1、問題的提出
隨著我國電力工業(yè)的快速發(fā)展，大容量、高參數(shù)的300 MW，600 MW及1000 MW機(jī)組日益增多，使得國內(nèi)煤電供應(yīng)及海運(yùn)運(yùn)力非常緊張，動(dòng)力用煤供應(yīng)偏緊現(xiàn)狀短期內(nèi)無法改變，煤價(jià)波動(dòng)對(duì)火電廠效益的影響日趨加重。國產(chǎn)300 MW機(jī)組頻繁參與調(diào)峰，若采用低熱值印尼煤進(jìn)行摻燒，可有效降低企業(yè)的運(yùn)行成本。印尼煤的參數(shù)值偏離一般電廠的設(shè)計(jì)煤種及校核煤種，對(duì)鍋爐燃燒穩(wěn)定性會(huì)產(chǎn)生一定影響。因此，發(fā)電廠在燃用印尼煤時(shí)，要進(jìn)行必要的摻燒試驗(yàn)以分析印尼煤摻燒對(duì)鍋爐燃燒系統(tǒng)及制粉系統(tǒng)的影響，采取相應(yīng)措施以保證印尼煤安全、穩(wěn)定燃燒。
某電廠的摻燒試驗(yàn)表明，合適的印尼煤將會(huì)比常用煤種表現(xiàn)出更佳的經(jīng)濟(jì)性。在安全性方面，印尼煤有減輕爐內(nèi)結(jié)渣傾向性的趨勢(shì)，爐內(nèi)溫度場(chǎng)和著火燃燒情況正常。印尼煤高揮發(fā)分具有的易自燃和易爆炸傾向性對(duì)制粉系統(tǒng)的安全運(yùn)行會(huì)造成隱患，解決好這些問題，印尼煤將會(huì)在我國電廠有更加廣泛的應(yīng)用前景。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，同時(shí)我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料和玉米秸稈顆粒燃料出售。
本文以某電廠摻燒印尼煤試驗(yàn)為依據(jù)，通過選擇不同方式的摻燒試驗(yàn)，對(duì)熱效率進(jìn)行了測(cè)試，對(duì)爐膛溫度進(jìn)行了測(cè)量，對(duì)結(jié)焦情況進(jìn)行了檢查，對(duì)排煙溫度等相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了測(cè)定，以衡量摻燒印尼煤對(duì)鍋爐燃燒系統(tǒng)和制粉系統(tǒng)產(chǎn)生的不同影響。
2、燃煤鍋爐概況與煤質(zhì)分析比較
2.1燃煤鍋爐概況
摻燒試驗(yàn)鍋爐為哈爾濱鍋爐廠設(shè)計(jì)制造的亞臨界壓力、一次中間再熱、單汽包、控制循環(huán)、正壓直吹、平衡通風(fēng)、四角切圓燃燒方式煤粉鍋爐，額定蒸發(fā)容量為1 021 t/h。該鍋爐設(shè)計(jì)燃用神府東勝煙煤，配備6臺(tái)RP783型中速碗式磨煤機(jī)。該鍋爐現(xiàn)燃燒基礎(chǔ)煤種為神木混合煤和優(yōu)質(zhì)混合煤，其與設(shè)計(jì)煤種相近，故在額定負(fù)荷下，鍋爐效率可達(dá)93. 83%~93, 86%，汽溫、汽壓波動(dòng)均較小。
2.2印尼煤與基礎(chǔ)煤種煤質(zhì)分析比較
