某廠1號(hào)爐原設(shè)計(jì)燃用劣質(zhì)煙煤，由于煤源緊張，設(shè)計(jì)煤種不能滿足需求。現(xiàn)采取燃用煤質(zhì)較差且煤質(zhì)不穩(wěn)定的無煙煤和劣質(zhì)煙煤的混合燃燒方式，采用上兩層半噴口燒無煙煤、下兩層半噴口燒劣質(zhì)煙煤的方式，因而造成鍋爐燃燒效率較低，燃燒穩(wěn)定性差。針對(duì)這一問題，對(duì)爐膛進(jìn)行了增加衛(wèi)燃帶和燃用混煤改造，采用上兩層半噴口燃燒劣質(zhì)煙煤，下兩層半噴口燃燒無煙煤的模式運(yùn)行。通過燃燒調(diào)整試驗(yàn)，掌握了鍋爐燃用混煤后運(yùn)行性能方面存在的問題；確定了合理的一、三次風(fēng)速、配風(fēng)方式、煤粉細(xì)度、制粉系統(tǒng)等運(yùn)行方式，為鍋爐穩(wěn)定燃燒、安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及下一步燃燒系統(tǒng)設(shè)備改造提供了依據(jù)，富通新能源生產(chǎn)銷售
生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒
顆粒機(jī)、
木屑顆粒機(jī)、
秸稈壓塊機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。
1、設(shè)備簡介
該300 MW機(jī)組鍋爐為DG1025/18.2一Ⅱ19型亞臨界、一次中間再熱、自然循環(huán)鍋爐。燃燒器四角切圓布置，擺角可調(diào)。每角燃燒器共布置15層噴口，包括、5層一次風(fēng)噴口，2層三次風(fēng)噴口，1層頂二次風(fēng)(OFA)噴口，7層二次風(fēng)噴口。燃燒器噴口布置見圖l。
制粉系統(tǒng)采用中間儲(chǔ)倉式熱風(fēng)送粉系統(tǒng)，每臺(tái)爐配4臺(tái)型號(hào)為DTM350/700的鋼球磨煤機(jī)。原設(shè)計(jì)煤種的煤粉細(xì)度為R90=16.7%。A、B制粉系統(tǒng)煤粉送入A煤粉倉．通過給粉機(jī)送入下兩層半煤粉燃燒器，C、D制粉系統(tǒng)煤粉送入B煤粉倉，通過給粉機(jī)送入上兩層半煤粉燃燒器。
2、改造方案
(1)在爐膛四角敷設(shè)100 m2衛(wèi)燃帶，衛(wèi)燃帶敷設(shè)高度為標(biāo)高18.5-23.5 m，從而提高噴口局部熱負(fù)荷，提高無煙煤燃燒區(qū)域燃燒的穩(wěn)定性。衛(wèi)燃帶敷設(shè)范圍見圖2。
(2)上兩層半一次風(fēng)噴口燃燒劣質(zhì)煙煤，下兩層半一次風(fēng)噴口燃燒無煙煤，以增加無煙煤在爐內(nèi)的停留時(shí)間，減少飛灰含碳量，從而提高鍋爐效率。混煤煤質(zhì)及灰渣特性見表l。
3、燃燒調(diào)整試驗(yàn)
為使鍋爐在經(jīng)過改造后能安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定地運(yùn)行，尋求合理的、最佳的運(yùn)行方式，需根據(jù)GB10184 - 88《電站鍋爐性能試驗(yàn)規(guī)程》及《燃煤燃燒調(diào)整試驗(yàn)方法》進(jìn)行調(diào)整試驗(yàn)。l號(hào)爐共進(jìn)行了16個(gè)工況的試驗(yàn)，主要有：(1)空氣過量系數(shù)調(diào)整；(2)煤粉細(xì)度調(diào)整；(3)變一次風(fēng)率試驗(yàn)；(4)燃燒器配風(fēng)方式的調(diào)整； (5)。變?nèi)物L(fēng)速及制粉系統(tǒng)停、投方式試驗(yàn)；(6)負(fù)荷特性試驗(yàn)；(7)不投油低負(fù)荷穩(wěn)燃試驗(yàn)；(8)空氣預(yù)熱器漏風(fēng)試驗(yàn)；(9) NOx排放量測(cè)定；(10)鍋爐熱效率測(cè)定。
4、試驗(yàn)結(jié)果及分析
4.1過量空氣系數(shù)對(duì)鍋爐效率的影響
維持一、三次風(fēng)量穩(wěn)定，通過改變總風(fēng)量（或二次風(fēng)速）來調(diào)整過量空氣系數(shù)。試驗(yàn)結(jié)果見表2。
從試驗(yàn)結(jié)果看，隨著過量空氣系數(shù)增加，飛灰含碳量將降低，鍋爐效率增加并達(dá)到最大值。但過量空氣系數(shù)進(jìn)一步增加時(shí)，飛灰含碳量變化不大，而排煙熱損失將增加，鍋爐效率反而降低。過量空氣系數(shù)過小，未燃盡碳熱損失q。的增加遠(yuǎn)大于排煙熱損失q2的減少。因此過量空氣系數(shù)有一個(gè)合適的值。在鍋爐滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，爐膛出口過量空氣系數(shù)控制在1.22一1.26(氧量為3.8% - 4.3c/o)較為合適，且鍋爐熱效率較高。
