350MW超临界贫煤锅炉掺烧神华煤适应性试验研究

350MW超临界贫煤锅炉掺烧神华煤适应性试验研究

刘宏举1，杜俊硕2，郝亮1，任子明1，武学谦2

（1.国电电力邯郸东郊热电有限责任公司，河北 邯郸 056004；2.烟台龙源电力技术股份有限公司，山东 烟台 264000）

摘要：某电厂350MW超临界旋流对冲燃烧锅炉设计煤种为阳邑矿、小屯矿和薛村矿的混煤，以贫煤为主。由于国内煤炭市场的复杂多变，锅炉实际煤种主要为神华煤、贫煤和煤泥，偏离原设计煤种较大。其中神华准格尔烟煤，掺烧比例达50%，为保证锅炉及辅助设备的安全稳定运行，防止锅炉偏烧、主再热蒸汽超温、锅炉结焦后砸伤冷灰斗、制粉系统自燃等问题发生，基于三维温度场和磨煤机CO检测系统的燃烧优化调整尤为关键。燃烧调整结果表明：锅炉在掺烧50%神华煤后，制粉系统防爆问题得以解决，氧量偏差和炉膛温度偏差明显好转，低负荷锅炉主再热器壁温超温的问题有所缓解，优化调整效果十分显著。

关键词：神华煤掺烧；三维温度场；CO检测系统；优化调整

0 引言

为了满足火电企业可持续发展，实现经济效益的提升，控制发电成本，就需要满足机组稳定运行的前提下，优化调配燃煤结构。因此，对大型火力发电机组而言，配煤掺烧成为最优选择。

国内某350MW墙式对冲燃烧锅炉原设计煤种为贫煤。由于煤炭市场的特殊性，锅炉实际燃煤主要以神华煤、贫煤和煤泥为主。其中神华准格尔烟煤，掺烧比例达50%，为保证锅炉及辅助设备的安全稳定运行，防止水冷壁结渣及高温腐蚀、主蒸汽和再热蒸汽超温、锅炉结焦后掉焦砸伤冷灰斗、制粉系统自燃等问题发生。对相关设备和系统进行相应的改造和燃烧调整势在必行[1-4]。

1 锅炉概况

国内某电厂锅炉设计煤种为贫煤，为北京巴布科克•威尔科克斯有限公司生产的B&WB-1098/25.4-M型超临界锅炉，350MW燃煤粉、超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉、单炉膛、一次中间再热、前后墙对冲燃烧方式、平衡通风。

该电厂锅炉炉膛出口设计烟温为1078℃。机组容积热负荷qV为97.7kW/m3,截面积热负荷qF为4.893MW/m2。

2改造方案

2.1 声波温度场改造方案

炉膛温度场声学测量技术是一种非接触式测量技术，可将炉内燃烧这个“黑匣子”可视化和数字化，为炉膛燃烧提供直接的监控和判别依据，预防火焰偏烧引起的水冷壁结焦、爆管，为电厂智能燃烧提供最重要的燃烧信息[5]。

在炉膛出口屏式过热器下部，在燃尽风上部位置，共布置4个发声测点、6个声波接收测点，共10个测点，测量炉膛内部最高温度区域温度。

2.2增设磨煤机CO检测系统

WalsnMSM是一种检测系统，该设备的检测系统包括由微处理器组成的检测单元及采样系统。它通过取样泵和制冷器把样气抽入仪器内部，然后采用双传感器对样气进行分析。

3燃烧优化调整及效果

根据实测烟气成分、温度场在线检测和表盘参数等摸底试验结果，将燃烧调整试验分为两部分：一是磨煤机防爆调整试验，二是锅炉优化配风调整试验。

3.1磨煤机防爆调整试验

本试验按照A磨掺烧神华煤比例为20%、50%、70%、100%工况进行，通过观察CO在线检测系统中CO浓度变化及时采取通消防蒸汽的措施从而实现制粉系统防爆。4个工况下停磨时CO浓度变化如下图所示。

图1停磨期间不同工况下CO浓度对比

在控制好磨煤机温度情况下，A磨掺烧神华煤比例在50%以内时CO浓度变化趋势较为缓慢，磨煤机局部爆燃可能性相对偏小，当掺烧比例高于50%时，CO随着磨煤机停止上升明显，建议启停磨过程中及时通入消防蒸汽等防爆措施。

3.2锅炉优化配风调整试验

调整后，在锅炉350MW负荷下进行试验，试验煤质与调整前相同。调整前后试验结果中等温线对比如图1，180MW负荷下末过易超温点壁温对比如图3所示。

图2 350MW工况调整前后等温线示意图

图3 180MW工况调整前后末级过热器壁温变化

调整后不同负荷下，省煤器出口氧量、CO浓度、末级过热器壁温沿炉膛宽度方向分布更均匀，通过可视化声波温度场明显看出炉膛温度偏差明显好转，低负荷锅炉主再热器壁温超温问题有所缓解，优化调整效果显著。

4结论

本文通过针对某350MW超临界前后墙对冲锅炉大比例掺烧神华煤后的系列问题，通过设备升级改造与燃烧优化调整相结合的方式，在掺烧一定比例神华煤情况下不仅有效缓解了锅炉制粉系统防爆、炉膛出口氧量和烟温偏差等问题，同时还解决了低负荷下锅炉高温受热面壁温超温的问题。然而，对于非设计煤质的不同类型锅炉，掺烧比例要十分谨慎，建议首先进行相关的试烧试验，通过优化调整试验、制粉及燃烧系统的设备升级等相关方案来实现。

参考文献：

[1]王小华,陈敏,牛国平,等.旋流燃烧器低氮改造后的燃烧优化调整[J]．锅炉技术,2015,46(3):70-74.

[2李德波，沈跃良.前后对冲旋流燃煤锅炉CO和NO分布规律的试验研究[J].动力工程学报,201333(7):502-506.

[3]周平,张广才,严晓勇,等.600MW机组对冲燃煤锅炉尾部CO浓度偏高的调整试验[J].热力发电，2014，43(12):82-88.

[4]李金晶，赵振宁,张清峰,等.对冲旋流锅炉的配风调整试验研究[J].热能动力工程，2016，31(8):59-63.

[5]郑树，周怀春．三维、动态、实时数字化锅炉技术发展 探讨[J]．中国科学:技术科学，2016，46(1)：20-35．

基金项目：

国家能源集团科技项目“基于典型超临界直流锅炉宽煤种适用性的技术研究及应用”资助（GJNY-20-10-4）

作者简介：1.刘宏举，1991年参加工作，从事火力发电厂锅炉技术管理工作。