1 030 MW超超临界锅炉煤种掺烧适应性试验研究

李彦猛，吴剑波

（1.浙江浙能中煤舟山煤电有限责任公司，浙江舟山316131；2.浙江浙能技术研究院有限公司，杭州310003）

1 030 MW超超临界锅炉煤种掺烧适应性试验研究

李彦猛1，吴剑波2

（1.浙江浙能中煤舟山煤电有限责任公司，浙江舟山316131；2.浙江浙能技术研究院有限公司，杭州310003）

针对1 030 MW超超临界锅炉的燃烧特性、掺烧煤种特性及锅炉运行工况进行分析，通过不同煤种的掺烧试验，根据煤种特性找出适应锅炉燃烧特性的最佳掺烧方式，扩大锅炉煤种适应性，并解决掺烧过程中存在的问题，提高了锅炉运行的安全性和经济性。

1 030 MW；超超临界锅炉；煤种特性；掺烧试验

浙能中煤舟山煤电公司1号、2号锅炉自投产以来一直使用设计煤种或近似设计煤种，为扩大煤种适应性及发挥海岛发电厂多掺烧进口煤种的优势，结合锅炉特性研究掺烧进口澳煤与国内低热值神混煤。根据煤种特性及试验工况，确定了适合锅炉长期燃烧的煤种掺烧组合方式，同时提高了锅炉在煤种掺烧运行工况下的经济性。

1 机组概况

浙能中煤舟山煤电公司2×1 030 MW超超临界燃煤锅炉为北京B&W公司制造的超超临界参数、螺旋炉膛、一次中间再热、平衡通风、固态排渣、全钢构架、露天布置的Π型锅炉，型号为B&W B 3048-26.15/605-M，锅炉主要技术参数如表1所示。每台炉配置6台HP1163-Dyn型中速磨煤机，采用前后墙对冲燃烧方式，共有3层燃烧器。锅炉前后墙每层各配置8只DRB-4ZTM型低NOX双调风旋流燃烧器，在上层燃烧器上方前后墙分别布置8只NOX风喷口，并在后墙下层A层燃烧器上装有8只微油点火枪。锅炉设计煤种为烟混煤，校核煤种为晋北烟煤，煤种参数如表2所示。

表1 锅炉主要技术参数（设计煤种）

表2 锅炉设计煤种和校核煤种参数

2 掺烧试验

2.1 掺烧煤种

1号、2号炉在调试阶段主要以神混煤种为主，该煤种与设计煤种相符，能确保调试工作的顺利进行。正式投产后，掺配了近似设计煤种的富动24煤和蒙混煤，为扩大燃用煤种，又相继采购了澳煤、澳蒙煤、低热值神混煤等进行掺烧，各煤种分析数据如表3所示。

根据各煤种特性进行了煤种掺烧试验，从锅炉效率、厂用电率、供电煤耗和环保指标等方面进行了详细分析，摸清了各煤种的掺烧特性，为今后锅炉煤种的掺烧适应性提供了参考依据。

为扩展内贸煤源，先进行富动24煤与蒙混煤掺烧试验，因2者较接近设计煤种，掺烧后锅炉燃烧稳定，各参数指标均接近设计煤种，故重点对澳煤、神混煤及澳蒙煤进行试验研究。

2.2 澳煤掺烧试验

由表3可知，澳煤发热量略高，灰分大，哈氏可磨系数偏低，灰熔点较高，针对澳煤的特性进行与蒙混煤种的掺烧试验。澳煤灰熔点偏高，与灰熔点偏低的蒙混煤进行掺烧，可防止单烧蒙混煤引起炉内结焦，同时蒙混煤含灰量低，能够与高灰分澳煤形成互补。

