660 MW机组掺烧低质煤燃烧调整分析

时间：2024-07-28

匡政，孔凡续，郭以永

(安徽华电六安电厂有限公司，安徽六安 237126)

660 MW机组掺烧低质煤燃烧调整分析

匡政，孔凡续，郭以永

(安徽华电六安电厂有限公司，安徽六安 237126)

随着电力市场竞争的日益激烈和煤炭价格的日趋回暖，为了降低燃料成本，提高经济效益,掺烧低质煤越来越受到大容量火电机组的青睐。在掺烧低质煤时既要保证锅炉的安全稳定和负荷、压力的响应及时，避免煤水比失调等异常工况，又要最大限度地提高锅炉的燃烧效率，优化机组各项指标，降低供电煤耗，提高企业在行业中的竞争力。着重探讨了掺烧低质煤时采取的保障措施，特别是高负荷和低负荷时的安全、稳定运行措施，以及通过优化锅炉燃烧方式来提高机组经济性，为同类电厂掺烧低质煤提供借鉴经验。

低质煤；掺烧；燃烧；调整

0 引言

某电厂拥有2台660 MW超超临界机组，锅炉为变压运行螺旋管圈直流炉，单炉膛、一次中间再热、四角切圆燃烧方式、平衡通风、Π型半露天布置、全钢架悬吊结构，除灰渣系统为干式机械式除渣系统。锅炉燃烧系统为中速磨冷一次风直吹式制粉系统，磨煤机最大出力为60 t/h。24只直流式燃烧器分6层布置于炉膛下部4角，煤粉和空气从4角送入，在炉膛中呈切圆方式燃烧。锅炉A，B层配备有离子点火器，无油枪。

1 低质煤掺配的原则

低质煤具有发热量低、挥发分低、灰分高等特点，低质煤的掺配既要满足机组安全运行对煤种的基本要求，保证锅炉燃烧稳定，又要确保机组高峰负荷时满发、低谷负荷运行稳定，同时兼顾机组排放满足环保要求。为满足上述要求，低质煤掺配时要保证入炉煤低位发热量加权平均值大于19 MJ/kg，干燥无灰基挥发分在30.0%～40.0%，收到基全硫分<1.1%。A，B层制粉系统配置等离子点火装置，起到稳燃的作用，因此A，B层入炉煤保证低位发热量>21 MJ/kg，干燥无灰基挥发分>35.0%，收到基水分<8.0%。低质煤掺配方式采用分仓配煤和调整不同煤种的入炉比例来实现炉内掺烧[1]。在分仓上煤时，低质煤优先掺配D磨煤机，再依次掺配E，F磨煤机。当发现锅炉燃烧工况不稳定或者有结焦现象时应及时调整磨煤机配煤方式，减少低质煤的掺配比例。低质煤和高硫煤应避免同时入炉，可以采取隔日轮换的方式。

2 制粉系统调整的原则

2.1 磨煤机运行方式

掺烧低质煤进行燃烧调整时要遵循“集中分散”原则，即低负荷时燃烧尽量集中，磨煤机不要隔层运行，单台磨出力不低于30 t/h，必要时可以倒换制粉系统或者投入等离子，保证单个喷燃器和整个炉膛燃烧稳定，提高机组的经济性。高负荷时，燃烧尽量分散，单台磨煤机出力不要超过55 t/h，磨煤机可以隔层运行，防止热负荷过于集中，引起炉膛和喷燃器结焦，受热面壁温升高。

掺烧低质煤时入炉煤总煤量增加，在升降负荷时总煤量变化大，但是负荷、压力响应慢。因此，在进行磨煤机启、停和参数调整时应根据负荷变化趋势做好提前安排，在升负荷过程中，各台磨煤机平均出力达50～55 t/h时启动备用磨煤机，在降负荷过程中，各台磨煤机平均出力降至30～35 t/h时，磨煤机停运转备用，正常情况下应优先停运上层磨煤机以保证燃烧的稳定。在启、停磨煤机和煤种变化时，应预先通过燃料热值修正(BTU)对总煤量进行修正，缓慢、平均地改变磨煤机出力，防止汽温、汽压的大幅波动。

2.2 磨煤机运行参数要求

掺烧低质煤时要保持磨煤机动态分离器转速在85～95 r/min，维持R90(煤粉细度)在15%～20%范围内，保证合适的煤粉细度，这样既防止煤粉因过粗而燃烧不完全，火焰中心升高，导致汽温汽压波动大，也可以防止煤粉过细造成着火距离缩短，导致喷燃器结焦烧损。为确保每个喷燃器的出粉浓度始终均匀，煤粉燃烧完全，达到减小炉膛两侧烟温、汽温、

