电站锅炉掺烧褐煤的制约因素及其解决措施

王长河，荣虎林，任世杰，王 岩

(1.黑龙江华电齐齐哈尔热电有限公司，黑龙江齐齐哈尔 161000;2.中国机械设备工程股份有限公司，北京 100000;3.内蒙古国华呼伦贝尔发电有限公司，内蒙古呼伦贝尔 021025;4.中国华电集团哈尔滨发电有限公司，黑龙江哈尔滨 150001)

电站锅炉掺烧褐煤的制约因素及其解决措施

王长河1，荣虎林2，任世杰3，王 岩4

(1.黑龙江华电齐齐哈尔热电有限公司，黑龙江齐齐哈尔 161000;2.中国机械设备工程股份有限公司，北京 100000;3.内蒙古国华呼伦贝尔发电有限公司，内蒙古呼伦贝尔 021025;4.中国华电集团哈尔滨发电有限公司，黑龙江哈尔滨 150001)

针对褐煤具有高水分、高挥发分和低发热量的特点，通过掺烧褐煤试验分析了黑龙江华电齐齐哈尔热电有限公司电站锅炉掺烧褐煤带来冬季褐煤卸车、中速磨煤机风环磨损、风机出力不足等问题的原因，提出了相应的解决措施，并通过实践验证了采用这些技术措施的可行性。

燃煤锅炉;褐煤;掺烧

0 引言

近年来，由于煤炭市场的变化、煤价上涨等原因，黑龙江省大多数以燃烧烟煤为主的发电企业开始掺烧褐煤，褐煤价格上涨幅度较小，如大唐长山热电厂［1］、华电哈尔滨热电有限责任公司、浑江发电公司［2］、内蒙古国电新丰热电厂［3］、国电北安第一发电有限公司［4］、华能日照电厂［5］、太仓港协鑫发电有限公司［6］等。但是，褐煤高水分、高挥发分、低发热量的特点给褐煤的掺烧带来了一些问题。因此，本文对黑龙江华电齐齐哈尔热电有限公司(以下简称齐热公司)进行了掺烧褐煤的可行性分析与试验研究。

1 冬季褐煤卸车的制约及解决措施

掺烧褐煤主要有两种方式，一种为炉外掺混方式，即采用专用的混配煤设备，按既定的比例进行烟煤与褐煤的混配，经制粉后进入炉内混烧;另一种为炉内掺烧方式，即按既定的掺烧比例和磨煤机对应的燃烧器布置方式，各磨煤机分别磨制烟煤或褐煤，然后进入炉内混烧。炉外掺混方式简便、灵活，但多数电厂都未配备混配煤设备，采用了炉内掺烧方式，齐热公司即是以这种掺烧方式进行了试验研究。

齐热公司褐煤全水分大，以试烧的内蒙古大雁一、二、三矿和宝日希勒矿现场采集的各矿具有代表性的煤质为例，全水分分别为32.6%、28.4%、33.2%、32.9%(设计烟煤混煤全水分为13.7%)，从而带来了“卸冻煤”的问题。

由于褐煤煤矿开采表面水分大，东北地区每年11月份到次年4月份，室外温度普遍在－40～－15℃，气温较低，从煤矿装车、编组到运输的过程中，持续时间较长，煤车不可避免会出现冻结情况;电厂用煤量大，煤车不能及时卸车，影响机组用煤和列车编组。因此，燃用褐煤的东北地区发电机组，厂内必须要有煤车解冻措施。

目前，解冻措施主要有以下3种:

1)热风自然对流式解冻。热风自然对流式解冻设施是在解冻库房两侧沿长度方向布置多组蒸汽排管。一般每组排管由长20 m、直径108 mm的20根管子焊接组成，平均每节车位布置3～4组排管，库房温度控制在100℃左右。这种解冻设施是以蒸汽作为热源，通过排管内蒸汽对流，加热库房内空气，再通过空气的自然对流，将煤解冻。这种解冻方式传热效率低、解冻时间长。因此近期设计的电厂已不再采用。

