山东百年电力发展股份有限公司（265700）
[摘要]　针对目前电煤市场的现状，燃烧设计煤种是完全不可能的，取而代之的是一些偏离设计煤种的混煤。本文以我公司变煤种运行的实际经验探讨一下变煤种运行的可行性以及变煤种运行的应用和应对措施，把取得的变煤种运行经验与同行进行交流，以达到互相学习和提高技术水平的目的。
[关键词]　燃煤锅炉 变煤种运行 燃烧稳定 应对措施 经验数据
1    前言
　　 近两年来由于煤价的上涨给我公司的经营带来很多困难，发电成本越来越高，利润空间越来越少。为了确保机组的安全经济运行，公司主管部门都在寻找合适的、价格合理的煤源。虽然入炉煤的各项指标基本上符合要求，但由于入炉的煤种繁多，给锅炉的燃烧调整带来许多困难。锅炉因煤质频繁变化而发生的各种不安全因素也日益增多，机组指标和参数有的也偏离了设计值。针对以上情况根据我公司两年来锅炉变煤种运行的实际情况探讨一下锅炉在变煤种运行下应该注意的问题和应对的措施。
2    变煤种运行对锅炉带来的危害
　　 锅炉从设计到制造要遵循的一个主要原则是煤种，煤种的不同决定了锅炉的结构和形式以及受热面的大小和布置方式。其中炉膛的容积热负荷、尺寸以及燃烧的稳定性能与煤种有着重要的关系。燃烧煤种改变，锅炉的运行工况也随之发生改变，运行中出现的问题也会越来越多，产生的后果也比较严重。
2.1 褐煤锅炉改燃烧烟煤
　　 设计燃烧褐煤的锅炉改燃烧烟煤后，会导致以下后果
　　(1)锅炉达不到设计的最低稳燃负荷，并且在低负荷时会出现燃烧不稳定甚至出现灭火现象，锅炉安全运行没有保障。
　　(2)由于烟煤大部分比褐煤难磨，煤粉会相对变粗，从而导致煤粉在炉膛燃烧不完全，飞灰和炉渣可燃物升高，制粉系统磨损和单耗增大，导致供电煤耗升高。
　　(3)由于烟煤的可燃基挥发分比褐煤低，因此煤粉在炉膛内的燃烧速度减慢，燃烧时间延长，火焰中心上移，主汽温度和再热汽温、排烟温度都将升高；低负荷时由于烟煤的发热量高，挥发分低，燃煤数量相对减少，在相同负荷下汽温反而降低，燃烧不稳定。
　　(4)由于煤粉变粗导致飞灰颗粒变粗，对各个受热面的磨损增大，锅炉爆管的情况也将频繁发生等等。
2.2烟煤锅炉改烧褐煤
　　设计燃烧烟煤的锅炉改烧褐煤后，会导致以下后果
　　(1)由于褐煤的发热量较低，制粉系统的出力不能满足锅炉带满负荷的要求，即机组达不到额定出力。
　　(2)由于褐煤挥发分较高，煤粉在炉膛的燃烧速度加快，局部热负荷过高，一次风喷口和水冷壁容易出现结焦现象；结焦会进一步导致锅炉受热面出现超温和过热，严重者会导致锅炉停炉除焦、受热面大面积爆管等现象。
　　(3)如果是中间储仓式制粉系统，煤粉仓温度难以控制在正常范围之内，粉仓容易出现自然或着火现象。
　　(4)由于褐煤的挥发分升高，停运的制粉系统内部如果存在积粉，则在通风时容易导致煤粉爆炸。
　　因此，锅炉变煤种运行有一定的局限性，当需要改变煤种时必须首先做各种煤比的掺烧试验，根据试验情况确定最佳煤比，确保锅炉安全运行。
3   变煤种运行的掺烧条件
　　经过掺烧试验和变煤种试验，发现我公司的六台机组掺烧非设计煤种的条件如下：
　　（1）我公司#1、2、5、6炉可以在50%的额定负荷下全烧神华煤，神华煤的指标必须控制在以下范围之内才能确保锅炉安全运行：
煤的低位发热量应控制在22MJ/kg以下,可燃基挥发分在35%以上，随着锅炉的负荷升高对挥发分的要求也下降，但不能低于32%。锅炉全烧神华煤后飞灰可燃物有所升高，一期能达到4%左右，三期较好一些，一般在2%以内。2006年上半年对一期磨煤机的煤粉分离挡板进行改造后，飞灰基本上能控制在2%以下。
　　（2）我公司的#3、4炉也可以掺烧或全烧神华煤，但神华煤的可燃基挥发分不得高于37%，否则制粉系统和煤粉仓的安全性得不到保障，煤的低位发热量控制在22MJ/kg以上，否则机组不能达到额定出力。如果灰熔点低于1300℃，炉膛有结焦的危险。全烧神华煤后对锅炉的低负荷稳燃有很大的帮助，一般能达到45%的额定负荷运行。
4   变煤种运行的可行性及应对措施
　　通过掺烧试验发现我公司的锅炉具备掺烧非设计煤种的条件。具体掺烧过程中只要制定合适的比例，应对措施完善，掺烧是可行的，锅炉的安全经济运行是有保障的。具体情况分析如下：
4.1掺烧1：1的烟煤
