贾瑞敏

摘 要：在600MW超临界锅炉运行的过程中，常常会因为改烧煤种而出现燃烧不稳定和燃烧不充分等问题。某600MW超临界锅炉运行的过程中，常常会因为改烧煤种而出现燃烧不稳定和燃烧不充分等问题。所以，本文在分析600MW超临界锅炉结构及其变煤种运行情况的基础上，对变煤种运行给600MW超临界锅炉运行特性带来的影响展开了分析，并提出了改善锅炉变煤种运行特性的对策。

关键词：600MW超临界锅炉；变煤种运行；特性

一直以来，我国动力用煤一直都存在缺陷，比如煤种杂、煤质差、煤燃烧污染大，因此出现了很多超临界机组的燃煤情况严重偏离设计煤种的问题，进而引发了灭火频率高、出力少、煤耗多、机组运行可靠性差等问题。而600MW超临界锅炉是得到广泛使用的燃煤机组，同样也存在着偏离设计煤种运行的问题，从而影响了燃煤电厂的正常运行。因此，有必要对600MW超临界锅炉变煤种运行特性展开研究，以便更好的促进国内热力发电事业的发展。

1 600MW超临界锅炉结构及其变煤种运行情况

就目前来看，采取四角切圆燃烧方式的600MW超临界锅炉是得到广泛使用的超临界机组，机组本身是按照超临界参数变压运行的螺旋管圈直流锅炉。而某电厂在使用该类型的机组时，选取了单炉膛结构的锅炉，并且为锅炉配备了6台MPS中速磨和两台空气预热器。此外，锅炉燃烧系统由24只直流式燃烧器构成，布置时采取了六层结构安置在炉膛下部四角的位置。煤质众多的特性中，挥发分、水分、灰分等的含量对锅炉的运行性能有着非常重要的影响。而该锅炉的设计煤种为烟煤，但是实际使用煤种为烟煤和无烟煤的混合物。从低位发热量和挥发分等煤质参数上来看（如下表1所示），设计煤种低位发热量为21981kJ*kg-1，Mar、Aar、Vdat分别为9.9%、23.72%和24.75%。实际燃煤低位发热量为18024kJ*kg-1，Mar、Aar、Vdat分别为8.8%、35.67%和20.54%，所以二者煤质相差不大。但是，锅炉仍然出现了着火稳定性差和灰渣中可燃物含量高的问题，从而导致锅炉每月额外需要使用的点火和助燃用油约为500t，灰渣可燃物约达20%。

表1 设计煤种与实际煤种的煤质参数

煤种 Mar（%） Aar（%） Var（%） Qnetar（kJ*kg-1）

设计煤种 9.9 23.72 24.75 21981

实际煤种 8.8 35.67 20.54 18024

2 变煤种运行给600MW超临界锅炉运行特性带来的影响

2.1 给系统运行性能带来的影响

在锅炉运行的过程中，煤质的挥发分和灰分等特性都会对锅炉运行性能产生影响。在煤种发生变化时，煤质的特性将发生较大的变化。通常情况下煤粉的着火性能与挥发分含量的多少成正比，高挥发分的煤比较易着火，低挥发分的煤比较难着火且燃烧过程不太稳定，但挥发分太高有可能出现着火提前而损坏燃烧器的情况并且容易造成化学不完全燃烧热损失增加。而相较于烟煤，无烟煤的挥发分含量稍低，灰分含量稍高，所以会影响锅炉运行性能。

2.2 给系统燃烧性能带来的影响

就目前来看，可以利用着火判别指数进行系统燃烧稳定性的分析，而该指数与煤在加热过程产生的水的平均比热、灰的比热和碳的比热有着直接的联系。这些比热值越大，着火指数也就越小。而着火指数越小，锅炉着火过程也就越难以进行，燃煤的稳定性也就越低。相较于烟煤，无烟煤的各种元素的比热相对较大，所以锅炉燃煤的稳定性将难以维持。

