陜西長焰煤資源豐富，地質(zhì)條件較好，具有良好的開發(fā)前景。如渭北侏羅紀(jì)煤田為弱粘結(jié)性長焰煤，其灰分為14%～18%，硫分1.0%～1.7%。陜北侏羅紀(jì)煤田長焰煤灰分為12%～25%，硫分1.5%～4.5%。本文通過對某電廠300 MW機(jī)組鍋爐摻燒銅川長焰煤的試驗(yàn)性運(yùn)行和分析計算，提出優(yōu)化配煤方案，然后根據(jù)試驗(yàn)性運(yùn)行數(shù)據(jù)和實(shí)際觀測結(jié)果，分析摻燒長焰煤對鍋爐燃燒特性的影響以及煤質(zhì)變化對鍋爐機(jī)組運(yùn)行特性的影響。
1、長焰煤的燃燒特性
    某電廠300 MW鍋爐原設(shè)計燃用華亭長焰煤，計劃摻燒銅川長焰煤。其煤質(zhì)分析數(shù)據(jù)見表1。
    由表1的煤質(zhì)分析數(shù)據(jù)可見，摻燒的銅川長焰煤的空氣干燥基揮發(fā)分與設(shè)計燃用的華亭煤基本接近，收到基含碳量比原設(shè)計煤種提高近13%，發(fā)熱量比原設(shè)計煤種約高出5. 55 MJ/kg，發(fā)熱量提高了28. 27%。如果摻燒比例較大，會使燃料的著火性能提高，燃燒穩(wěn)定性增強(qiáng)，但燃燒器出口區(qū)域的結(jié)渣可能性亦會增大。因?yàn)殂~川煤的含碳量增加得較多，在煤粉細(xì)度相同時，燃盡時間就可能延長。由于長焰煤后期燃燒時間較長，摻燒銅川煤時飛灰可燃物含量將有所提高，并可能引起爐膛出口的受熱面結(jié)渣，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)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。
2、摻燒銅川煤熱力特性計算
    本文采用的爐膛出口煙溫計算公式為前蘇聯(lián)學(xué)者杜卜斯基·卜洛赫提出的修正公式。利用該公式對國內(nèi)多臺300 MW鍋爐機(jī)組的爐膛出口煙溫作過計算，其結(jié)果與實(shí)際運(yùn)行基本符合，其計算的減溫水量與運(yùn)行值十分接近。
    爐膛出口煙溫計算公式：式中：M為修正火焰中心位置的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)；ai。為爐膛黑度；是按照輸入爐膛的熱量計算的水冷壁熱負(fù)荷；為輻射受熱面熱有效系數(shù)。按式(1)計算的大屏下端與大屏出口煙溫值見表2。
    表2計算數(shù)據(jù)表明，在額定負(fù)荷運(yùn)行，當(dāng)摻燒比例為50%時，燃燒器擺角變化10°，大屏下端煙溫計算值大約相差40℃。摻燒比例每變化25%，大屏下端煙溫變化約為12℃～15℃，大屏出口煙溫變化約11℃～13℃�？梢�，為了避免形成結(jié)渣條件，將燃燒器適當(dāng)下擺是有益的。
    圖1為在100%、70%、50%負(fù)荷，不同煤層組態(tài)，不同燃燒器擺角時的爐膛輻射受熱面換熱量計算值，圖2為燃燒器擺角-5°時的爐膛出口煙溫。根據(jù)計算數(shù)據(jù)分析，混入新煤質(zhì)后對減溫水量的影響不太大。通過對一組比較穩(wěn)定的額定負(fù)荷條件下運(yùn)行參數(shù)的跟蹤調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在燃用煤質(zhì)與設(shè)計煤質(zhì)相近時，過熱器減溫水量在(27～32) t／h之間變化；再熱器減溫水量在(14～25) t／h之間變化。
3、摻燒銅川煤的運(yùn)行數(shù)據(jù)分析
    摻燒銅川長焰煤時的運(yùn)行統(tǒng)計數(shù)據(jù)見表3。本次進(jìn)行了連續(xù)8天的摻燒銅川長焰煤試驗(yàn)，根據(jù)摻燒及未摻燒運(yùn)行實(shí)測數(shù)據(jù)和試驗(yàn)結(jié)果可初步看出，摻燒銅川長焰煤時，鍋爐運(yùn)行表現(xiàn)出以下特點(diǎn)：
    (1)燃燒器噴口附近和爐膛出口的屏式過熱器結(jié)渣傾向有所增強(qiáng)；
    (2)過熱器減溫水量略有增加。
