印度尼西亚某300 MW机组燃用褐煤锅炉燃烧调整

刘 刚，罗俊俊，余 磊，符俊平，杨 杰

（1.国网湖北省电力公司电力科学研究院，湖北 武汉 430077；2.湖北方源东力电力科学研究有限公司，湖北 武汉 430077）

印度尼西亚某300 MW机组燃用褐煤锅炉燃烧调整

刘 刚1，罗俊俊2，余 磊2，符俊平1，杨 杰1

（1.国网湖北省电力公司电力科学研究院，湖北 武汉 430077；2.湖北方源东力电力科学研究有限公司，湖北 武汉 430077）

针对印度尼西亚某300 MW机组锅炉燃用印度尼西亚本地褐煤，运行过程中存在的排烟温度高，厂用电率高等问题，为了节能降耗，在制粉系统优化调整的基础上，结合印度尼西亚褐煤的特点进行了变氧量、变一次风压等燃烧调整试验。燃烧调整后，锅炉排烟温度和厂用电率均明显下降，提高了机组运行经济性。

300 MW机组；燃烧调整；制粉系统；褐煤

0 引言

褐煤是煤化程度最低的煤种,它是泥炭沉积后经脱水、压实转变为有机生物岩的初期产物,因外表呈褐色或暗褐色而得名。褐煤水分高、挥发分高、热值低、易风化和自燃，不利于长距离输送和储存。印度尼西亚煤炭资源丰富，其中60%储量为褐煤[1]。

印度尼西亚某电厂位于中爪哇省南岸，一期建设2×300 MW亚临界纯凝机组，于2006年11月全部正式投产发电，机组作为电网主力机组偶尔参与调峰。机组运行采取委托方式一直由中方人员操作。2号机组经过近10年的运行，由于运行人员更迭频繁，对印度尼西亚褐煤燃烧特性认识不足，因此在实际运行过程中存在部分不合理的运行操作习惯，导致锅炉排烟温度偏高，辅机电耗偏高，厂用电率偏高等问题产生。为节能降耗，在制粉系统优化调整的基础上，本文结合印度尼西亚褐煤的特点进行了变氧量、变一次风压等燃烧调整试验研究。燃烧调整后，锅炉排烟温度和厂用电率均明显下降，提高了机组运行经济性。

1 锅炉设计参数

锅炉为东方锅炉厂生产的DG1025/18.2-Ⅱ13型亚临界参数、四角切圆燃烧方式、自然循环汽包炉，单炉膛п型布置，燃用褐煤，一次再热，平衡通风、固态排渣，全钢架、全悬吊结构。

锅炉设计煤种为印度尼西亚褐煤，制粉系统采用5台中速磨煤机正压直吹式制粉系统，每台炉设5台中速磨煤机，4台运行，一台备用，磨煤机型号为HP963。磨煤机保证出力42 t/h，最大出力52.65 t/h，煤粉细度R90=25%(设计煤种)。

燃烧器采用水平浓淡式燃烧器，四角布置，切圆燃烧，所有喷口均可上下摆动±30°，过热蒸汽采用喷水减温，再热蒸汽以摆动燃烧器喷口为主，并辅以喷水微调。锅炉主要设计参数如表1所示。

表1 锅炉主要设计参数Tab.1 Main design parameters of boiler

电厂燃用煤种以来自印度尼西亚KIDECO矿区的褐煤为主，锅炉设计煤种和实际燃用煤种的工业分析和发热量数据如表2所示。与设计值相比，实际燃用煤种外在水分偏高，低位热值偏低。

表2 燃煤特性分析数据Tab.2 Analysis data of coal

2 燃烧调整试验

2.1 基础性试验

300 MW电负荷工况下，基础性锅炉效率试验结果表明飞灰和大渣含碳量均在1%以下，排烟CO含量小于100×10-6，锅炉机械未燃烧和化学未燃烧损失均较小。锅炉省煤器出口运行氧量约为3.0%，A、B空预器实测的漏风率分别为10.34%和11.41%，网络法实测两侧排烟温度的平均值为158℃，修正后的排烟温度平均值为157℃，高出设计值约20℃，排烟热损失较大。最终修正计算得到的锅炉效率为92.42%。

