隨著電力工業(yè)穩(wěn)步發(fā)展，大容量、高參數(shù)鍋爐相繼投入運營，因此目前的燃煤緊張局面短期內(nèi)不會得到根本改善。為降低發(fā)電成本，發(fā)電企業(yè)只得燃用劣質(zhì)煤。由于入爐摻燒煤種成分不穩(wěn)定，且多數(shù)水分大、灰分大、發(fā)熱量低，造成煤量、煙氣量增大，火焰上移，鍋爐的熱力特性與設(shè)計參數(shù)相比偏差較大，出現(xiàn)些影響機組經(jīng)濟、安全運行的問題，如超溫，結(jié)焦、磨損嚴重，排煙溫度升高，鍋爐燃燒熱效率降低，廠用電率升高等，機組接帶負荷能力降低及其熱工調(diào)節(jié)品質(zhì)惡化，甚至影響機組的可靠運行。因此，研究大型鍋爐摻燒劣質(zhì)煤的安全經(jīng)濟性具有重大現(xiàn)實意義。本文以某發(fā)電公司600MW機組鍋爐摻燒劣質(zhì)煤為課題，對其經(jīng)濟性進行研究分析。
1設(shè)備概況某發(fā)電公司2x600MW發(fā)電機組鍋爐型號為SG2059A7.5-M915，系亞臨界參數(shù)、控制循環(huán)、四角切向燃燒方式次中間再熱，單爐膛平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、緊身封閉、全鋼構(gòu)架汽包爐。
鍋爐采用正壓直吹式制粉系統(tǒng)，配6臺ZGM113G型中速磨煤機，額定負荷下5臺磨煤機運行，臺備用。直流燃燒器四角布置，切向燃燒。每臺磨煤機出口由4根煤粉管道接至1層煤粉噴嘴。最上排燃燒器噴口中心線標高34870mm，距分隔屏屏底21030mm;最下排燃燒器噴口中心標高25570mm，至冷灰斗轉(zhuǎn)角距離為5969mm.每角燃燒器設(shè)有3層油槍。
鍋爐爐頂采用金屬全密封結(jié)構(gòu)。爐膛膜式水冷壁選用外徑51mm、厚6mm的內(nèi)螺紋管，爐底采用水封結(jié)構(gòu)，爐膛上部布置了分隔屏、后屏及屏式再熱器，前墻及兩側(cè)墻前部均設(shè)有墻式再熱器。水平煙道依次布置末級再熱器及末級過熱器。爐后布置2臺三分倉容克式回轉(zhuǎn)空氣預(yù)熱器。
爐膛底部設(shè)置水封裝置、渣斗、刮板撈渣機等除渣設(shè)備，采用濕式除渣方式。采用靜電除塵器除塵。
本鍋爐采用改良型控制循環(huán)，下降管系統(tǒng)中布置了3臺低壓頭爐水循環(huán)泵。爐膛后下水包與省煤器進口管道之間設(shè)有1根省煤器再循環(huán)管。
過熱蒸汽共布置兩級噴水減溫器，再熱蒸汽調(diào)溫主要通過擺動燃燒器噴嘴角度來改變火焰中心高度，從而改變爐膛出口煙溫。此外，在墻式再熱器進口管道上布置有事故噴水減溫器。鍋爐設(shè)計技術(shù)參數(shù)見表1.表1鍋爐主要設(shè)計參數(shù)參數(shù)BMCR工況ECR工況過熱蒸汽流量/th1過熱蒸汽出口壓力/MPa過熱蒸汽出口溫度/t再熱蒸汽流量/th1再熱蒸汽進口壓力/MPa再熱蒸汽出口壓力/MPa再熱蒸汽進口溫度/t再熱蒸汽出口溫度/t省煤器進口給水壓力/MPa鍋筒壓力/MPa空預(yù)器進口煙溫/t空預(yù)器出口煙溫(修正后)/t鍋爐效率(低位熱值)/%鍋爐保證效率/%燃煤消耗量/th1
