350MW机组锅炉配煤掺烧及燃烧调整

经验交流
电力技术
350MW 机组锅炉配煤掺烧及燃烧调整
蔡志荣 （华能福州电厂，福建 福州 350001）
【摘要】面对供应紧张的煤炭市场，来源多源化的煤种，尤其是锅炉燃煤煤质偏离设计煤种，我厂在 需要做好配煤掺烧及燃烧调整这方面做了大量的措施改进、方案优化工作。实践证明，将两项工作有机结 合后取得了良好的效果。
BCDE磨：EE层72%、DE层51%、CD层34%、BC层50%、AB层67%；210MW，BCD磨：DE层62%、CD层
38%、BC层35%、AB层64%；
7、倒宝塔配风的NOx 排放量较缩腰配风低8%；
8、优煤：350MW负荷（主蒸汽流量1170t/h）耗煤量≤136t/h；差煤：350MW负荷（主蒸汽流量1170t/h）耗煤量>136t/h。
2 燃烧优化调整（包括近 4 年来机组各 经济技术指标对比）
2.1 一期锅炉燃烧调整思路
#1/#2 锅炉燃烧调整：通过对锅炉不同运行工 况的优化调整，以实际的发电煤耗、供电煤耗、厂用 电率，以及飞灰可燃物、炉底渣含碳量数据为依据， 确定机组锅炉主要的控制参数和最佳运行曲线，保证 机组始终在最佳状态下运行。2005 年 7 月 10 日- 8 月 10 日对 #2 炉进行了燃烧优化调整试验。通过本次 燃烧优化调整试验，制定出 #2 锅炉安全经济运行的 最优运行指导卡片。不同负荷下按照最优运行指导卡 片组织的最佳工况较基准工况，炉效有 0.5% 左右的 提高；在保证安全运行的前提下，通过降低一、二次 风压以及炉膛负压等措施，降低了三大风机的电耗并 将其推广到 #1 锅炉使用。目前一期锅炉已实现二次 风门单层独立控制，使得锅炉低负荷运行时可以手动 配风来强化炉内燃烧，尤其是低负荷期间、单台运行 期间，可以通过调整各个二次风门达到调整燃烧，控 制一次风压的作用。#1/#2 维护运行指导卡片见表 1。
9、氧量控制以空预器入口实测值为准，应定期校对表盘氧量指示值，以确定控制范围。
2.2 二期锅炉燃烧调整思路
不同于一期锅炉强制循环、四角切圆燃烧方式， #3/#4 于锅炉采用的是自然循环汽包炉，是前后墙 对冲旋流燃烧方式。由于一、二期炉膛参数不同，就 使得锅炉运行性能如燃烧稳定性、煤粉燃尽、炉内结 焦、高温腐蚀、NOX 生成等也有所不同，所以只有 燃用煤的燃烧及结焦特性与炉膛参数相适应，才能保 证锅炉良好的运行效果。#3/#4 炉的容积热负荷低 于一期锅炉，根据多年运行观测经验，炉膛燃烧区温 度也低于 #1/#2 锅炉，对于神木煤种，相对来说 不容易产生结焦及刷墙结焦；主要的问题就是要避免 燃烧器因为神木煤着火点前移造成喷口烧损。
（8）由于当前煤炭市场较无序，来船各地优混 煤种（尤其计划外）存在质量不稳定、混掺不均匀的 特点，要避免同一优混煤种全部直送加仓，要求新来 煤种和已知的库存煤种混加为宜。尤其是对于含有夹 层劣质煤的来船，要求驻港人员尽可能及早通知配煤 小组成员。
（9）为确保锅炉燃烧稳定安全，原则上不允许 一台炉只加一种煤种，尤其是平 3、东北煤、劣质天 津优混煤；必须是两种煤加不同的仓位或与稳定的神 木、伊泰 3 混加。
1.2.1 两种主要的混煤方式： （1）一种是采用不同的制粉系统，不同燃烧器 分别燃用不同煤种，使煤种在炉内燃烧过程混合，但 是要考虑不同层次燃烧器燃烧煤种配置，根据前几年 的经验，这种方式不太适合我厂情况，二期机组燃烧 器多次发生因为单独燃烧高挥发份的神木煤，烧损燃 烧器喷口的事件。 （2）当前采用的是事先在煤仓里进行煤种混 合。我厂采用的是在上煤仓加仓过程进行混掺。只是 要根据煤场存煤的煤质特性（热值、挥发份、水分、 含碳量、灰份、含硫量、灰熔融点高低等）决定配煤 的掺混比例。 1.2.2 配煤掺烧的主要原则： （1）煤种热值在 5200-5800kcal/kg 之间、灰 熔点 T2＞1150℃、挥发分＜30%，且其它煤质指标无 严重偏离设计煤质的燃煤，可认定为正常煤种。无须 进行配煤，可直接加仓。 热值≤5200kcal/kg 或≥5800kcal/kg 或灰熔点 T2≤1150℃ 或固定碳≥60% 的燃煤，可认定为非正 常煤种。必须实行配煤加仓，掺烧其它煤种。 （2）煤的灰熔融点 T2≤1150℃，必须掺烧其它 高灰熔点煤种，且每台炉（一、二期）不得超过三个 仓使用该煤种。燃用该煤种（主要是纯神木煤）时， 应加强锅炉吹灰以及人为大幅度增减机组负荷，以防 止锅炉严重结焦影响生产。 （3）煤种全水含量大于 15%、内水大于 7% 的 湿煤，为防止煤仓和落煤管堵塞，不得直接加仓。在 雨季或连续下中雨二天以上，必须掺烧或使用干棚内
