1 900 t/h锅炉掺烧低水澳优煤的可行性研究

李文华，胡卿，童家麟，吕洪坤，蔡洁聪

（1.浙江浙能温州发电有限公司，浙江温州325602；2.浙江浙能技术研究院有限公司，杭州310003；3.国网浙江省电力公司电力科学研究院，杭州310014）

1 900 t/h锅炉掺烧低水澳优煤的可行性研究

李文华1，胡卿2，童家麟3，吕洪坤3，蔡洁聪3

（1.浙江浙能温州发电有限公司，浙江温州325602；2.浙江浙能技术研究院有限公司，杭州310003；3.国网浙江省电力公司电力科学研究院，杭州310014）

为了扩大锅炉的适烧煤种资源，以某1 900 t/h燃煤锅炉为研究对象，采用分仓掺烧的方式进行不同比例的低水澳优煤掺烧试验。结果表明，掺烧低水澳优煤是可行的，不会对炉内结焦、减温水量、制粉系统和锅炉效率产生明显影响，但全烧低水澳优煤后NOX生成量大幅增加，较基础工况增加了约50%，故建议以2～3套中下层制粉系统掺烧低水澳优煤，而不建议全烧该煤种。

掺烧；结焦；减温水量；制粉系统；锅炉效率；NOX排放

0 引言

受动力煤供应的影响和发电企业降低发电成本的需要，许多燃煤锅炉无法全部燃烧设计煤种，不得不掺烧其他煤种，有些煤种甚至远远偏离设计煤种，对锅炉的安全运行提出了很大的挑战。总结国内300 MW及600 MW锅炉掺烧其他煤种的实际运行情况，掺烧非设计煤种，特别是劣质煤后，对炉内整体温度水平、受热面结焦积灰情况、尾部可燃物燃烬情况和NOX排放均会产生不同程度的影响[1-5]。因此，研究掺烧非设计煤种对锅炉燃烧特性的影响非常有必要。

为了扩大某发电厂的适烧煤种资源和积累多煤种掺烧的经验，以该发电厂某台1 900 t/h燃用烟混煤的锅炉为研究对象，通过“分磨制粉，炉内混烧”的方式进行了不同比例低水澳优煤种的掺烧试验，全面评估掺烧低水澳优煤种对锅炉安全可靠性、经济性和污染物排放的影响，以期为同类型锅炉掺烧非设计煤种提供参考。

1 研究对象概况

该超超临界锅炉为螺旋炉膛、一次再热、平衡通风、固态排渣、全钢构架、露天布置π型锅炉。采用中速磨煤机正压冷一次风直吹式制粉系统，前后墙对冲燃烧方式，配置DRB-4Z型和AIREJET型超低NOX旋流燃烧器和OFA（燃烬风）喷口，设计煤种为蒙动煤，平时主要燃用煤种为富动24，掺烧煤种为低水澳优，3种煤的煤质分析见表1。由表1可知，富动24和低水澳优的水分较设计煤种略低、低位发热量较高，着火性能优于蒙动煤；灰熔点较设计煤种高，不易结焦，因此富动24掺烧低水澳优从理论上是可行的。

表1 煤质分析与对比

2 掺烧试验

为了更好地研究掺烧不同比例的低水澳优煤对炉内燃烧特性的影响，本次试验以满负荷下分磨掺烧的方式进行，试验期间尽可能控制各工况下的运行氧量在同一水平，燃烧器的二次风小风门开度保持不变。试验从掺烧2套制粉系统（最底层）开始，逐台增加，直至全部燃烧低水澳优（5套制粉系统），实际试验工况如表2所示。试验依据ASME PTC 4.1《锅炉性能试验过程》进行，主要评估不同掺烧比例对锅炉安全可靠性、经济性和污染物排放的影响[7]。

