fā)份為15．61%，采用ZMG113G-Ⅰ型中速磨煤機(jī)，干排渣方式。為降低燃煤成本，公司實(shí)際燃用的是干燥無灰基揮發(fā)份為12%左右的貧煤和陜北干燥無灰基揮發(fā)份為38%左右的低熔點(diǎn)長(zhǎng)焰煤。2019年為了進(jìn)一步降低燃煤成本，公司加大了長(zhǎng)焰煤的摻燒比例，最高摻燒比例達(dá)48%。雖然長(zhǎng)焰煤摻比增加了，但機(jī)組的煤耗卻也增加，調(diào)研同類型鍋爐的發(fā)電單位，也存在同樣現(xiàn)象，即：設(shè)計(jì)為貧煤的鍋爐，當(dāng)長(zhǎng)焰煤摻燒比例加大后鍋爐效率降低，機(jī)組煤耗增加。為分析此原因，于2019年7月進(jìn)行了長(zhǎng)焰煤摻比為30%和10%的鍋爐效率對(duì)比試驗(yàn)。

2 試驗(yàn)過程

2.1 試驗(yàn)負(fù)荷的選擇

因?qū)嶋H燃用的貧煤揮發(fā)份偏低，低負(fù)荷時(shí)長(zhǎng)焰煤10%摻比滿足不了穩(wěn)燃要求，為此試驗(yàn)負(fù)荷選擇500MW以上，實(shí)際試驗(yàn)負(fù)荷是600MW。

2.2 試驗(yàn)依據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)

（1）GB/T 10184-2015《電站鍋爐性能試驗(yàn)規(guī)程》；

（2）機(jī)組制造廠、設(shè)計(jì)院的技術(shù)資料。

2.3 測(cè)量方法

（1）煙氣成分分析。空預(yù)器進(jìn)出口煙道按網(wǎng)格法布置取樣點(diǎn)，各孔所抽煙氣樣混合后送入煙氣分析儀，測(cè)試時(shí)數(shù)據(jù)穩(wěn)定后每15分鐘記錄一次數(shù)據(jù)。測(cè)試前煙氣分析系統(tǒng)都經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)氣體的標(biāo)定；測(cè)試結(jié)束后煙氣分析系統(tǒng)進(jìn)行漂移檢查。

（2）入爐煤的取樣。試驗(yàn)開始后，每間隔30分鐘在運(yùn)行的給煤機(jī)煤斗上取一次煤樣，直至試驗(yàn)結(jié)束。每套制粉系統(tǒng)每次取約1kg樣品，密閉存放。試驗(yàn)結(jié)束后，全部樣品混合縮分后密封保存，進(jìn)行元素分析、工業(yè)分析及發(fā)熱量測(cè)定。

（3）飛灰的取樣。在除塵器入口水平煙道上用專用取樣裝置取樣，試驗(yàn)前清空取樣器內(nèi)存灰，試驗(yàn)開始后連續(xù)取樣直至試驗(yàn)結(jié)束。試驗(yàn)結(jié)束時(shí)將收集的飛灰密封保存，進(jìn)行可燃物分析。

（4）爐渣的取樣。試驗(yàn)開始后，每間隔15min取一次渣樣，直至試驗(yàn)結(jié)束。試驗(yàn)結(jié)束后，全部渣樣混合縮分后密封保存，進(jìn)行可燃物分析。

（5）環(huán)境溫度、濕度和大氣壓力測(cè)量。試驗(yàn)開始后，在送風(fēng)機(jī)入口用經(jīng)校驗(yàn)的干濕度溫度計(jì)和膜盒式大氣壓計(jì)測(cè)量環(huán)境溫度、相對(duì)濕度和大氣壓力，每15分鐘記錄一次直至試驗(yàn)結(jié)束。

（6）空預(yù)器入口一、二次風(fēng)溫、風(fēng)量測(cè)量?？疹A(yù)器入口一、二次風(fēng)溫、風(fēng)量采用DCS 數(shù)據(jù)，每15分鐘記錄一次。