2)热风强制对流式解冻。这种解冻设施在解冻库房两侧沿长度方向布置多组蒸汽排管，但在库房顶层，安装有多台大功率热风风机。被蒸汽加热的热空气，经风机通过风道直接吹到煤车底部、车帮、车顶，将煤解冻。库房温度控制在100℃左右。这种解冻方式虽然是对流加热，但传热效率比自然对流效率高、解冻时间大大缩短，因此近期设计的电厂基本采用这种方式。

3)远红外式辐射加热式解冻。远红外辐射加热器环煤车3面布置，每节车配8组，每组12块加热器，共96块，每块加热器装3根红外线加热管，每根加热管1 kW。这种解冻方式通过辐射传热，热量直线传播，能定向到达被加热物体，具有加热速度快、热量损失小、热效率高等优点，它还可通过反射或聚焦装置对冻层厚的部分实现定向、集中加热。

借鉴吉林热电厂的解冻设施，该厂内卸煤设施有3台转子式翻车机、1座7节车位的卸煤沟。电厂现装机容量850 MW，满负荷运行时年耗煤量500万t，由黑龙江鸡西、七台河、鹤岗、勃力等煤矿供烟煤300万t，平均运距约800 km，燃煤表面水分为6% ～10%;吉林省舒兰煤矿供煤200万t，运距约100 km。每年11月中旬到次年3月中旬，黑龙江省来煤的煤车一般冻结厚度达400 mm左右，严重时可达500 mm;舒兰煤冻结厚度一般不超过200 mm。厂内设有4座15节车位解冻库，采用热风自然对流式解冻设施，年解冻运煤车约15 000节。由于解冻效率很低，煤车冻结厚度300～400 mm时，需解冻8～10 h，冻层500 mm以上时需解冻14 h左右。在1996年改造了1座解冻库，采用远红外辐射加热式解冻设施，解冻效果较好。

2 磨煤机的制约及解决措施

齐热公司燃用的褐煤平均值:全水分为31.55%，干燥无灰基挥发分为46.01%，收到基低位发热量为15.32 MJ/kg。齐热公司2台锅炉配备有5台MPS·70HP－Ⅱ型中速磨煤机，对应1个原煤仓。由于无法在输煤设备和储煤场地上混煤，只能采用“分磨制粉、炉内掺烧”方式，每台中速磨煤机磨制单一煤种，采用烟煤、褐煤分层燃烧方式。从两种煤的煤质特性及燃烧特性考虑，下层燃烧器燃用烟煤，上层燃烧器燃用褐煤。试烧过程中，分别采用多种掺烧方式。其中，掺烧伊敏褐煤45%时，最大负荷可达到265 MW，渣量少，燃烧稳定;掺烧大雁褐煤45%时，最大负荷也能达到265 MW，燃烧稳定，结焦情况、渣量均为中等;掺烧大雁褐煤55%时，能高达到满负荷300 MW，但渣量较多;掺烧伊敏褐煤53%时，最高负荷278 MW，虽然不能带到满负荷，但渣量少，结焦较轻。齐热公司单台300 MW机组按褐煤掺烧比例45%计算，年减少助燃耗油2 109.7 t，年节约燃料费368万元。

MPS磨煤机是新型外加力的中速磨煤机，3个磨辊相对固定在相距120°的位置上，碾磨所需要的压紧力由液压装置通过弹簧压盖均匀地传递给磨辊，使转动部件受到均匀的载荷，改善了工作条件。磨辊是圆盘鼓形，一侧磨损后还可以翻转后继续使用。随着磨煤机从烟煤到褐煤磨制煤种变化，加载力的曲线也要随之变化，使磨煤机出力始终保持最佳状态。