表1列出了某電廠收集的若干印尼煤樣（印尼煤種l和印尼煤種3）和基礎(chǔ)煤神木混合煤及優(yōu)質(zhì)混合煤的煤質(zhì)數(shù)據(jù)。由表1以看出，印尼煤樣的主要特點(diǎn)為內(nèi)在水分很高而灰分極低，揮發(fā)分極高（接近35%），比基礎(chǔ)煤種的揮發(fā)分高5到10個(gè)百分點(diǎn)，按揮發(fā)分指標(biāo)判斷，屬于褐煤。
通過試驗(yàn)，沉降爐和熱天平分析數(shù)據(jù)得出的印尼煤著火特性見表2，從表2得知印尼煤的著火溫度指數(shù)為294℃，屬極易著火類型。實(shí)際上，印尼煤的著火溫度已接近熱風(fēng)送粉鍋爐一次風(fēng)管的一次熱風(fēng)溫度。印尼煤的著火特性普遍優(yōu)于神木混合煤。同時(shí)，對(duì)印尼煤和神木混合煤進(jìn)行試驗(yàn)得到的燃盡特性指數(shù)進(jìn)行比較得出，印尼煤的燃盡指數(shù)很低，極易燃盡。
3、印尼煤摻燒試驗(yàn)
3.1摻燒方式和試驗(yàn)注意事項(xiàng)
該電廠印尼煤試驗(yàn)共分2個(gè)階段，第1階段進(jìn)行煤種3（低熱值印尼煤）與2種基礎(chǔ)煤的摻燒試驗(yàn)，試驗(yàn)期間分別進(jìn)行了1臺(tái)磨煤機(jī)摻燒和2臺(tái)磨煤機(jī)摻燒的試驗(yàn)。第2階段進(jìn)行了煤種l（高熱值印尼煤）與神木混合煤、優(yōu)質(zhì)混合煤的摻燒試驗(yàn)，試驗(yàn)期間分別進(jìn)行了l臺(tái)磨煤機(jī)摻燒、2臺(tái)磨煤機(jī)摻燒、3臺(tái)磨煤機(jī)摻燒的試驗(yàn)。對(duì)煤種3摻燒試驗(yàn)選取6種不同工況（GK -1~CK -6），分別為：1臺(tái)煤種3+神木混合煤、2臺(tái)煤種3+神木混合煤、1臺(tái)煤種3+優(yōu)質(zhì)混合煤、單燒神木混合煤、單燒優(yōu)質(zhì)混合煤。對(duì)煤種1摻燒試取選取9種不同工況（GK -7一GK - 15），分別為：1臺(tái)煤種1+神木混合煤、2臺(tái)煤種1+神木混合煤、3臺(tái)煤種I+神木混合煤（共2d）、1臺(tái)煤種l+優(yōu)質(zhì)混合煤、2臺(tái)煤種1+優(yōu)質(zhì)混合煤（共2d）、3臺(tái)煤種1+優(yōu)質(zhì)混合煤（共2d）。
印尼煤具有高揮發(fā)分、高水分、低發(fā)熱量、低灰分的特點(diǎn)，在燃燒該煤種時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)總煤量大、煤粉管道、磨煤機(jī)容易著火等問題，因此，在摻燒試驗(yàn)過程中應(yīng)嚴(yán)格控制磨煤機(jī)內(nèi)溫度不超過65℃。此次摻燒試驗(yàn)主要采用分倉摻燒方式，同時(shí)考慮到印尼煤特性與基礎(chǔ)煤種的差異，故摻燒前先制訂嚴(yán)格的摻燒安全措施，以保證機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行。其注意事項(xiàng)有以下3個(gè)方面：
(1)因印尼煤揮發(fā)分較高且著火點(diǎn)較低，有著較強(qiáng)的自燃特性，為防止印尼煤在制粉系統(tǒng)內(nèi)自燃，應(yīng)要求磨煤機(jī)入口～次風(fēng)溫低于260℃，出口溫度控制在58 ~62℃（防止低于露點(diǎn)溫度，造成煤粉在膨脹節(jié)等處積粉自燃）。
