根据国家节能减排的要求和我国的能源结构，合理地利用劣质煤是解决电煤紧张和降低火电厂运营成本的重要措施之一，但单独燃用劣质煤对锅炉的安全、稳定造成较大影响。因此，逐步优化改进火电厂设备，合理地将劣质煤与发热量较高的常规煤进行混配掺烧是解决当前矛盾的主要手段。 1 劣质煤混配掺烧对火电厂锅炉运行的影响 劣质煤一般指水分大（Mar＞30%），灰分高（Aar＞30%～50%），发热量低（Qgr＜14.64MJ/kg），燃烧难（Vdaf＜10%），对锅炉燃烧不利的燃料。劣质煤由于发热量低，灰分较高，煤中煤矸石、木块等杂质多，灰熔点低等特点，在劣质煤单独燃烧或掺烧后对锅炉燃烧稳定性影响较大，同时导致锅炉流焦，结渣严重，锅炉受热面、制粉系统磨损加剧，制粉电耗、磨机球耗、风机电耗、除尘电耗增加，在同等负荷下会使锅炉耗煤量增加，同时增加燃煤的运输成本。 2 某火力发电厂锅炉设备简介 该电厂2*660MW#机组东方锅炉厂制造的DG2020/25.31-Π12型超临界变压直流锅炉，主要技术特征为一次中间再热、单炉膛、平衡通风、W型火焰燃烧、固态连续排渣、尾部双烟道结构、露天岛式布置、全钢架、全悬吊结构Π型炉。每台锅炉配置6台北方重工生产的MGS4766型双进双出钢球磨煤机，共24支双旋风浓缩型煤粉燃烧器布置于锅炉前后墙拱上。主要燃料用本地无烟煤。 3 劣质煤混配掺烧对该电厂的影响 2016年该厂各月入炉煤分析见表1。 表1 2016年该厂各月入炉煤分析 日期 项目 低位发热量（Qnet，ar） 灰分（Aad） 挥发份（Vader） 全水（Mt） 2016年1月 20.29 30.41 7.20 8.83 2016年2月 19.88 33.21 7.19 8.65 2016年3月 18.31 36.90 7.43 9.15 2016年4月 18.07 37.20 7.68 9.14 2016年5月 17.94 37.41 7.86 8.82 2016年6月 17.52 38.93 7.69 8.72 2016年7月 17.81 41.36 7.89 9.51 2016年8月 18.54 40.75 8.00 9.51 2016年9月 16.85 40.49 7.79 9.65 2016年10月 16.97 43.16 8.22 9.48 2016年11月 15.06 45.40 8.34 9.60 2016年12月 16.58 44.89 8.25 8.44 全年平均值 17.39 40.58 7.91 9.17 从表1可以看出，该厂实际燃用煤种发热量较低，灰分含量明显增加。 3.1 对锅炉燃烧的影响 由于劣质煤单独燃烧或与常规煤混配掺烧后，入炉煤发热量降低，灰分增加，一方面，影响煤中挥发份的正常析出，推迟煤粉的着火；另一方面，灰分增加，导致理论燃烧温度降低，燃煤的着火特性变差，炉膛温度降低，导致烟气加热煤粉气流的能力下降。两种因素叠加必然使煤粉气流的着火延迟，大大增加发生燃烧的不稳定性。 尤其是在低负荷阶段，炉膛温度降低，锅炉燃烧稳定性大大降低，增加了稳燃维护用油，遇到锅炉跨焦等扰动时极有可能造成锅炉灭火事故。 该厂自掺烧劣质煤以来，由于初期混煤经验不足，煤质变化大，仅2016年全厂由于锅炉跨焦和燃烧不稳导致锅炉灭火多达数10次。 