4.2二次風(fēng)對(duì)鍋爐燃燒的影響
試驗(yàn)時(shí)維持爐膛出口過量空氣系數(shù)在1. 24-1.26，改變各層二次風(fēng)的擋板開度，即改變二次風(fēng)的配風(fēng)，結(jié)果見表3。
從試驗(yàn)結(jié)果看，倒寶塔配風(fēng)方式較均勻配風(fēng)方式飛灰含碳量明顯降低，但因工況5中燃煤發(fā)熱量比工況6燃煤發(fā)熱量高3 600 kj/kg，故飛灰含碳量高反而鍋爐效率高。但是，從燃燒的穩(wěn)定性及經(jīng)濟(jì)性而言，這種配風(fēng)方式一方面保證了下層燃燒器區(qū)域煤粉的及時(shí)著火，形成一次風(fēng)相對(duì)集中的燃燒方式，有利于無煙煤燃燒穩(wěn)定；另一方面又適時(shí)補(bǔ)充了無煙煤燃盡所需氧氣，降低了飛灰含碳量。總的看來，采用倒寶塔型配風(fēng)方式較為適宜。
4.3制粉系統(tǒng)對(duì)鍋爐運(yùn)行的影響
表4是停1套無煙煤制粉系統(tǒng)B及停1套劣質(zhì)煙煤制粉系統(tǒng)D的對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果。試驗(yàn)時(shí)一次風(fēng)速控制在30 - 31 m/s，三次風(fēng)速控制在58 m/s左右，爐膛出口過量空氣系數(shù)維持在1.25左右。
由試驗(yàn)可知，在3套制粉系統(tǒng)運(yùn)行的情況下，停無煙煤制粉系統(tǒng)比停劣質(zhì)煙煤制粉系統(tǒng)的飛灰含碳量低，效率高。
4.4三次風(fēng)速對(duì)鍋爐效率的影響
在滿負(fù)荷下分別進(jìn)行了三次風(fēng)速為65 m/s、60 m/s、55 m/s的對(duì)比試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)一次風(fēng)速控制在30。32 m/s，爐膛出口過量空氣系數(shù)維持在
1.25左右。
三次風(fēng)速在60 - 65 m/s時(shí)，鍋爐運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性變化不大。當(dāng)三次風(fēng)速降到56 m/s時(shí)，飛灰含碳量明顯降低，由7.25%降至5.42%，鍋爐熱效率由89.72%增加至91. 17%，經(jīng)濟(jì)性良好。通過對(duì)A粉倉及B粉倉粉位測(cè)量，基本能維持降三次風(fēng)速前的粉位。但當(dāng)運(yùn)行煤質(zhì)差，發(fā)熱量較低時(shí)，制粉系統(tǒng)的出力將受限，不能滿足鍋爐運(yùn)行要求，因此建議三次風(fēng)速可控制在60。65 m/s。
4.5一次風(fēng)速對(duì)鍋爐效率的影響
在滿負(fù)荷下進(jìn)行了一次風(fēng)速在30 m/s、26.6m/s的調(diào)整試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)，爐膛出口過量空氣系數(shù)維持在1.25左右，二次風(fēng)配風(fēng)方式采用倒寶塔型配風(fēng)。試驗(yàn)結(jié)果表明：一次風(fēng)速過高，會(huì)推遲煤粉著火，并引起燃燒不穩(wěn)定；隨著一次風(fēng)速的降低，飛灰渣含碳量由7. 56%降至6.93%，鍋爐效率由87 .71%升高到88. 83%。從爐內(nèi)燃燒情況看，隨著一次風(fēng)速的提高，煤粉氣流的著火點(diǎn)推遲，特別是燃燒無煙煤層的燃燒器火焰較暗，在觀火孔處看不到煤粉的著火，燃燒穩(wěn)定性變差。以一次風(fēng)管不堵粉為前提，適當(dāng)降低一次風(fēng)速，有利于提高鍋爐燃燒穩(wěn)定性及經(jīng)濟(jì)性。
4.6鍋爐負(fù)荷特性試驗(yàn)
試驗(yàn)期間進(jìn)行了250 MW、200 MW負(fù)荷的效率試驗(yàn)。從試驗(yàn)結(jié)果看出，隨著鍋爐負(fù)荷降低，飛灰含碳量由7.85%增加至11. 72%，爐渣含碳量由28. 04%增加至38. 48%，鍋爐熱效率則由84.72%降至80.23%。表明爐膛溫度隨負(fù)荷的降低而明顯降低，使煤粉著火推遲，燃燒反應(yīng)速度減慢，燃燒效率降低，特別是下爐膛溫度更低，造成大渣含碳量增加。