2、热一次风压的控制以磨入口热风门开度65-75%为宜；
备
3、负荷250MW以下，通过逻辑将投用磨的燃料风开度强制设定为25%；
4、ABDE磨组合及缩腰配风利于水冷壁防结焦；
5、缩腰配风的低负荷稳燃特性好；
注
6、缩腰配风示例：350MW，BCDE磨：EE层98%、DE层77%、CD层59%、BC层77%、AB层98%；280MW，
（6）根据神木煤的燃烧特性，特别注意两方面 的问题：① 神木煤着火特性优于典型的烟煤，在实 际燃烧过程不宜采用过分强化着火的措施；② 神木 煤较大同优混煤可在较低的温度下产生更高的燃烧速 度，极易在燃烧器区附近形成强烈燃烧，形成局部
高温，容易烧损燃烧器，所以神木煤一定要掺烧优混 煤，适当推迟着火距离，降低燃烧器烧损的可能性。
当前，由于我厂采购的煤种来源多样化，煤种特 性偏差较大，一些煤种不适应我厂锅炉类型，对此， 我厂配煤掺烧的思路就是利用各种煤在特性上的差 异，发挥各掺配煤种的优点，配掺出综合性能最佳、 相对稳定的新“煤种”，以适应燃烧优化调整，满足 锅炉设计要求，尽可能的提高锅炉效率降低煤耗，达 到节能减排的目的。
1、配煤掺烧的思路及技术措施
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1.1 煤种特性及配煤思路
近年来，我厂消耗的煤量中，将近三分之一是 神木和伊泰 3。利用神木煤种的特性与我厂设计煤种 （各种优混煤）特性相结合掺烧，了解神木煤种与 各种优混煤配烧的特性，不但对指导锅炉燃烧优化调 整、改善锅炉燃烧效果提高锅炉效率具有重要的现实 意义，而且在推动我厂的节能减排工作方面也是很有 必要的。
（1）神木煤是我国现有发电用煤中着火、燃尽 性能优、含硫量低、锅炉效率高、低负荷稳燃性能好 的优质电站用煤，尤其是燃烧速度对炉膛温度的依赖 不像大同、平朔煤，能在较低的炉膛温度下燃烧，所 以，在配煤中，一般将其与低热值、高灰份、高硫的 煤种（如平 3 或平 6 煤）按照 6:4 或 5:5 比例掺混， 就能满足锅炉负荷的需要，同时可取得十分理想的燃 烧和环保效果。而在低负荷期间，需要加大神木煤的 掺烧比例，提高入炉煤的热值和挥发份含量，确保锅 炉燃烧稳定机组安全可靠供电。
负荷
炉膛负压（kPa）
风箱炉膛差压（kPa）
热一次风压（kPa）
磨出口温度（℃）
燃尽风
角度 ห้องสมุดไป่ตู้度
表 1 #1/#2 锅炉最优运行指导卡片
350MW
280MW
-0.08
0.8
0.8
7.8
优煤：75-80；差煤：80-85
50/50%（25/75%）
水平
210MW 0.8
10/10%
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的煤种。雨季低负荷期间，一期 1E/2E 仓必须加热 值中等的干棚煤种，定期投运防止煤仓搭桥。
（4）含水量高、含碳量高、挥发份低的煤应加 在下层燃烧器（A、B），挥发份高的煤应加在上层 燃烧器（C、D、或 E）。
（5）弹筒硫含量大于 1% 以上煤种，必须与低 含硫的煤种混加，当前主要是与含硫低的神木、伊 泰 3 煤混加；确认加仓高硫煤种时，及时通知运行 人员，由值长下令调高暖风器出口温度 95-100℃ 设 定。除了夏季平均气温高于 30℃ 退出暖风器运行 外，其余时间都需投运暖风器。
（7）神木煤中碱性成分（尤其是 CaO、MgO） 含量较高，而 CaO 等金属氧化物会与煤燃烧过程中 生成的 SO2 发生化学反应，具有一定的自脱硫作用， 而一般优混煤中，这种能力比神木煤的差，从这点意 义上说，神木煤掺烧优混煤可以降低污染物的排放。
1.2 技术措施
为了做好配煤掺烧工作，我厂专门制定了《配煤 管理制度》，每年根据实际情况进行修订。