根据试验结果分析，因澳煤硬度高，煤粉偏粗，在炉内停留时间长，不易燃尽，火焰中心上移，使得过热器、再热器减温水量明显增加。从屏过区域温度实测数据分析，随着澳煤掺配比例的增加，火焰中心上移明显，炉膛出口温度有增加趋势。因澳煤可磨性较差，对制粉系统的影响在于磨碗差压及电流增加明显，制粉系统电流平均增加约7%。NOX排放量随着澳煤掺烧量的增加也有明显增加。相关试验数据如表4所示。

试验结果表明，随着澳煤掺烧比例增加，磨煤机石子煤排量增加，飞灰含碳量偏高，NOX生成也有所升高，过热器、再热器减温水量上升明显，从掺烧比例分析，在2仓澳煤时锅炉效率达到最高为94.61%。

2.3 低热值神混煤掺烧试验

表4 各工况澳煤掺烧试验数据

由表3可知，神混3煤种发热量低于设计煤种，灰分略高于设计煤种，但还在设计范围内。针对低热值神混煤种的特性，采用与高热值进口澳煤进行掺烧，主要是降低原煤采购成本，进一步提高经济效益。

根据低热值神混3煤种与澳煤掺烧试验分析，与热值为23 466 kJ/kg的常规煤种比较，逐步提高神混3煤种比例后，锅炉效率下降0.2%～0.69%，炉侧厂用电增加0.1%～0.17%，估算影响发电煤耗0.3～1.7 g/kWh，影响供电煤耗0.5～2.3 g/kWh。与采用相同澳煤掺烧比例的工况对比，平均热值每降低418 kJ/kg则增加供电煤耗0.14～0.19 g/kWh。

在进行低热值神混3煤种与澳煤进行掺烧时，也存在易引发高温对流受热面超温的问题，机组负荷从600 MW加至750 MW期间尤为突出。分析认为：澳煤可磨系数低，煤粉偏粗，炉内停留时间长，较难燃尽，火焰拉长，导致炉膛吸收热量少，对流受热面处受热大；而在掺烧低热值神混3煤种后，水冷壁积灰总量增多，炉膛吸热进一步减少，分离器出口过热度降低，使得炉膛出口温度升高，导致多次发生后屏过热器受热面超温。

2.4 澳蒙煤掺烧试验

由表4可知，澳蒙煤接近国内蒙混煤，只是水分偏高，灰分也较低，是较适合的掺烧煤种。

根据试验情况分析，澳蒙煤与普通澳煤不同，澳蒙煤可磨性较好，与富动24煤接近，但掺烧时由于水分较高，制粉系统干燥出力受限，主要体现在磨煤机出口温度略有下降。通过前屏观火发现，掺烧澳蒙煤后，屏过区域结焦有少量增加趋势。从锅炉效率分析，与对比工况煤种富动24煤与蒙混煤掺烧情况差不多，从环保指标排放数据分析，也能够满足排放要求。综合分析，澳蒙煤是较适合掺烧的常用煤种。

表5 各工况掺烧试验时锅炉效率

3 煤种掺烧的组合优化

由表5可知，在进行各煤种掺烧时，因受环境温度、锅炉吹灰、氧量控制等因素影响，并不是随着掺烧煤种的热值降低锅炉效率也随着下降。但正是在燃煤热值对锅炉效率影响不是很明显的情况下，可从原煤采购价格角度考虑采购经济性高的煤种，即进口煤种或低热值煤种。

图1为掺烧试验中不同热值工况下的锅炉效率变化和飞灰含碳量变化趋势图，可为煤种的掺烧组合提供一定参考，从而有效提高锅炉效率。

根据各煤种掺烧试验及对锅炉效率的影响，从安全性和经济性方面进行考虑，各煤种最佳的组合方式和上仓方式分析如下。

从经济效益方面分析，可多掺烧进口澳煤、澳蒙煤及国内低热值神混类煤。该类煤种采购成本低，且在满足锅炉运行要求的条件下能够与不同的煤种掺烧。

从安全性方面分析，应多烧国内富动24煤、蒙混煤及高热值神混煤。该类煤种与设计煤种接近，能够保障锅炉安全稳定运行和环保排放要求。

图1 各工况掺烧试验时锅炉效率与飞灰含碳量变化

综合分析，最佳掺烧方式为：

（1）富动24煤与澳蒙煤掺烧，富动24煤发热量大、灰熔点高、硫分高，故与略低热值、硫分低、灰熔点偏低的澳蒙煤进行掺烧能够达到互补，因澳蒙煤水分高、易燃尽，故上煤至中、上层燃烧，富动24煤上煤至下层燃烧。