3 试验结果

3.1 炉内结焦情况和炉膛温度

试验通过A/B侧前屏下部、后屏下部和SOFA（分离式燃烬风）上层水冷壁的几处观火孔观察炉内的结焦情况。因低水澳优的灰熔点较富动24高，炉内整体结焦情况没有恶化倾向。前屏下部在之前燃用富动24时有部分厚焦覆盖，掺烧低水澳优后，未见结焦量有明显增多，后屏下部和SOFA上层水冷壁的管壁上则均为小结焦薄粒。

表2 掺烧试验工况

由于低水澳优的水分较富动24低，因此掺烧后炉膛温度有所升高，但整体炉温在正常区间内，没有超温点。主蒸汽和再热蒸汽参数均能达到设计值，且减温水量处于合理范围之内，其中工况四的减温水量与基础工况基本相同。各工况下，典型区域炉膛温度和减温水量如表3所示。

表3 炉膛温度情况和减温水量

3.2 制粉系统

表4为各工况下各台磨煤机磨制不同煤种时的电流对比情况，试验时保持磨煤机通风量、煤量和分离器转速基本一致。由表1可知，由于低水澳优的低位发热量与富动24较为接近，因此机组各工况下给煤量相差不大，但同一台磨煤机磨制低水澳优时的电流较磨制富动24高3～5 A，最高值达65 A，原因是低水澳优哈氏可磨性指数较富动24略低。而该HP1003/Dyn型中速磨煤机的额定电流为82 A，还有一定的裕量，因此制粉系统运行较为安全。

3.3 锅炉效率特性

由于低水澳优的哈氏可磨性指数较富动24低，磨制煤粉较为困难，掺烧低水澳优后，在磨煤机磨辊加载力和分离器转速不变的情况下，煤粉颗粒会变粗。表5为各工况下飞灰和底渣含碳量的比较，可见，随着低水澳优的掺混比例增大，飞灰可燃物含量总体逐步上升，锅炉未完全燃烧损失不断增大。图1为经环境温度（按空气预热器进口温度20℃）计算修正后的锅炉效率随低水澳优掺混比例增大的变化趋势。由图1可知，锅炉效率总体变化不大，原因是尽管随着掺烧比例的增加，飞灰可燃物含量上升，但低水澳优的含水量较富动24低，烟气中水蒸气带走的热损失减小，同时底渣含碳量也略有减小，综合结果是锅炉效率小幅降低。

表4 各磨煤机磨制不同煤种时的电流比较

表5 各工况下飞灰和底渣含碳量的比较

图1 环境温度修正后的锅炉效率随低水澳优掺混比例增大的变化趋势

3.4 污染物排放特性

试验掺烧的低水澳优含氮量为1.24%，较富动24（含氮量0.89%）高。掺烧后，SCR（选择性催化还原）装置入口处NOX较基础工况明显升高。图2为折算成标况后各工况下SCR入口处NOX生成量的比较，随着掺烧比例的增加，NOX生成量总体上呈增大趋势；对于工况一和工况二，因为掺烧的制粉系统为中下层制粉系统，NOX生成量增加仅为10%～15%；工况三增加了1层上层制粉系统进行掺烧，故NOX生成量进一步升高，达到了285 mg/m3（标况值）；工况四则是增加了上两层制粉系统进行掺烧，NOX生成量较基础工况增加约50%，究其原因是：距燃烬风区较近的制粉系统掺烧低水澳优后，还原区还原能力减弱[8]，且低水澳优的含氮量较富动24高约40%，综合结果是NOX生成量大为提高。

图2 炉膛出口NOX含量随低水澳优掺混比例增大的变化趋势

4 结论

以某台1 900 t/h燃用烟混煤的锅炉为研究对象，进行了不同比例低水澳优煤的掺烧试验，试验结果如下：

（1）炉内结焦情况和炉膛温度测试表明，掺烧低水澳优后，炉内整体结焦情况没有恶化倾向，典型区域受热面没有超温点，主蒸汽和再热蒸汽参数均能达到设计值，且减温水量处于合理范围之内。