　　设计煤种为褐煤的锅炉，（一、三期锅炉）掺烧1：1的烟煤（神华煤）1：1时，锅炉最低稳燃负荷可以达到50%的额定负荷，运行中的应对措施如下：
　　(1）保持掺混后的可燃基挥发分不低于33%，将煤粉调细一些，一般保持R90=35%左右即可，这样既可以保证燃烧完全稳定，又可以减少飞灰对受热面的磨损，而炉渣和飞灰可燃物可以保持在经济范围之内。运行中尽量提高磨出口的一次风温，一期不要超过150℃（高温炉烟干燥），三期不要超过90℃。
　　(2）一次风速保持在22米/秒左右，配风方式一般采用“束腰式”配风为主，保持喷口不脱火。
　　(3）烟气氧量维持在5-6%左右，可以保持一定高的汽温，汽温太低对汽轮机的末级叶片安全不利。
　　(4）低负荷时（55MW）尽量不要除渣，除渣时大量的冷风进入炉膛容易导致锅炉燃烧不稳定或灭火现象。三期锅炉要确保炉底不漏风，渣船水量充足。
4.2 全烧烟煤
　　 设计煤种为褐煤的锅炉（一、三期）全烧烟煤（神华煤）时锅炉的最低稳燃负荷为60%的额定负荷比较安全，运行中的应对措施如下:
　　(1) 保持煤的可燃基挥发分不低于35%，低位发热量在18-22MJ/kg之间，煤粉细度保持R90=25-30%左右，尽量提高磨出口的一次风温，一期不要超过170℃（高温炉烟干燥），三期不超过90℃。
　　(2）一次风速维持在20米/秒左右，保持喷口着火距离在200mm以内。
　　(3）采用“倒塔式”配风，保持烟气氧量在6%左右，如果主汽温偏低可以改为“束腰式”配风或采用滑压运行方式，但滑压运行不经济，尽量不要采用。
　　(4）严闭炉膛所有孔门，50%以下负荷时尽量不要除渣，如必须除渣时可以将负荷升至70%的额定负荷以上再进行。
4.3 燃烧高挥发分的神华煤
       设计燃烧烟煤的储仓式制粉系统的锅炉可以燃烧神华煤和掺烧神华煤，燃烧时必须按照混合煤后的发热量和可燃基挥发分来决定，从掺烧试验发现掺混后煤的可燃基挥发分不超过38%，低位发热量不低于21MJ/kg时比较合适，机组负荷能维持在210MW左右。具体运行中要按照以下措施进行：
　　(1）磨煤机出口温度保持在65℃以下。
　　(2）保持粉仓温度不超过60℃。
　　(3）煤粉细度调整在R90=35%左右。
　　(4）一次风速满负荷时大于30米/秒，适当降低一次风温，保持喷口着火距离大于250mm，否则有可能烧坏喷口和造成锅炉结焦。
　　(5）每个周检查清除制粉系统的积粉，制粉系统备用不能超过8小时，制粉系统停运后通风抽粉时间在原来的基础上延长5-8分钟。
　　(6）制粉系统停运后严格监视内部温度变化情况，一旦发现有升高的迹象，立即投入蒸汽消防将整个系统充满蒸汽，10分钟后停止。
　　(7）确保二次风速大于一次风速15米/秒以上，采用“倒塔式”配风，尽量降低火焰中心，防止超温和结焦。
　 （8）停用一次风管时要把存粉吹扫干净，防止积粉自然而烧坏风管。
5   掺烧的经验数据及应用
　　锅炉采取变煤种运行是在电煤市场的影响下出现的现象，是各个发电厂不得已而采取的举措。锅炉都是按照某一个煤种进行设计的，如果按照设计煤种运行，那么锅炉的安全性和效率也最高。但是经过多次掺烧试验发现，我公司的6台锅炉在实际运行中适当偏离设计煤种只要应对措施得当是可行的，因此经过试验得到了以下经验数据，仅供参考：
　　（1）设计煤种为褐煤的锅炉掺烧烟煤（直吹式制粉系统）的比例为1：1时，锅炉最低稳燃负荷可以达到50%的额定负荷。
　　（2）设计煤种为褐煤的锅炉全烧烟煤（直吹式制粉系统）时，锅炉的最低稳燃负荷可以达到60%的额定负荷。
　　（3）设计煤种为烟煤的锅炉掺烧高挥发分的烟煤（储仓式制粉系统）时不能按照掺烧比例计算，必须用掺混后煤的发热量和挥发分的多少来决定掺煤量，一般情况下掺混后煤的可燃基挥发分不超过38%，低位发热量不低于19MJ/kg时比较安全，如果考虑到机组满负荷出力运行，发热量尽量高一些，一般达到21MJ/kg以上比较好。
　　（4）在掺烧非设计煤种的燃煤时，如果负荷峰谷差较大，可以采用分层燃烧的办法来达到高负荷能带满、低负荷燃烧稳定的目的。但这种方法对燃料上煤的时间和负荷的变化要求比较高，否则一旦发生错误锅炉有灭火的危险。
6　   参考文献
[1]　 国家电力调度通信中心.燃料管理工程[M].冶金工业出版社，1995.11.