根据基础性试验得到的结果，燃烧调整的重点是：制粉系统优化、氧量调整、一次风压调整，以降低排烟温度、提高锅炉效率，降低厂用电消耗。

2.2 制粉系统优化调整

2.2.1 煤粉细度调整

煤粉细度是煤粉的重要特征之一，锅炉实际选用的煤粉细度是根据不同煤种的燃烧特性和制粉系统费用等因素综合技术经济比较后确定的。本锅炉在燃用设计煤种时，设计煤粉细度 R90为25%。根据煤粉取样细度分析结果，通过调节磨煤机出口分离器折向挡板，最终将运行磨煤机出口煤粉细度调节至25%～30%，略高于设计值。调整后，锅炉飞灰大渣含碳量分析值均在1%以内，机械未燃烧损失控制在较低水平。磨煤机出力和石子煤排量正常。

2.2.2 磨煤机出口温度调整

文献[2]指出，磨煤机出口最高温度应根据煤质和采用的制粉系统型式确定，采用HP中速磨煤机磨制褐煤时最高允许温度不应超过66℃，同时磨煤机出口最低温度应满足终端干燥剂温度的要求，本工程磨煤机出口温度报警值设定为65℃。

磨煤机出口温度不宜过低，一方面由于印度尼西亚褐煤水分很高，过低的出口温度会导致磨煤机制粉干燥出力下降，另一方面当磨煤机出口温度下降时会导致热一次风率下降，冷一次风率上升，在总一次风率不变的情况下最终会导致空预器冷却效果下降，排烟温度升高。印度尼西亚褐煤由于其挥发分很高，制粉系统容易发生爆炸导致磨煤机防爆门动作而停运，因此磨煤机出口温度也不能过高。

机组运行人员出于安全稳定考虑，长期将磨煤机出口温度控制在53℃运行。通过查阅值班运行记录和机组DCS历史数据，近1年来运行磨煤机防爆门动作时对应出口温度的统计平均值约为64℃，鉴于锅炉入炉煤煤质基本稳定，磨煤机出口温度还是有提高的空间。在300 MW，270 MW和240 MW工况下，分别进行提高运行磨煤机出口温度试验，并记录排烟温度的变化，试验数据结果见图1所示。在300 MW，270 MW和240 MW工况下，磨煤机出口温度每提高1℃对应的排烟温度降低分别为2.0℃、1.8℃和1.7℃。在保证磨煤机安全稳定运行下，适当提高运行的经济性，试验最后将磨煤机出口温度提高至60℃。通过后期近20 d的跟踪观察，磨煤机运行稳定，防爆门未发生动作，锅炉排烟温度下降10～15℃。

图1 磨煤机出口温度调整对排烟温度的影响Fig.1 Effect of adjustment for the temperature of mill outlet on exhaust gas temperature

2.3 变氧量试验

运行氧量是影响锅炉运行经济性的重要指标，从运行经济性方面来看，随着氧量增加，由于供养充分，炉内气流混合扰动好，燃料燃烬率提高，未完全燃烧损失变小；但排烟温度和排烟量增大，会导致排烟损失变大和辅机电耗上升[3]。本锅炉设计的炉膛出过剩空气系数为1.20，对应氧量为3.5%。为掌握以上两方面损失的耦合关系，明确当前煤种下的最佳运行氧量，在300 MW和270 MW工况下，进行了变氧量试验，修正后的锅炉效率及排烟损失与省煤器出口氧量的变化关系曲线如图2所示。由于褐煤挥发分含量高，燃烬特性好，变氧量试验结果显示在270～300 MW工况下的最佳运行氧量约为2.5%～2.6%，低于设计值。此外，随着运行氧量的降低，送风机和引风机的电流也呈明显下降趋势。

图2 省煤器出口氧量对锅炉效率及排烟损失的影响Fig.2 The effect of the oxygen content of the outlet on the boiler efficiency and the loss due to exhaust gas

2.4 变一次风压试验

锅炉一次风主要作为煤粉的干燥风和携带风，风压主要影响磨煤机出力、煤粉的刚性和细度，并与风机电耗直接相关。风压过高，则煤粉颗粒变粗，刚性增大，燃烧推迟，燃烧不够完全，并导致一次风漏入烟侧风量变大；风压过低，则煤粉刚性减弱，易引起回火烧损燃烧器，并且容易导致磨煤机出力下降甚至堵塞煤粉管[4]。从辅机电耗角度考虑，在保证锅炉正常运行的情况下，降低一次风母管风压可减小一次风系统的阻力和漏风率，从而降低风机电耗。