氧量偏差的目的，磨煤机需要保持合理的风煤比，掺烧低质煤时磨煤机出力与磨煤机入口一次风压、一次风量以及液压油加载力的数据见表1。根据煤种、排渣量合理控制磨煤机入口一次风压力，低负荷时由于磨煤机运行台数减少，为防止一次风量与风压不匹配导致一次风机失速，在保证磨煤机通风需求的前提下适当减低一次风压力，低负荷时控制一次风压在7.0～8.0 kPa，高负荷不超过10.0 kPa，当有1～2台磨煤机通风出力受限时，优先调整给煤量偏差。为保证低质煤充分均匀燃烧，磨煤机一次风速控制在25～28 m/s，最高不超过30 m/s，各角一次风速偏差不超过3 m/s。磨煤机出口温度控制在85～90 ℃，最低不低于65 ℃，以保证煤粉着火良好。掺烧低着火点煤种时要适当降低磨煤机入口温度和出口温度以防止煤粉在磨煤机和粉管内自燃。调节磨煤机入口风量和进出口温度时尽量保持热一次风调门在较大开度，减小节流损失。磨煤机液压油加载力可以根据磨煤机实际运行工况、磨煤机振动情况以及石子煤排放情况加以调整，正常运行时控制磨煤机液压油压力在5～14 MPa。当磨煤机排出的石子煤含煤量达30%以上时应及时调整磨煤机液压油加载力、一次风量和磨煤机出力。

表1 掺烧低质煤时磨煤机运行参数

3 炉膛配风调整的原则

3.1 氧量控制原则

掺烧低质煤时氧量过低会导致燃烧不充分，易结焦；氧量过高会导致厂用电增大，影响机组经济性，同时会引起受热面壁温升高，特别是再热器壁温。因此,省煤器出口氧量控制在3.0%～5.0%之间，烟气中CO质量浓度不超过200 mg/m3。机组负荷与省煤器出口氧量的对应关系见表2，高负荷时保持省煤器出口氧量在3.0%～3.5%，低负荷时应保持省煤器出口氧量在4.0%～5.0%。当两侧氧量平均值偏差大于0.5%以上时说明锅炉两侧燃烧不均匀，需要查明氧量变化原因并及时进行调整。调节锅炉氧量的同时需要注意送风机出口压力变化，防止送风机发生抢风现象。

表2 机组负荷与氧量的对应关系

当掺烧灰熔点<1 200℃的低质煤时，需要适当提高锅炉氧量，控制省煤器出口氧量最低不低于3.5%，CO质量浓度不大于150 mg/m3。此时需要加强各级受热面金属温度和主蒸汽各级减温水流量的监视，特别是水冷壁壁温。同时还必须注意锅炉结焦、落渣等情况，发现锅炉有结焦现象时要增加锅炉吹灰次数，降低掺配低灰熔点煤种的磨煤机出力，必要时可停止该磨煤机运行。

3.2 炉膛压力控制原则

炉膛压力是反映锅炉燃烧的重要依据，尤其是炉内工况发生扰动时；加强炉膛压力的监视和调节是十分必要的。正常运行中炉膛压力控制投“自动”，控制在-50～-100 Pa，若炉膛压力长时间偏离正常值时应分析原因并及时处理。当机组负荷在350 MW及以下时，由于炉膛热负荷稳定性能较差，给煤机断煤或出现煤仓局部空仓等情况时炉膛压力波动大，严重时可达±300 Pa，因此，在运行中应密切监视炉膛压力变化趋势及火检强度，出现燃烧不稳定时果断投入等离子设备运行，确保燃烧稳定。

3.3 喷燃器二次风调整原则

掺烧低质煤时为保持二次风的刚性，防止缺氧燃烧和高温腐蚀，需要维持二次风箱与炉膛压差在300～1000Pa，特别是低负荷时应避免压差小于300Pa使得二次风失去刚性。各层二次风门的配风对实现分级燃烧尤为重要，掺烧低质煤时要保持同层喷燃器左右两侧二次风开度一致，并且根据煤种和煤量变化及时调整各层二次风门开度，尽量保证各层燃烧充分。磨煤机煤量在40t/h以下时保持辅助风和周界风对应风门开度30%，煤量在40～45t/h时对应风门开度35%，煤量在45～50t/h时对应风门开度40%，煤量在50～55t/h时对应风门开度45%，煤量在55t/h以上时对应风门开度50%。AA辅助风在最低层起到稳燃的作用，所以AA辅助风调整时要保证A磨煤机运行时开度不低于80%，A磨煤机停运时开度不低于40%。从实际运行经验来看，掺烧低质煤的磨煤机运行时辅助风和周界风风门开度不得小于30%，以防喷燃器缺氧燃烧严重，使燃烧空间拉长，导致再热器管壁超温和飞灰含碳量、炉渣含碳量升高。磨煤机停运后对应喷燃器辅助风风门关至5%，周界风风门关至10%，要避免周界风开度过小造成喷燃器烧损。高、低燃尽风应根据二次风箱与炉膛压差以及选择性催化还原(SCR)脱硝装置入口NOx浓度进行调整，以免环保考核不达标，燃烧调整时不宜通过开大高、低燃尽风门来提高炉膛出口氧量。