（6）热值低、灰份高的平 3/5 煤及东北煤原则 上不允许直接加仓，必须与高热值、低灰份的神木、 伊泰 3 或着大优 1 按照 4:6 比例混加，确保燃烧稳 定。
（7）不明煤种或新煤种，原则上不能直接加 仓。特殊情况下经配煤小组同意，允许先加一期锅炉 的一个指定的煤仓，待试烧合格后，方可按照配煤清 单规定加仓。
（5）我厂一期锅炉的结构特点和神华煤强结焦 的特性，水冷壁上积灰、结焦易引起蒸发吸热量减 少，造成炉膛出口温度增加。曾做过一期锅炉变煤种 试验：将神木煤更换为秦皇岛优混煤后，额定负荷下 过热器减温水量变化较小，但再热器减温水量明显降 低。针对一期锅炉的结构特点，长期以来，一期机组 配煤加仓时，神木与优混煤混加仓最多安排 2-3仓。
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负荷
350MW
280MW
210MW
燃料风（%）
辅助风（%） 氧量（%） 表盘(总空气流量)
磨分离器档板
FAD(%) 65 25
2.0-2.5
给煤量（t/h）
25
34
40
缩腰配风：中：50；次中：70；两头：95
3.5-4.0
4.5-5.0
8.5/10
1、炉膛风箱差压的控制以辅助风平均开度85%为宜；
（3）由于国家对减排要求越来越严格，神木煤 不但有低含硫量的优势，而且易于实现低氮氧化物控 制方案。低氧燃烧、低温燃烧、布置 NOX 还原区等 措施都会影响煤粉燃尽，而神木煤受到的影响较小， 可使 NOX 排放量控制在较低水平，同时也防止较低 排烟温度下空预器传热元件的低温腐蚀。所以我厂利 用其特点，掺烧神木煤，采用低氧运行方式，锅炉效 率提高了，SO2 和 NOX 排放也大幅度减少；一、二 期空预器低温腐蚀的程度也明显减轻。
【关键词】燃煤特性；配煤掺烧；结焦；低氧燃烧；飞灰可燃物
华能福州电厂 1、2 号机组为 350MW 日本三菱 亚临界机组，于 1988 年投产；锅炉为三菱— CE 亚 临界、强制循环、一次中间再热、平衡通风、固态 排渣煤粉炉，采用直吹式制粉系统、四角切圆燃烧 方式。3、4 号机组为 350MW 德国西门子亚临界机 组，于1999 年投产；锅炉为英国三井巴布科克亚临 界、自然循环、一次中间再热、平衡通风、固态排渣 煤粉炉，采用直吹式制粉系统、前后墙对冲燃烧方 式。四台锅炉的设计煤种均为晋北烟煤，校核煤种为 阳泉煤与寿阳煤按 25:75 的比例混合的混煤，具有热 值、挥发份、灰份中等，而含硫量及灰熔点较高的特 点。
（10）燃供部应在来船前向运行部、燃料部提供
来船的煤质报告。燃供部驻港员要尽可能多点采样即 将装船煤种，随船到达后交给煤化验员进行快速化 验；煤化验员应在直送卸煤 4 小时内将煤质快速化验 结果汇报值长与煤控。入厂煤与每天入炉煤的化验结 果（包括灰熔点的四T温度），应在 24 小时内由煤 化验员登录化水化验数据网络。煤化验员应对入厂 煤、入炉煤的取样、制样、化验准确度负责。
（4）由于神木煤挥发份较高、灰熔融点低、具 有典型的短渣特性，很容易使锅炉水冷壁严重结焦。 所以掺烧较低挥发份、高灰份的煤种，可以抑制其结 焦特性，提高一次风温温度，有利于炉膛燃烧；同 时，避免单独仓烧神木煤，造成火焰前移，烧坏燃烧 器喷口问题的发生。现在控制磨煤机入口一次混合风 温的允许值从 280℃ 提高到 300℃；同时，根据控制 炉膛结焦的特点，在实际有掺烧神木煤的锅炉燃烧过 程，磨煤机也适合采用“低温运行方式”，控制磨煤 机出口温度比原设计温度低 5-10℃，缓解炉膛结焦 趋势。
（2）因为神木煤极易着火、燃烧速度快、燃尽 性能优越的特点，所以，一般将按 5:5 比例与其它
350MW机组配煤掺烧及燃烧调整
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优混煤混合后，就可实现炉膛低氧燃烧运行。原设 计煤种要求额定负荷下，炉膛出口氧量控制范围为 3.8-4.2%，现在将其降低到 2.0-2.5%，一方面保 证燃烧稳定、效果良好，飞灰可燃物和炉底渣含碳量 大幅度降低，另一方面，风烟系统六大风机马达电流 有较大幅度下降，降低了厂用电和供电煤耗。