3.2 加剧锅炉流焦、结渣情况 掺烧劣质煤后，由于劣质煤中含有不少的黏土、页岩、硫化物、碳酸盐及其它物质组成的灰分，燃煤的灰熔点下降，在机组负荷率较高时，燃煤燃烧后多呈熔融或软化状态。为了满足负荷要求，势必提高磨机通风量。当一次风压过高，煤粉气流冲刷水冷壁时，导致锅炉流焦、结渣情况严重加剧，从而导致锅炉跨焦频繁，燃烧稳定性变差，维护用油增加；另外，部分较大的焦块卡在冷灰斗上方，锅炉运行中不得不打开7.3m人孔门进行清焦，对运行人员的人身安全造成了极大的威胁。此外，除渣系统设备负荷加大，捞渣机大链条机磨损加剧，除渣系统各设备的故障率增加。 3.3 给煤机堵煤、断煤频繁 由于掺烧劣质煤后，燃煤的黏性较大，加上煤中杂物较多，原设计的原煤仓也完全不能适应掺烧后的煤种。掺烧劣质煤后，仅2016年春节期间该厂给煤机断煤达200多次，因给煤机断煤稳燃用油就达到115t左右，同时部门安排生产辅助工现场值班敲煤，耗费大量人力财力，且损失大量的发电量。2016年春节期间（2016年1月5日～3月31日），该电厂#1、2炉给煤机断煤、原煤仓空仓及给煤机进粉卡涩和因断煤稳燃用油量见表2。 表2 2016年春节期间#1、2炉给煤机故障次数及稳燃用油统计 断煤次数 空仓次数 给煤机进粉卡涩次数 断煤稳燃用油（t） #1炉 97 39 22 48.32 #2炉 138 88 35 66.50 合计 235 127 57 114.82 3.4 对制粉系统的影响 由于原煤在开采及装卸过程中混杂了部分铁丝、木头、编织袋等杂物，进入球磨机后造成磨机分离器堵塞，从而导致粉管煤粉气流不均匀、阻力增加，煤粉细度大且不均匀，磨机出力下降，燃烧稳定性变差，飞灰及大渣含碳量升高等一系列问题。 劣质煤进行混配掺烧后，由于燃煤中含有大量的煤矸石，且不易破碎，大量的煤矸石占据了磨内的大量空间，导致磨机料位上涨，钢球的提升高度减小，导致制粉能力下将，带负荷能力减弱。另外，由于煤矸石的积聚，磨机出力降低，停磨进行钢球筛选时间长，工作量大，不得不采用磨机底料位磨煤矸石的办法，从而导致磨机钢瓦磨损加剧，钢球消耗量增加。 3.5 受热面的冲刷和磨损加剧 从表1可以看出，该厂将不同发热量的燃煤经过混配后灰分较设计煤种灰分增大10%左右，由于燃煤中灰分增加，经燃烧后产生的灰渣量增大。一方面，由于烟气中粉尘增多，加剧了烟气对受热面的冲刷；另一方面，由于灰分的增加导致锅炉各受热面积灰严重，为保证锅炉的传热效果，必然增加锅炉受热面的吹灰次数，从而增大了受热面吹损爆管的概率。 3.6 对厂用电率的影响 混配掺烧劣质煤后，由于相同负荷下锅炉的耗煤量增加以及煤矸石的聚集导致磨机电流升高。另外，低负荷下对球磨机进行磨煤矸石也导致锅炉制粉电耗上升。 为满足负荷要求，煤质变差后势必增加一次风量来满足锅炉热负荷的需求，从而导致一次风机和密封风机电耗的增加。 因掺烧劣质煤后燃煤中灰分增大，则必然导致引风机负荷的增加，从而导致引风机电耗增加。 3.7 对输煤、除灰系统的影响 由于煤质下降，发电原煤耗增大，该厂的进煤量增大，从而增大了燃煤的运输、传送费用及人工成本。 混配掺烧劣质煤后，因燃煤灰分增大，锅炉产生的灰量、渣量增大，增加了除尘、除灰的电耗，加大了除渣系统设备的磨损，增加了除渣设备的检修频次。 