3 改善600MW超临界锅炉变煤种运行特性的对策

3.1 重新制定燃烧方案

大部分锅炉的燃烧系统都有一定的调节能力，但在实际燃用煤种与设计煤种差别较大的情况下，需要对燃烧方案进行调整以更好地保证锅炉的稳定运行。在燃用无烟煤与贫煤时，由于它们的挥发分是偏低的，它们燃烧存在的问题主要关于着火过程，可对燃烧配风进行调整：为加重煤粉浓度，一次风速设置较小，降低着火热，将着火时间提前；为加大穿透力，二次风速设置较大，增大燃烧圆直径，有效防止二次风过早掺入一次风中。采用劣质燃煤时，煤粉应尽量磨细，可以确保正常着火及燃烧完全，同时给予较高的过量空气系数，有利于降低热耗。对于挥发分较高的烟煤，不必注重着火问题，而是重点加强燃烧过程的可靠性及安全性，通过降低二次风率、增加燃烧器数量分散热负荷的方式避免结焦现象。此外，提早进行一次风和二次风的混合可以提高燃煤效率。

3.2 合理调节磨煤机

实际上，煤种的变化将影响磨煤机的出力水平。因为，随着干燥无灰基挥发分含量的增加，磨煤机的出力也将增大。而在烟煤中掺入可磨指数相对低的无烟煤，也将直接导致磨煤机出力下降。在出现磨煤机的出力降低时，可以采用以下几种方法进行调整：定期添加钢球并及时清理不合格钢球；在保证磨煤机出口温度的条件下尽量使磨煤机入口的风温提高；保证磨煤机内一定的通風量，尽可能使磨煤机入口的负压减小；保证煤粉的细度合格，在必要的情况下对粗粉分离器的折向门进行调整。

3.3 做好空气系数的调整

煤种的变化将导致燃烧需要的空气量变化，所以需要通过调整空气系数使锅炉保持较高的热效率。而该锅炉在加入无烟煤后，产生的煤渣中的可燃物含量较高，所以需要增加炉膛内的氧含量，从而使燃料得到充分燃烧。因此，可以在确保锅炉稳定燃烧的基础上，适当增加过量空气系数，从而为锅炉稳定燃烧提供足够的需氧量，并使锅炉运行的经济性得到保证。

经过重新制定燃烧方案、合理调节磨煤机和调整空气系数后，可以发现600MW超临界锅炉的变煤种运行特性得到了有效改善。在改善后，锅炉的着火稳定性差和灰渣中可燃物含量高的问题都得了有效改善，锅炉每月额外需要使用的点火和助燃用油降低到为230t，灰渣可燃物仅达8%（如下表2所示）。

表2 锅炉变煤种运行特性改善前后的助燃油用量及灰渣可燃物含量的变化

运行特性情况 助燃用油量（t） 灰渣可燃物含量（%）

改善前 500 20

改善后 230 8

通过数据对比可以得出，在使用混煤的情况下，通过适当改变运行特性，锅炉的燃烧稳定性和经济性均得到显著提高。总而言之，600MW超临界锅炉通常使用的燃料都是混煤，所以将与设计煤种品质有一定的差异。因此，在使用该燃煤机组时，需要分析锅炉变煤种运行的燃煤特性，并采取相应的措施进行燃烧方案、磨煤机和空气系数的调整，从而使锅炉运行保持较高的效率。

参考文献：

[1] 董海梅，张晓辉，孙锐，等.立体分级低NOx燃烧系统数值模拟[J].节能技术.2008（04）：305-308.

[2] 曹庆喜，吴少华，刘辉.采用选择性非催化还原脱硝技术的600MW超超临界锅炉炉内过程的数值模拟[J].动力工程.2008（03）：349-354.

[3] 林鹏云，罗永浩，胡瓅元.燃煤电站锅炉NO_x排放影响因素的数值模拟分析[J].热能动力工程.2007（05）：529-533.

[4] 樊泉桂.超临界和超超临界锅炉煤粉燃烧新技术分析[J].电力设备.2006（02）：23-25.

[5] 申春梅，孙锐，吴少华.超超临界锅炉炉内燃烧过程的数值模拟[J].动力工程.2006（01）：32-37.

[6] 林秀军，张强.四墙切圆煤粉炉内燃烧过程数值模拟研究[J].西安建筑科技大学学报： 自然科学版.2005（04）：463-467.

[7] 潘维，池作和，斯东波，等.200MW四角切圆燃烧锅炉改造工况数值模拟[J].中国电机工程学报.2005（08）：110-115.

[8] 谭厚章，余战英，徐通模，等.四墙切圆布置燃烧器炉内实际切圆大小的试验研究[J].热能动力工程.2004（02）：157-159.