褐煤掺烧

褐煤掺烧

1 褐煤特性

发热量较低，一般在3000-4000kcal/kg之间；

挥发分高，水分较高，一般在30%-35%之间，部分高于40%；

灰分较低，一般在15%以下；

硫分较低，一般在1%以下；

灰熔点较低，一般在1100-1300℃之间，属于较严重结渣煤种；

煤灰中碱金属（Na、K）含量较高，一般超过2%，煤灰的沾污性较强；

原煤磨损指数较低，磨损性能在“不强”以下。

2 褐煤掺烧情况

四角切圆锅炉

可进行分层分磨掺烧褐煤，便于调整控制煤粉细度、磨出口温度等，褐煤掺烧能力较强；

对冲燃烧锅炉

也可进行分磨掺烧褐煤，褐煤掺烧能力次之；

W火焰锅炉

只能采用混煤，一般混煤不易均匀，因此掺烧比例较少。

3 褐煤掺烧对机组运行的影响

由于褐煤热值低、挥发分高、水分高、易自燃等特点，在非设计褐煤锅炉中掺烧后，对锅炉的运行指标、运行参数、相关设备及热工控制等会发生一定程度的劣化，控制不当会产生一定的安全隐患。

3.1对锅炉热效率的影响

掺烧褐煤导致总煤量增大，总烟气流量大幅增加，一次风率升高明显，燃烧推迟致使减温水量增大，排烟温度上升，锅炉效率下降。虽然通过燃烧器改造、空预器换热元件改造等方式可以减少再热器减温水的用量、加强对排烟温度的控制，但褐煤入炉后的热惯性较大，会引起汽温大幅度波动。且随着褐煤掺烧比例的加大，这种惯性也随之加大，锅炉效率将有所下降。

根据掺烧比例、褐煤水分及具体炉型不同，燃煤量增加，影响制粉单耗增加；一、二次风比例变化影响一次风机的耗电率增加；烟气量的增加、一次风压的提高造成空气预热器阻力、漏风量增加影响引风机耗电率增加。

影响发电煤耗上升普遍在1%-2%之间，如铜陵公司通过试验，在600MW掺烧30%褐煤时，锅炉效率降低了0.79个百分点，影响供电煤耗2.45g/kWh；厂用电率同比升高了0.37个百分点，影响供电煤耗

1.15g/kWh。共计影响供电煤耗1.16个百分点，即影响供电煤耗3.6g/kWh。

水分对煤耗实际还存在隐性影响。国家现行计算标准采用低位热值，原煤水分对锅炉效率的影响未得到体现，也没有引起发电企业的充分关注。虽然计算发电煤耗不受原煤水分影响，但烟气中的水分将汽化潜热（2512kJ/kg）带走，这部分热量也是原煤提供的有效能。一般认为水分每升高1%，实际发电标准煤耗约升高0.13%，约为0.4g/kWh。

3.2对锅炉带负荷能力的影响

（1）低热值对锅炉出力的影响

若煤的发热量降低，则同样的锅炉负荷所用的实际煤量增大，而对于直吹式制粉系统，输送煤粉所需的一次风量也相应增加，导致理论燃烧温度和炉内的温度水平下降，使煤粉气流的着火延迟，燃烧稳定性变差，影响煤粉的燃尽，煤的发热量降低还可能导致锅炉熄火等严重事故的发生。同时，燃煤量增加后，燃烧器的出力受限，同时热一次风量增加后，一次风速将由18-22m/s增加至25-35m/s，燃烧器阻力会增加较多。另外，炉膛燃烧火焰中心上抬，使锅炉排烟温度升高，增加排烟热损失，同时锅炉辐射换热与对流换热比例改变，对流换热增加，减温水量增加。

煤质变化可能会造成机组的某些设备不能满负荷运行而限制锅炉出力。例如煤的水分和可磨性指数的变化可使磨煤机达不到额定出力；煤的灰分增加或灰的电阻特性改变可能使静电除尘器的除尘效果受限。煤质趋劣时，锅炉燃烧不稳、灭火、受热面磨损加剧和带不上负荷等事故随之发生，电厂事故停运率增大，导致整个电网出力不足。

（2）高水分对制粉系统干燥出力的影响

水分对煤的燃烧过程的影响主要体现在降低炉内温度。水分还影响制粉系统型式、干燥介质的选择以及输煤系统的运行，从而影响锅炉燃烧工况。水分增加会增加排烟热损失。原煤水分对磨煤机碾磨出力影响较大。对于MPS、ZGM、HP型中速磨及钢球磨煤机，水分每增加10%，出力下降11%左右。

影响干燥出力的之一为热一次风温，另一个因素为干燥剂量，燃用褐煤时，磨煤机内的风煤比将达到2以上，因此一次风率将由20%增加至30%以上，实际运行中有的工况一次风率接近50%。由于褐煤水分较多，一般设计燃用褐煤的锅炉，BMCR工况下的热一次风温设计为380℃以上，而烟煤、贫煤设计锅炉的热一次风一般低于330℃，尽管掺烧褐煤后烟气量增加后会使增加10-15℃，但热一次风仍偏低较多。

褐煤水分达40%左右，远超烟煤、贫煤10%以内的常规值，干燥介质和干燥温度设计要求差距过大，干燥出力不足是掺烧褐煤最直接和最普遍的制约因素。磨煤机在磨制褐煤时会导致干燥出力下降，出口温度降低，虽然采取了空预器反转等措施提高一次风温，但提高的温度不能够充分满足褐煤干燥的需要，因此当前提高磨煤机出力的主要方法是提高一次风压，用大流量、高风压的通风出力带动磨煤机总出力的提升。虽然磨煤机和一次风机改造完成后，磨煤机通风出力显著提高，研磨出力和干燥出力也有部分提升，使部分机组全时段大比例掺烧褐煤得到保障，但褐煤干燥不足的问题一直存在，尤其当雨季褐煤外水增加时，煤斗下煤、磨煤机各粉管会出现堵管现象，磨煤机出力受到影响。目前各单位通过定时对褐煤磨进行降出力运行吹扫，有效的减少了问题发生次数，但褐煤干燥不足的根本问题没有得到妥善处理。

（3）烟气量及烟道阻力增加，加剧设备磨损

当原煤水分由7%增加至35%以上时，折算烟气量（按热量相同）增加近10%，烟气量的增加影响尾部阻力将增加20%以上。

3.3对锅炉防爆工作的影响

由于褐煤挥发分较高，掺烧褐煤，在制粉系统启停及堵煤蓬煤期间容易发生制粉系统自然爆炸事故，因此掺烧褐煤对制粉系统防爆工作提出了更高要求。尤其雨季磨煤机入口堵煤时，若不及时停磨，极易造成磨入口管内积煤自燃着火，所以若发生磨入口堵煤，务必及时停磨疏通。此外，燃用褐煤需严格控制磨出口温度不超过65℃，磨煤机停运时需尽可能抽空磨煤机并及时充惰。在磨煤机正常运行时若一台给煤机蓬煤，则需严格控制磨出口温度在正常范围内，防止制粉系统爆燃事故的发生，保证锅炉安全稳定运行。3.3对锅炉结焦影响