2煤質(zhì)摻混特性研究2.1摻混配煤模型建立煤煤質(zhì)數(shù)據(jù)。根據(jù)工程應(yīng)用特點，對涉及的準煤、煨煤、半精煤、鐵鑫煤、褐煤、地煤、外購煤等煤種(煤質(zhì)參數(shù)見表2的特性進行深入分析，優(yōu)化整合配煤模型;研究各煤種混配比例關(guān)系，擬合各煤種按不同比例混合得到的混煤參數(shù)特性規(guī)律及其控制方程。應(yīng)用量子粒子群算法對控制方程進行校核計算，以提高計算精度和收斂速度。混合后煤質(zhì)的主要參數(shù)控制方程見式⑴一式(5)。
Qnetar，―待混單質(zhì)煤收到基低位發(fā)熱量，k/
Aar混、War混摻混煤收到基灰分、水分質(zhì)量分數(shù)Var混、Sar混摻混煤收到基揮發(fā)分、硫分質(zhì)量分數(shù)，Aa、War，Va、5―待混單質(zhì)煤收到基灰分、水分、揮發(fā)分、硫分質(zhì)量分數(shù)，2.2熱力計算運用系統(tǒng)理論，采用序貫?zāi)K迭代的鍋爐總體熱力計算方法，對燃燒不同摻配比例、不同種類的劣質(zhì)煤混配煤的鍋爐進行變煤種、變工況熱力計算研究，揭示煤質(zhì)對鍋爐參數(shù)影響的內(nèi)在規(guī)律。其汽水、煙氣、鍋爐效率等參數(shù)的計算結(jié)果，見數(shù)據(jù)表3.理論研究表明，隨著入爐煤發(fā)熱量降低(平均變化率8.35%)，鍋爐參數(shù)主要表現(xiàn)如下：⑴下爐膛出口煙溫呈降低趨勢，總體平均變出口煙溫總體平均變化率為2.60T：/排煙溫度呈升高趨勢，總體平均變化率為(Mkg-1)，平均排煙溫度出口理論煙氣量與排煙溫度變化趨勢致，呈升高趨勢，總體平均變化率為3.24x104mV1/(Mkg-1)，平均理論煙氣量195.22x104m3/h.鍋爐效率呈降低趨勢，總體平均變化率為3現(xiàn)場試驗研究根據(jù)上述理論計算分析結(jié)果，在現(xiàn)場進行燃用多種劣質(zhì)混配煤研究，重點進行以下試驗。
3.1多種劣質(zhì)煤摻燒性能試驗采用不同比例、不同組合摻燒方式，進行了多種劣質(zhì)煤摻燒，測試鍋爐的運行能力、負荷響應(yīng)速率，數(shù)據(jù)見表4.具體規(guī)律分析如下。
3.1.1機組負荷表2煤質(zhì)參數(shù)煨煤、鐵鑫煤、褐煤、地煤與外購煤、準煤、半精煤摻混后，機組帶負荷能力為300600MW;隨負荷增加，宜增加煨煤、外購煤、半精煤、準煤比例，最高比例達到40%50%.純褐煤水分大，磨煤機出口溫度為5355，干燥出力無法滿足運行要求;鐵鑫煤密度大，可磨性差。燃用上述2種煤，負荷宜表4不同煤種配比下的運行負荷及響應(yīng)速率統(tǒng)計煤種及摻燒質(zhì)量比運行負荷/MW負荷響應(yīng)速率/MWmin-1純準煤30060018(準煤、煨混煤)：(準煤、半精混煤)：鐵鑫煤混煤30053012ABF磨煨、鐵鑫煤)：(CD磨煨、鐵鑫煤)：(褐煤)=1：1：130053010AB磨煨煤，CF磨煨、矣350MW，2種煤質(zhì)量按1：1摻混，負荷宜控制在3.1.2負荷響應(yīng)速率準煤、煨煤、半精煤、外購煤以及其他劣質(zhì)煤混配比例大于40%時，負荷響應(yīng)速率1018MW/min;準煤、煨煤、半精煤、外購煤以及其混煤比例矣30%時，混配褐煤、鐵鑫煤、地煤，負荷響應(yīng)速率610MW/min.