在300 MW和240 MW工况下，进行了变一次风压试验，一次风压调整对主要运行参数的影响如表3所示。可以看出，随着一次风压降低，一次风机电流明显下降，在高负荷时尤为明显。随着一次风压下降，一次风占总风量的比例下降，冷一次风也随之减少，空预器排烟温度也略有下降。一次风压的降低也受煤质和制粉系统出力的影响，此外还需防止燃烧器喷嘴烧损。在保证燃烧和制粉系统长期安全稳定运行的前提下，经过长时间的调整试验得出热一次风母管压力与总煤量的优化运行曲线，如图3所示。

表3 一次风压调整对运行参数的影响Tab.3 Effects of primary air pressure adjustment on operating parameters

图3 一次风压优化运行曲线Fig.3 Optimal operation curve of primary air pressure

3 经济性分析

以300 MW额定负荷工况为例，锅炉效率试验热力计算结果如表4所示。燃烧调整后，修正后的排烟温度降低了约12.4℃，锅炉效率提高了0.89%，供电标准煤耗下降约2.85 g/(kW·h)；厂用电率下降0.2%，按上年度机组负荷率和利用小时数计算，年节电量432×104kW·h，可以产生良好的技术经济效益。

表4 燃烧调整前后300 MW锅炉效率试验数据Tab.4 300 MW boiler efficiency test data before and after combustion tuning

4 结语

通过燃烧调整，锅炉排烟温度和厂用电率均明显下降，提高了机组运行经济性。相关结论可为其他同类燃烧褐煤锅炉运行优化调整提供一定的参考。

（1）印尼印度尼西亚KIDECO褐煤水分和挥发分均很高，当燃用此类褐煤时，在制粉系统爆炸风险可控的情况下，适当提高锅炉运行经济性，磨煤机出口温度宜控制在60℃左右运行。

（2）由于褐煤挥发分含量高，燃烬特性好，在煤粉细度合格的前提下，270～300 MW工况下的省煤器出口最佳运行氧量约为2.5%～2.6%，低于设计值。

（3）高负荷工况，在保证锅炉主要运行参数正常和锅炉燃烧稳定的条件下，当空预器漏风率偏大时，应针对煤质燃烧特性适当降低一次风压，这样可有效降低一次风机运行电流。

（References）

[1]贾建波.中速磨煤粉锅炉燃用高水分褐煤的优化调整[J].华北电力技术，2013(1)：43-49．

JIA Jianbo.Optimization of High-moisture Lignite Fueled Boiler with Race Pulverrizer[J]North China Electric Power，2013(1)：43-49．

[2]DL/T 5145-2002火力发电厂制粉系统设计计算技术规定[S].北京：中国电力出版社,2002.

DL/T 5145-2002 Technical Code for Design and Calculation of Pulverized Coal Preparation System of Fossil-fired Power Plant[S].Beijing：China Electric Power Press，2002.

[3]黄新元.电站锅炉运行与燃烧调整[M].北京：中国电力出版社，2003：105-108.

HUANG Xinyuan.Operation and Combustion Ad⁃justment of Power Station Boiler[M].Beijing：China Electric Power Press，2003：105-108.

[4]孟桂祥，王伟，马化杰，等.某330 MW锅炉燃烧调整实验及优化运行分析[J].电站系统工程，2014,30(6)：25-28.

MENG Guixiang,WANG Wei,MA Huajie,etal. Combustion Adjusted Experiments and Optimized Operating Analysis of the 330 MW Boiler[J].Power System Engineering，2014,30(6)：25-28.

Boiler Combustion Tuning for a 300 MW Lignite Coal Unit in Indonesia

LIU Gang1，LUO Junjun2，YU Lei2，FU Junping1，YANG Jie1
(1.Electric Power Research Institute of Hubei Power Company,Wuhan Hubei 430077，China; 2.Hubei Fangyuan Dongli Electric Power Science Reserch Limited Company,Wuhan Hubei 430077，China）

The boiler of a 300 MW unit in Indonesia operates with local lignite,which caused high gas temperature and plant power consumption rate during operation.For saving energy and re⁃ducing consumption,based on the optimization and adjustment of the pulverized coal system,com⁃bustion tuning such as adjustment of oxygen content,adjustment of primary air pressure is carried out combined with the characteristics of Indonesia lignite.After the combustion tuning,exhaust gas temperature and plant power consumption rate of the boiler are obviously decreased,which improves the economy of unit.

300 MW unit；combustion tuning；pulverized coal system；lignite coal

TK223.26

A

1006-3986(2016)07-0025-04

10.19308/j.hep.2016.07.006

2016-06-06

刘 刚（1976），男，湖北洪湖人，高级工程师。