（2）澳煤与蒙混煤掺烧，澳煤发热量大、灰熔点高、灰分大，故与灰熔点偏低、灰分含量小的蒙混煤种进行掺烧能够达到互补，因澳煤难燃尽、火焰长，故上煤至下层燃烧，蒙混煤种上煤至中、上层燃烧；在燃用较高灰分澳煤时亦可将澳煤上煤至中层燃烧，但下层应燃用高发热量煤种，增强炉膛吸热。

（3）富动24煤与低热值神混3煤掺烧，因该类神混煤热值低，故与高热值富动24煤种掺烧是理想的，且能够减少富动24煤含硫份额，因低热值神混煤灰分偏高，一般上煤至中、上层燃烧。

（4）富动24与蒙混掺烧，该组合是较理想的组合方式，2种煤能够达到热量、灰熔点、硫分等指标的互补，但高热值煤种的采购成本较高，因此经济性有所下降。

（5）澳煤也可以与高热值神混煤种掺烧，能够减弱掺烧后的含灰量，增强炉膛吸热，同时高灰熔点的澳煤也能够弥补神混煤灰熔点偏低的不足，有效防止锅炉高温受热面结渣。

必要时可采用3种煤掺烧上煤，但该种上煤方式对输煤系统要求高且有可能与港口输煤冲突，故只作为应急方案采用。

4 结论

通过对1号、2号锅炉燃煤掺烧的试验研究，结合各煤种特性总结如下：

（1）针对澳煤与低热值神混煤的掺烧特性，从安全性和经济性方面进行了分析，指出灰分超过20%、可磨系数偏低的澳煤不建议与低热值神混煤进行掺烧，防止影响炉膛吸热及引起对流受热面超温。

（2）在掺烧进口澳煤与低热值神混煤时，随着掺烧煤种热值的降低，锅炉效率总体趋势下降，但在个别工况锅炉效率有所不同，主要是受澳煤飞灰含碳影响较大。

（3）结合各煤种的特性及燃煤掺烧运行工况，总结出常用煤种的最佳掺烧组合及上煤方式。

[1]王晋一.火电厂掺烧非设计煤种安全经济性分析[J].热力发电，2006（12）∶23－26.

[2]王小龙.1 000 MW超超临界机组燃烧印尼煤控制策略探讨[J].锅炉制造，2012，7（4）∶2－4.

[3]庄婷.煤种掺烧对嘉兴发电厂经济性的影响[J].浙江电力，1998（6）∶38－40.

（本文编辑：徐晗）

Experimental Study on Adaptability of Blended Coal Combustion for 1 030 MW Ultra-supercritical Boiler

LI Yanmeng1，WU Jianbo2
（1.Zhejiang Zheneng Zhongmei Zhoushan Coal&Electricity Co.，Ltd.，Zhoushan Zhejiang 316131，China；2.Zhejiang Energy Technology Research Institute，Hangzhou 310003，China）

This paper analyzes combustion characteristics，blended coal property and the operating conditions of 1 030 MW ultra-supercritical boiler.Through blended coal combustion test，the best blending mode that fits combustion characteristic of boiler is selected according to characteristics of coals to expand coal adaptability of boiler；besides，problems in blended coal combustion are solved，and operation safety and economy of the boilers are improved.

1 030 MW；ultra-supercritical boiler；coal property；blending test

TK227.1

：B

：1007-1881（2016）04-0046-04

2015-11-09

李彦猛（1983），男，工程师，主要从事发电厂锅炉运行技术管理工作。