4.7鍋爐不投油穩(wěn)燃最低負(fù)荷
試驗(yàn)在240 MW開始降負(fù)荷，并逐步停運(yùn)A、D、B磨煤機(jī)，僅C磨煤機(jī)運(yùn)行。負(fù)荷以每分鐘3%。5%額定負(fù)荷的速度逐漸降低，直至穩(wěn)定在150 MW。機(jī)組在降負(fù)荷的過程中，210MW以上采用定壓運(yùn)行，210MW以下采用滑壓運(yùn)行。結(jié)果表明鍋爐的各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)基本正常、穩(wěn)定。
4.8煤粉細(xì)度試驗(yàn)
通過改變粗粉分離器出口擋板角度來實(shí)現(xiàn)煤粉細(xì)度的改變。表5為煤粉細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果。
由試驗(yàn)可知：煤粉愈細(xì)，灰、渣含碳量和未燃盡碳熱損失愈小；平均煤粉細(xì)度由Rss= 5.83%提高到R88= 10.4%；飛灰、大渣含碳量均大幅增加；鍋爐熱效率降低4%以上。
4.9鍋爐NO。排放量測(cè)試
鍋爐NO；排放量測(cè)試與鍋爐燃燒調(diào)整試驗(yàn)的效率測(cè)試在不同負(fù)荷時(shí)進(jìn)行。從測(cè)試結(jié)果看：在上兩層半燃燒劣煙煤和下兩層半燃燒無煙煤時(shí)，鍋爐NO，排放量在511.9- 751.1mg/m3，平均NO。排放量為587.1 mg/m3，基本低于國家現(xiàn)行排放標(biāo)準(zhǔn)，這與燃燒的煤質(zhì)及爐膛溫度有關(guān)。
5、結(jié)語
燃燒調(diào)整試驗(yàn)表明：在鍋爐燃用混煤改造增加衛(wèi)燃帶后，下兩層半燒無煙煤及上兩層半燒劣質(zhì)煙煤時(shí)，鍋爐額定負(fù)荷平均熱效率為87.29%，提高了2.1%．2.8%，穩(wěn)燃性能得到明顯改善，未產(chǎn)生結(jié)焦等其它的不利情況。在額定負(fù)荷下，鍋爐出力達(dá)到設(shè)計(jì)值，Nol排放量基本低于國家現(xiàn)行排放標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)燃燒調(diào)整試驗(yàn)結(jié)果，在機(jī)組滿負(fù)荷工況下，對(duì)于試驗(yàn)煤種變化范圍內(nèi)，推薦的運(yùn)行方式是：
(1)可根據(jù)混煤發(fā)熱量維持空氣預(yù)熱器出口一次風(fēng)壓在3.2 - 3.9 kPa，以控制一次風(fēng)速在26- 29 m/s：
(2)應(yīng)維持足夠的氧量水平，控制省煤器出口平均氧量在3.7qv一4.3%；
(3)二次風(fēng)配風(fēng)采用下兩層集中燃燒的倒寶塔形配風(fēng)方式；
(4)劣質(zhì)煙煤煤粉細(xì)度控制，無煙煤煤粉細(xì)度控制；
(5)三次風(fēng)風(fēng)速控制在60 - 65 m/s。在以上燃燒配風(fēng)方式下，鍋爐的燃燒和運(yùn)行可達(dá)到較佳。
針對(duì)目前鍋爐運(yùn)行存在煤種變化大，且一次風(fēng)、粉偏差大，給粉不均、下粉不良等問題，提出以下建議：
(1)改造制粉系統(tǒng)
①增加必要的監(jiān)測(cè)設(shè)備，對(duì)供粉系統(tǒng)進(jìn)行長期監(jiān)測(cè)，了解一次風(fēng)速偏差大、給粉不均、下粉不良等問題，保證供風(fēng)和給粉均勻。
②更換煤粉混合器。因空氣預(yù)熱器出口一次風(fēng)壓一般運(yùn)行在3.5 - 4.0 kPa，煤粉混合器至爐膛間送粉管段系統(tǒng)總阻力較大，建議更換為引射式煤粉混合器。
(2)爐膛內(nèi)進(jìn)一步增加衛(wèi)燃帶
在現(xiàn)有爐膛衛(wèi)燃帶基礎(chǔ)上，在下爐膛再適當(dāng)增加衛(wèi)燃帶，進(jìn)一步提高爐膛溫度及燃燒穩(wěn)定性，降低大渣含碳量。
(3)燃燒器改造
①調(diào)整水平濃淡型煤粉燃燒器的風(fēng)量比，無煙煤燃燒器濃、淡側(cè)風(fēng)速比1.3 - 1.35，調(diào)整劣質(zhì)煙煤或貧煤燃燒器濃、淡側(cè)風(fēng)速比1.3左右。
②在燃燒器噴口內(nèi)加裝水平鈍體，增加高溫?zé)煔饣亓髁浚岣呷紵鯗亍?br />
③增大一次風(fēng)噴口面積，降低一次風(fēng)速。
④采用集中一次風(fēng)布置，或減小下兩層無煙煤一次風(fēng)中間二次風(fēng)噴口面積。
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