    摻燒試驗(yàn)期間，為了保證機(jī)組安全運(yùn)行，首先將煤質(zhì)的發(fā)熱量限定在接近設(shè)計煤質(zhì)或未進(jìn)行摻燒銅川煤時的水平，并將機(jī)組運(yùn)行負(fù)荷限定在250 MW以下。由于在進(jìn)行摻燒新煤種試驗(yàn)期間發(fā)現(xiàn)結(jié)渣傾向，故增加了吹灰次數(shù)。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，摻燒長焰煤時，過熱器減溫水量大幅度增加，這主要與吹灰次數(shù)增加以及摻燒長焰煤的燃盡特性有關(guān)。由于摻燒長焰煤，引起爐膛出口煙溫升高，從而導(dǎo)致輻射式過熱器吸熱量增加幅度大于對流過熱器吸熱量減少的幅度，因此過熱器的減溫水總量提高。另外，摻燒比例對排煙溫度的影響不大，但對排煙熱損失的影響較大。
4、摻燒銅川煤的結(jié)渣特性分析
4.1  爐型結(jié)構(gòu)對結(jié)渣傾向的影響
    因原設(shè)計煤質(zhì)的結(jié)渣性較強(qiáng)，在鍋爐設(shè)計方面采取了以下措施以防止結(jié)渣：
    (1)將燃燒器一次風(fēng)噴口分為6層布置，且設(shè)置了偏轉(zhuǎn)二次風(fēng)；
    (2)爐膛高度比同容量爐型提高了2m，此舉對降低水冷壁熱負(fù)荷，控制爐膛出口煙溫有明顯效果。
    摻燒銅川煤后，出現(xiàn)結(jié)渣傾向可能是銅川煤的發(fā)熱量較高和含碳量較大，且燃燒配風(fēng)未達(dá)到最佳狀態(tài)的緣故。
4.2煤結(jié)渣和積灰特性的分析評價
    設(shè)計煤和摻燒煤的結(jié)渣傾向判別結(jié)果見表4。
    由表4的判別結(jié)果可知，在華亭煤中摻入銅川長焰煤后，按5項(xiàng)判別指數(shù)中的3項(xiàng)判別指數(shù)能分辨出該煤質(zhì)具有嚴(yán)重結(jié)渣傾向，其中堿酸比和硅鋁比指數(shù)偏離實(shí)際結(jié)渣傾向，結(jié)合灰熔點(diǎn)ST數(shù)據(jù)綜合分析，摻燒煤質(zhì)的結(jié)渣傾向應(yīng)該低于設(shè)計煤質(zhì)。另外，由煤灰的粘污指數(shù)可分辨出華亭長焰煤中摻入銅川長焰煤后的煤灰表現(xiàn)出強(qiáng)粘污性，因此容易積灰，促使結(jié)渣傾向加重。
    但是，僅用煤結(jié)渣和積灰判別指標(biāo)并不能完全說明某種煤的結(jié)渣傾向是否加劇。例如，表4中原設(shè)計煤的結(jié)渣傾向看起來比新配煤更為嚴(yán)重。5項(xiàng)判別指標(biāo)中，最重要的是灰的軟化溫度ST，新配煤比設(shè)計煤高105℃，故摻燒新煤后結(jié)渣傾向應(yīng)該減輕，但實(shí)際運(yùn)行表明，摻燒新煤的實(shí)際結(jié)渣程度卻高于原設(shè)計煤。
    國電熱工研究院曾提出以煤灰的ST為主，煤的低位發(fā)熱量Q為輔的結(jié)渣傾向判別范圍劃分方法。根據(jù)這一判別方法，原設(shè)計煤與摻燒煤均處于結(jié)渣區(qū)。
    摻燒銅川長焰煤的運(yùn)行實(shí)踐表明，實(shí)際結(jié)渣傾向與爐膛溫度密切相關(guān)。爐膛溫度升高，即使ST提高仍然會結(jié)渣；爐膛溫度降低，即使ST降低也不會結(jié)渣。
5、結(jié)  論
    (1)根據(jù)銅川長焰煤的煤質(zhì)特性推測，摻燒該煤后，雖然ST提高，但由于發(fā)熱量提高且長焰煤的煤灰粘污性比較強(qiáng)，故綜合評價結(jié)渣傾向略有增強(qiáng)趨勢。
    (2)摻燒銅川長焰煤的運(yùn)行實(shí)踐表明，實(shí)際結(jié)渣傾向與爐膛溫度密切相關(guān)。爐膛溫度升高，即使ST提高也會結(jié)渣；爐膛溫度降低，即使ST降低也不會結(jié)渣。
    (3)由于摻燒煤的發(fā)熱量和揮發(fā)分提高，摻燒長焰煤后燃燒穩(wěn)定性有所提高，而燃燒效率主要取決于一次風(fēng)量和二次風(fēng)的調(diào)整。
    (4)隨摻燒比例增大，爐膛出口煙溫提高，輻射傳熱量增加，因?yàn)槿济毫繙p少，對流傳熱量降低，根據(jù)計算數(shù)據(jù)，一、二次減溫水量變化不大。摻燒試驗(yàn)時減溫水量增加主要與吹灰次數(shù)增加有關(guān)。
    (5)隨摻燒比例增大，排煙溫度變化不大，但由于排煙體積減小，排煙熱損失降低。
    (6)根據(jù)計算和運(yùn)行試驗(yàn)結(jié)果，通過優(yōu)化燃燒配風(fēng)確保不結(jié)渣的前提下，額定負(fù)荷時摻燒50%銅川長焰煤是可行的。