(2)當(dāng)燃用印尼煤的磨煤機(jī)停運(yùn)后，應(yīng)保持一定的冷風(fēng)風(fēng)量對(duì)磨煤機(jī)內(nèi)通風(fēng)，以防止積聚可燃?xì)怏w。若有局部自燃現(xiàn)象，禁止啟動(dòng)磨煤機(jī)吹掃及制粉系統(tǒng)，必須經(jīng)滅火降溫后方可啟動(dòng)，以防止啟動(dòng)過程中發(fā)生爆燃。
(3)注意監(jiān)視試驗(yàn)?zāi)ッ簷C(jī)電流、振動(dòng)、磨煤機(jī)碗差壓、磨煤機(jī)出口／爐膛差壓等參數(shù)，如有異常，應(yīng)按規(guī)程嚴(yán)格處理。加強(qiáng)對(duì)鍋爐燃燒和結(jié)渣情況的檢查，對(duì)鍋爐進(jìn)行合理吹灰，同時(shí)，加強(qiáng)對(duì)鍋爐掉渣情況的檢查，保證鍋爐安全運(yùn)行。
3.2摻燒試驗(yàn)中各參數(shù)比較
單燒神木混合煤爐膛出口最高溫度為1191℃；單燒優(yōu)質(zhì)混合煤爐膛出口最高溫度為1185℃。煤種3與神木混合煤摻燒期間，爐膛出口最高溫度為1132—1193℃；煤種3與優(yōu)質(zhì)混合煤摻燒期間，爐膛出口最高溫度為1167—1182℃。這說明煤種3與2種基礎(chǔ)煤摻燒期間，爐膛出口溫度不超過單燒基礎(chǔ)煤的I況，不會(huì)加劇結(jié)焦，圖l和圖2是煤種1和煤種3摻燒期間爐膛出口溫度，煤種3摻燒期間爐膛出口溫度如圖1所示，煤種1摻燒期間爐膛出口溫度如圖2所示。
煤種1與神木混合煤摻燒期間，爐膛出口溫度為1172～1241℃，超過了單燒基礎(chǔ)煤的爐膛出口溫度，容易導(dǎo)致結(jié)焦惡化。這與實(shí)際結(jié)焦情況比較吻合。另外，從爐膛出口溫度的變化趨勢(shì)可以看出，摻燒比例越高，爐膛出口溫度越高。
從實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)來看，在單燒神木混合煤期間，空氣預(yù)熱器進(jìn)、出口煙氣溫度最低；與單燒基礎(chǔ)煤相比，摻燒印尼煤工況的排煙溫度比單燒基礎(chǔ)煤要高，而且摻燒比例越大，排煙溫度越高。煤種3摻燒各工況及空氣預(yù)熱器進(jìn)、出口煙氣溫度如圖3所示，空氣預(yù)熱器進(jìn)、出口煙氣溫度見表3。
從表4可以看出，單燒神木混合煤效率最高；煤種3與優(yōu)質(zhì)混合煤摻燒效率最低；優(yōu)質(zhì)混合煤?jiǎn)螣蚺c煤種3進(jìn)行摻燒期間，熱效率偏低，主要體現(xiàn)在飛灰可燃物偏高、煙氣中含有CO等方面，運(yùn)行氧量應(yīng)適當(dāng)提高。
從表5可以看出，煤種1摻燒的各個(gè)工況，神木混合煤與煤種1摻燒的熱效率普遍高于優(yōu)質(zhì)混合煤和煤種1組合，而且盡管優(yōu)質(zhì)混合煤摻燒試驗(yàn)期間進(jìn)行了變氧量試驗(yàn)，但熱效率仍然比較低。優(yōu)質(zhì)混合煤與煤種l摻燒期間通過提高氧量，飛灰可燃物降低，固體不完全燃燒熱損失可以降低0.25% -0.65%：CO含量可以降至正常水平；鍋爐效率可以提高0.16%~0.43%，效果比較明顯。