3 风机的制约及解决措施

齐热公司2台锅炉在满负荷掺烧褐煤的工况下，5台磨煤机同时运行才能满足供煤总量，锅炉一次风机、引风机和脱硫增压风机的电流值都已达到额定电流值，总风量没有增大的余地，制约送风机也不能增大开度。现场实际运行数据表明:在受风机出力的限制下，总风量值为1 211.4 t/h，氧量平均数值为3.7%，折合过量空气系数为1.21;以锅炉满负荷正常过量空气系数为1.25计算，折合氧量平均值为4.2%，尚缺风量33 t/h，欠缺比率3%;以5%的含氧量燃烧计算，欠缺风量为96 t/h，欠缺比率8%，即锅炉若适应满负荷褐煤掺烧，则风机容量至少要增加20%，其中包括常规风机保留10%的余度。

4 燃烧器的制约及解决措施

齐热公司锅炉原始设计为摆动式燃烧器，在使用过程中出现卡涉问题。为了避免燃烧器摆角不一致，将燃烧器摆角统一焊接固定在水平位置。在锅炉运行中，燃用上层的燃烧器时火焰中心上移较大(掺烧褐煤后)，褐煤的灰渣要在一定的空间结焦，火焰中心上移过大，容易将褐煤的熔融灰渣粘结到屏式过热器上，造成不可控制的结焦状态。如果将摆动燃烧器的摆动机构重新投入使用，在燃用上层褐煤时使燃烧器的摆角向下，降低燃烧器的火焰中心，将结焦控制在水冷壁的吹灰区域，就能够及时将焦渣吹落，保证炉膛结焦区域不会蔓延扩散，使锅炉燃烧稳定运行。

5 结论

上述分析结果表明，电站锅炉掺烧褐煤是可行的，合理的掺烧方式、掺烧比例可以达到锅炉在大负荷或满负荷下稳定运行，从而大幅度降低发电成本，缓解电站用煤供应的紧张状况。但是，由于褐煤高水分、高挥发分的影响，电站按照燃用烟煤原设计的一些设备并不能完全满足掺烧褐煤的要求，必须采取相应的措施加以解决。

［1］姜宝双，顾义龙.HG－410/100－6型烟煤锅炉掺烧褐煤的试验研究［J］.黑龙江电力，2006，28(5):349 －352.

［2］王文生，尚海军，祝志福.烟煤锅炉掺烧褐煤产生的问题及其改造［J］.热力发电，2009，38(9):60 －62.

［3］王强，贾海军.300 MW机组锅炉褐煤掺烧技术探讨［J］.内蒙古电力技术，2010，28(3):21 －23.

［4］应明良，戴成峰.600 MW机组四角切圆燃烧锅炉掺烧褐煤技术分析［J］.热力发电，2010，39(6):34 －37.

［5］王春昌，阮士周.烟煤锅炉两种掺烧褐煤的工程应用［J］.中国电力，2010，43(10):35 －38.

［6］宁新宇，梁绍华.1 025 t/h烟煤锅炉掺烧褐煤的可行性试验研究［J］.热力发电，2010，39(12):53 －60.

Constraints on boiler coal burning blended with lignite and its solution

WANG Changhe1，RONG Hulin2，REN Shijie3，WANG Yan4
(1.Heilongjiang Huadian Qiqihar Thermal Power Company，Qiqihar 161000，China;2.China Machinery Engineering Corporation，Beijing 100000，China;3.Inner Mongolia Guohua Hulun Buir Power Generation Company Limited，Hulun Buir 021025，China;4.Harbin Power Generation Corporation of China Huadian Group，Harbin 150001，China)

According to characteristics of lignite，such as high moisture，high volatile and low calorific value，this paper proposes relevant solutions to wagon frozen in winter when unloading lignite，air ring abrasion of medium －speed mill and insufficient performance of fan by blended burning with lignite test in Heilongjiang Huadian Qiqihar Thermal Power Company and proves the feasibility of these measures through practice.

coal burning boiler;lignite;blended burning

TK229.6

B

1002－1663(2012)02－0135－02

2011－12－15

王长河(1964－)，男，2001年毕业于中央党校经济管理专业，工程师。

(责任编辑 侯世春)