4 该电厂劣质煤混配掺烧经验总结 4.1 原煤仓落煤斗及给煤机进出口闸板门改造 改造前原煤斗为双曲线圆形，给煤机上下闸板门为齿条式电动闸板门。煤质变化后，由于劣质煤的黏性较大、燃煤在开采、堆放及装卸过程中混有部分泥土、木材、石块等杂物，造成给煤机断煤、堵煤及进粉故障频繁。在冬季原煤较湿，会结块粘附在原煤仓壁上，导致煤仓梭洞等现象。因给煤机进出口齿条式电动闸板门不能及时关闭，导致给煤机进煤粉，从而不得不停运磨机清理给煤机内积粉，影响锅炉燃烧的稳定性，损失发电量。 为适应煤质的变化，防止原煤仓搭桥、梭洞等现象，减少降磨压捅煤和停磨清粉的情况，该厂将原齿条式电动闸板门改为有明显开关指示的双向液压截门，提高了闸板门在运行中的可靠性以及给煤机的运行效率。自此，几乎没有发生给煤机断煤、给煤机进粉故障等情况。 4.2 球磨机少球技术和节能衬瓦改造 劣质煤混配掺烧后，由于煤中含有大量的煤矸石，采用原有的钢球对煤矸石较难磨碎，该厂将原钢球全部更换为高铬耐磨的小球，同时将部分磨机的内部衬瓦由原来的波浪型衬瓦改为节能型衬瓦。磨机钢球和衬瓦改造后，一方面，因磨机钢球装载量减少，磨机电流较原来下降20A左右，大大节约了制粉电量；另一方面，由于钢球装载量减少，磨内制粉的有效空间增大，钢球的提升高度增加，增强了钢球的撞击和破碎能力，对煤矸石的碾磨显著提高，磨机出力得以提高。 4.3 磨机出口分离器改造 由于原煤中含有大量的铁丝、木屑、编织袋等杂物，分离器易堵塞，且不易清理，导致煤粉细度较大且均匀性差，高负荷时提高磨机通风量后必然造成煤粉细度进一步变大，导致煤粉气流着火性能变差，燃烧稳定性变差，飞灰含碳量增大。 为改善煤粉细度和提高煤粉气流的均匀稳定性，降低飞灰含碳量，该厂将原双蜗壳式煤粉分离器改为轴向型双挡板可调式分离器。自分离器改造后，通过调整分离器的上下层挡板开度，有效地改善了磨机出口的煤粉细度和煤粉气流的均匀稳定性，改善了燃烧的稳定性，降低了飞灰含碳量。 4.4 对锅炉受热面改造 因锅炉实际燃用煤种与设计、校核煤种偏差较大，导致了锅炉排烟温度严重高于设计值，减温水流量较大，锅炉效率低等问题。为改善这些问题，该厂请锅炉设计厂家进行优化改造，通过增加省煤器受热面和减少低过受热面管圈，明显降低了锅炉的排烟温度，降低了减温水的用量，效果明显。 4.5 强化配煤工作 为保证入炉煤煤质的均匀、稳定性，减少因煤质突变引起锅炉灭火及机组带不起负荷等情况，该厂强化了配煤工作管理工作，及时总结经验教训，加强运行与燃料采购、输送部门的沟通协调，发现带不起负荷时及时汇报相关领导，及时调整配煤方案。 5 结语 综上所述，劣质煤的混配掺烧将是一项长期的工作，该厂目前通过技改取得了一定的成效，但仍有较多的问题等待解决。只有通过不断的摸索和总结，找出更加合理的配煤方案、运行燃烧调整措施等，才能达到保证电厂锅炉设备的安全、稳定、经济运行的目的。 参考文献 [1]广东电网公司电力科学研究院．锅炉设备及系统[M]．北京：中国电力出版社，2011. [2]申宝峰．提高劣质煤锅炉对煤质变化的适应性的技术研究与应用[D]．北京：华北电力大学，2002.
收稿日期：2015-09-12
作者简介：汪宁（1980-），男，贵州毕节人，贵州金元茶园发电有限责任公司工程师，研究方向：火力发电厂锅炉运行管理。