3.3摻燒試驗(yàn)結(jié)果分析
此次試驗(yàn)進(jìn)展順利，試驗(yàn)期間沒有出現(xiàn)磨煤機(jī)著火等事故。下面針對(duì)滿負(fù)荷( 300 MW)時(shí)燒印尼煤的15種工況，對(duì)磨煤機(jī)制粉系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、鍋爐結(jié)渣、排煙溫度、鍋爐效率等方面進(jìn)行論述。
在煤種3摻燒期間，以D磨煤機(jī)為研究對(duì)象，進(jìn)行最大出力試驗(yàn)，最大出力為25 t/h，主要受限于干燥出力。煤種l摻燒期間，最大出力為26 t/h，主要受限于干燥出力。相同給煤量下磨制煤種1的磨煤機(jī)電機(jī)電流比其他磨煤機(jī)電機(jī)電流高2A。從磨煤?jiǎn)魏膩砜矗悍N1與神木混合煤摻燒的工況要低于與優(yōu)質(zhì)混合煤摻燒的工況；另外，隨著摻燒比例的增加，煤種1與神木混合煤的組合磨煤?jiǎn)魏某试黾拥内厔?shì)，煤種1與優(yōu)質(zhì)混合煤的組合磨煤?jiǎn)魏南啾茸兓幻黠@，說明煤種3的可磨性比神木混合煤要差，與優(yōu)質(zhì)混合煤接近。
從現(xiàn)場(chǎng)著火情況來看，煤種3、煤種1、神木混合煤、優(yōu)質(zhì)混合煤均屬于易燃煤種。通過測(cè)量爐膛溫度和檢查結(jié)焦情況可知，煤種3與神木煤和優(yōu)質(zhì)混合煤摻燒期間，最多2臺(tái)磨煤機(jī)摻燒印尼煤，摻燒比例最高為33%。爐膛結(jié)焦情況比較輕微，屏式過熱器局部有焦片且能夠自行脫落，屏式過熱器大部分受熱面可以看到光管。水冷壁區(qū)域未發(fā)現(xiàn)大面積結(jié)焦情況，通過爐膛吹灰器能夠消除結(jié)焦對(duì)鍋爐的影響�；A(chǔ)煤分別與煤種3摻燒時(shí)爐內(nèi)存在不同程度的輕微結(jié)渣及受熱面的沾污積灰，但總的來看，結(jié)焦比較疏松，在負(fù)荷變化和及時(shí)吹灰時(shí)大部分可自然脫落。煤種1與神木混合煤摻燒期間，最多3臺(tái)磨煤機(jī)摻燒印尼煤，摻燒比例最高為50%。在試驗(yàn)過程中，從檢查結(jié)焦情況可以看出，進(jìn)行l(wèi)臺(tái)磨煤機(jī)摻燒和2臺(tái)磨煤機(jī)摻燒期間，爐膛、屏式過熱器整體結(jié)焦情況還不是太嚴(yán)重；在3臺(tái)磨煤機(jī)摻燒期間，第1天結(jié)焦情況比較正常，第2天檢查發(fā)現(xiàn)45 m標(biāo)高處＃2，＃3屏式過熱器有厚15cm、高80cm、寬20 cm的焦塊。第3天上午改換煤種后，＃2屏式過熱器結(jié)焦塊已經(jīng)脫落，＃3屏式過熱器直至下午才脫落。
由圖1、圖2可知，摻燒印尼煤工況的排煙溫度比單燒基礎(chǔ)煤要高，摻燒比例越大，排煙溫度越高。這是由于印尼煤水分較多，燃燒后產(chǎn)生的煙氣量大于基礎(chǔ)煤種，所以排煙溫度呈上升趨勢(shì)。
由表4、表5可知，鍋爐效率并沒有隨著摻燒比率的增加而明顯降低，各種摻燒情況下鍋爐熱效率值都能大于或接近設(shè)計(jì)值。單純從經(jīng)濟(jì)性角度考慮，單燒神木混合煤工況下鍋爐的效率最高(93. 83%一93.86%)；煤種1與優(yōu)質(zhì)混合煤摻燒時(shí)，各個(gè)工況下的熱效率最低。