（7）鍋爐運(yùn)行參數(shù)記錄。試驗(yàn)開始后全面記錄鍋爐運(yùn)行參數(shù)，每15分鐘一次直至試驗(yàn)結(jié)束。

表1 600MW試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)

2.4 數(shù)據(jù)處理與計(jì)算

采用算術(shù)平均值方法處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，依據(jù)GB10184-2015《電站鍋爐性能試驗(yàn)規(guī)程》計(jì)算相關(guān)數(shù)據(jù)，用熱損失法計(jì)算鍋爐效率。

表2 試驗(yàn)工況下鍋爐效率計(jì)算結(jié)果

3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

由試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，長(zhǎng)焰煤30%比例的鍋爐效率比長(zhǎng)焰煤10%比例的鍋爐效率低0．896%，鍋爐效率降低的主要原因是飛灰含碳量升高，兩者相差2．36%。長(zhǎng)焰煤30%比例下飛灰含碳量高的主要原因是由“搶風(fēng)”現(xiàn)象引起。位于底層煤粉揮發(fā)份偏高，易于著火和燃盡，相對(duì)于中間層而言著火提前，消耗了爐內(nèi)中下部的大部分氧氣；而中間層煤粉揮發(fā)份低，著火滯后且氧氣又不足，著火推遲，在爐膛內(nèi)行程又相對(duì)較短，煤粉不易燃盡，所以其飛灰含碳量升高。從表1中的排煙溫度可知，長(zhǎng)焰煤30%比例比長(zhǎng)焰煤10%比例高2．7℃/1．5℃，說明長(zhǎng)焰煤30%比例的火焰中心是相對(duì)偏上的。

4 改進(jìn)措施

由以上分析可知，在分層摻燒的情況下，當(dāng)加大長(zhǎng)焰煤摻燒比例會(huì)引起爐內(nèi)“搶風(fēng)”現(xiàn)象，使低揮發(fā)份煤粉不易燃盡，且相差越大越明顯。若要提高鍋爐效率就應(yīng)縮小兩者的揮發(fā)份，可從減小長(zhǎng)焰煤比例和增大貧煤揮發(fā)份兩方面入手。

減少長(zhǎng)焰煤的比例要兼顧低負(fù)荷穩(wěn)燃的需要，鑒于目前電力市場(chǎng)形式，機(jī)組要經(jīng)常參與深度調(diào)峰，為了穩(wěn)燃下層煤粉的揮發(fā)份不能太低，經(jīng)驗(yàn)值是前墻下層干燥無灰基揮發(fā)份20%以上，后墻下層干燥無灰基揮發(fā)份18%以上。提高中間層煤粉的揮發(fā)份也能縮小與底層燃煤的燃燒特性，且更有利于煤粉燃盡。

5 調(diào)整效果

2019年10月，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果分析，建議公司采購(gòu)干燥無灰基揮發(fā)份大于15%的貧煤。以1#爐為例10月13日至31日1#爐貧煤干燥無灰基揮發(fā)份最低為15．7%，最高為17．87%，平均16．66%，在原摻配比例下，平均飛灰含碳量1．85%，比試驗(yàn)最低值低2．33%。

6 結(jié)語

燃煤的揮發(fā)份對(duì)煤粉的著火及燃盡有很重要的作用，設(shè)計(jì)為貧煤的鍋爐，當(dāng)?shù)讓优c中間層揮發(fā)份偏差較大時(shí)會(huì)引起燃燒特性不一致，易造成低揮發(fā)份的煤粉不易燃盡，引起鍋爐效率下降。若要提高鍋爐效率，應(yīng)盡量摻燒揮發(fā)份相接近的煤種，尤其是與設(shè)計(jì)煤種揮發(fā)份相接近的煤種，這樣才能提高鍋爐效率。