（2）制粉系统运行情况表明，由于低水澳优哈氏可磨性指数较富动24略低，磨煤机电流上升明显，但在实际运行中未超过额定电流。

（3）锅炉效率特性表明，由于低水澳优磨制较为困难，掺烧后，飞灰可燃物含量总体逐步上升，锅炉未完全燃烧损失增大，但其含水量较富动24低，烟气中水蒸气带走的热损失减小，同时底渣含碳量略有减小，综合结果是锅炉效率小幅降低。

（4）污染物排放特性表明，低水澳优含氮量为1.24%，较富动24高，掺烧后，SCR入口处NOX较基础工况明显升高，特别是工况四，由于上层制粉系统也进行了掺烧，还原区还原能力减弱，NOX生成量较基础工况增加约50%。

（5）试验结果表明，掺烧低水澳优是可行的，不会对炉内结焦、减温水、制粉系统和锅炉效率产生明显影响，但全烧低水澳优后NOX生成量大幅增加，对脱硝系统运行的压力增大，故建议以2～3套中下层制粉系统掺烧低水澳优，而不建议全烧该煤种。

[1]林德平.600 MW亚临界机组劣质煤掺烧试验研究[J].广东电力，2015，28（9）∶37-42.

[2]陈宝康，陈敏，王小华，等.350 MW机组燃用烟煤锅炉掺烧褐煤的试验研究[J].热力发电，2013，42（6）∶35-39.

[3]王春昌，阮士周，宋太妃，等.烟煤锅炉两种方式掺烧褐煤的工程应用[J].中国电力，2010，43（10）∶35-38.

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[5]章良利，李敏，赵敏，等.对冲燃烧锅炉低氮燃烧器改造后煤种适应性试验研究[J].浙江电力，2016，35（11）∶37 -41.

[6]柳宏刚，佘园元.W型火焰锅炉无烟煤掺烧烟煤试验研究[J].热力发电，2013，42（1）∶36-40.

[7]朱光明.电站锅炉劣质煤掺烧及优化燃烧技术[M].北京：中国电力出版社，2015.

[8]寿春晖，祁志福，陈彪，等.某1 000 MW燃煤机组超低排放改造减排NOX的环境效益评价[J].浙江电力，2016，35（12）∶21-25.

（本文编辑：陆莹）

Feasibility Study on Combustion of Blended Low-water Australian Premium Coal for a 1 900 t/h Boiler

LI Wenhua1，HU Qing2，TONG Jialin3，LYU Hongkun3，CAI Jiecong3
（1.Zhejiang Zheneng Wenzhou Power Generation Co.，Ltd.，Wenzhou Zhejiang 325602，China；2.Zhejiang Energy Group R&D Co.，Ltd.，Hangzhou 310003，China；3.State Grid Zhejiang Electric Power Research Institute，Hangzhou 310014，China）

In order to increase coal types for boilers，1 900 t/h coal-fired boiler is taken as a study object to carry out combustion test of blended low-water Australian premium coal in different proportions in several bunkers.The result shows that combustion of the blended low-water Australian premium coal is feasible，and the impact on slagging in furnace，quantity of attemperating water，pulverized coal preparation system and boiler efficiency is negligible.However，combustion of low-water Australian premium coal only may lead to 50%NOXemission increase more than that of basic condition.Therefore，it is suggested using 2 or 3 medium and lower pulverized coal preparation systems for combustion of blended low-water Australian premium coal rather than combustion of the coal only.

blended combustion；slagging；attemperating water quantity；pulverized coal preparation system; boiler efficiency；NOXemission

10.19585/j.zjdl.201707007

1007-1881（2017）07-0029-04

TK227.1

B

2017-03-03

李文华（1975），男，高级工程师，主要从事发电厂设备管理工作。