4、結(jié)論
4.1現(xiàn)場(chǎng)摻燒試驗(yàn)總體評(píng)價(jià)
現(xiàn)場(chǎng)采用分倉摻燒方式：印尼煤煤種3與基礎(chǔ)煤（神木混合煤、優(yōu)質(zhì)混合煤）摻燒的最高比例為33%；印尼煤煤種1與基礎(chǔ)煤（神木混合煤、優(yōu)質(zhì)混合煤）摻燒的最高比例為50%。在整個(gè)摻燒過程中，由于采取了有效的防范措施，輸煤系統(tǒng)、制粉系統(tǒng)沒有出現(xiàn)自燃和爆燃的事故。爐膛結(jié)焦情況正常，沒有出現(xiàn)水冷壁和屏式過程器大面積結(jié)焦、跌落大焦塊的事故。機(jī)組帶負(fù)荷能力和響應(yīng)電網(wǎng)調(diào)峰的能力能夠滿足要求。
4.2現(xiàn)場(chǎng)摻燒試驗(yàn)結(jié)果
本文以某電廠摻燒印尼煤試驗(yàn)為依據(jù)，通過選擇不同方式的摻燒試驗(yàn)，進(jìn)行熱效率測(cè)試、爐膛溫度測(cè)量、結(jié)焦情況檢查等，衡量摻燒印尼煤對(duì)鍋爐燃燒系統(tǒng)和制粉系統(tǒng)產(chǎn)生的不同影響�，F(xiàn)場(chǎng)摻燒試驗(yàn)結(jié)果表明：
(1)火電廠燃煤鍋爐摻燒印尼煤方案可行，針對(duì)印尼煤種特性，選擇適當(dāng)比例摻燒，鍋爐和磨煤機(jī)可安全、穩(wěn)定運(yùn)行，機(jī)組可安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行。
(2)從結(jié)焦角度來看，試驗(yàn)印尼煤煤種3灰熔點(diǎn)比較高，接近優(yōu)質(zhì)混合煤；無論與神木混合煤還是優(yōu)質(zhì)混合煤摻燒，均不會(huì)發(fā)生爐膛水冷壁和爐膛出口屏式過熱器結(jié)焦的問題。筆者綜合考慮了安全性和經(jīng)濟(jì)性問題，建議印尼煤煤種3與神木混合煤進(jìn)行摻燒，摻燒比例為33%，摻燒方式為2臺(tái)磨煤機(jī)磨制煤種3，其他磨煤機(jī)磨制神木混合煤。
(3)印尼煤煤種1灰熔點(diǎn)比較低，接近神木混合煤；在與神木混煤摻燒期間，如果摻燒比例從33%提高至50%，爐膛水冷壁和屏式過熱器均出現(xiàn)結(jié)焦加劇的趨勢(shì)，因此，建議煤種1與神木混合煤摻燒比例不要超過33%。如果提高摻燒比例，吹灰力度必須加大，以防止?fàn)t膛大面積結(jié)焦。
(4)鑒于印尼煤特性，燃煤鍋爐在摻燒印尼煤時(shí)，要注意做好制粉系統(tǒng)的運(yùn)行措施，做好燃燒調(diào)節(jié)，防止制粉系統(tǒng)發(fā)生煤粉自燃或著火爆炸事故。
(5)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)掌握了摻燒印尼煤鍋爐的運(yùn)行特性，可為其他電廠摻燒印尼煤的鍋爐提供合理運(yùn)行方式，并為電廠進(jìn)一步摻燒印尼煤提供決策依據(jù)。富通新能源生產(chǎn)銷售的生物質(zhì)鍋爐以及木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料是客戶們不錯(cuò)的選擇。