3.1.3結(jié)焦性鐵鑫煤結(jié)焦性最強。褐煤、煨煤、半精煤結(jié)焦性次之，且灰渣量較少。隨著準煤、地煤摻燒比例增加，混煤灰分增加，同時結(jié)焦性能趨于好轉(zhuǎn)，但燃燒后灰渣量增加。
3.2送風(fēng)量與氧氣體積分數(shù)調(diào)整在600MW負荷工況下，鍋爐帶相應(yīng)負荷，(準煤、煨煤)：半精煤：(外購煤、其他劣質(zhì)煤)按1：1：1質(zhì)量比摻混，保持給煤量及合適的磨煤機入口風(fēng)量、風(fēng)壓，次風(fēng)速保持2829m/s.改變送風(fēng)量，使空預(yù)器進口氧氣體積分數(shù)分別保持在2.5%(工況1)、3.0%(工況2、3.5%(工況3)，分析飛灰、大渣可燃物質(zhì)量分數(shù)隨氧氣體積分數(shù)變化的趨勢，以使得熱損失最小。試驗表明，隨著氧氣體積分數(shù)的增加，飛灰可燃物質(zhì)量分數(shù)總體呈降低趨勢，降低0.72%0.82%.鍋爐效率為93.040%93.423%.運行最佳方式為負荷>
85%額定負荷，氧氣體積分數(shù)宜維持在3.0%3.1%;負荷<85%額定負荷，氧氣體積分數(shù)宜維持在3.3%4.2%.試驗數(shù)據(jù)見表5所示。
表5氧量及過剩空氣系數(shù)調(diào)整試驗數(shù)據(jù)工況/項目工況1工況2工況3平均值平均氧氣體積分數(shù)/%實測排煙溫度排煙溫度平均值/V飛灰含碳量/%大渣含碳量/%鍋爐效率/%
3.3整體配風(fēng)方式分析保證機組負荷穩(wěn)定在600MW，鍋爐帶相應(yīng)負荷。(準煤、煨煤)：半精煤：(外購煤、其他劣質(zhì)煤)按1：1：1質(zhì)量比摻混，熱值為17.518.2M/kg，制粉系統(tǒng)保持一定風(fēng)煤比(1次風(fēng)速2829m/s)，整體氧氣體積分數(shù)保持在2.95%3.17%，調(diào)整二次風(fēng)門開度，分別進行倒塔、鼓型、縮腰、均等、正塔5種整體配風(fēng)方式試驗。試驗表明，鍋爐熱效率在92.862%93.528%，平均值93.354%.其中，縮腰、倒塔配風(fēng)工況下熱效率較高，均等配風(fēng)工況下熱效率最低，正塔、鼓型配風(fēng)工況熱效率接近居中(見所示)。
均等倒塔正塔鼓型縮腰配風(fēng)工況主要熱損失、熱效率比較趨勢。4AGC系統(tǒng)指標參數(shù)調(diào)整試驗為了改善鍋爐參數(shù)調(diào)節(jié)品質(zhì)，提高負荷響應(yīng)速率，分別對風(fēng)煤比曲線、總風(fēng)量一負荷曲線、一次風(fēng)壓、壓力一負荷曲線等進行修正改進。試驗表明，優(yōu)化改進后，一次風(fēng)壓控制值為0.2kPa;主汽壓力變化比率為0.017MPa/MW;負荷響應(yīng)速度為18MW/min，升壓速率為0.20MPa/min，氧氣體積分數(shù)2.6%4.8%，達到燃燒參數(shù)調(diào)整試驗的要求。AGC負荷響應(yīng)曲線見。
