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0、引  言
    針對(duì)通化地區(qū)煤源嚴(yán)重不足和煤炭用量迅猛增加的問(wèn)題，二道江發(fā)電公司摻燒蘊(yùn)藏豐富且價(jià)格較低的褐煤。7號(hào)爐原設(shè)計(jì)燃用長(zhǎng)白山劣質(zhì)煙煤，采用熱風(fēng)送粉制粉系統(tǒng)。由于褐煤屬易燃易爆煤種，與原設(shè)計(jì)煤種差異較大，摻燒后制粉系統(tǒng)防爆與干燥出力問(wèn)題，以及送粉系統(tǒng)的防爆、燃燒器燒損和鍋爐嚴(yán)重結(jié)焦問(wèn)題非常突出。因此，對(duì)7號(hào)爐進(jìn)行制粉系統(tǒng)改造。改造工程于2006年12月份完成，試驗(yàn)結(jié)果表明，制粉系統(tǒng)防爆能力、干燥能力大幅提高，燃燒器區(qū)域未見(jiàn)嚴(yán)重結(jié)焦現(xiàn)象，應(yīng)用效果良好，至今未發(fā)生一起爆炸事故，而且鍋爐效率基本未變，改造后的7號(hào)爐能夠大比例摻燒褐煤，能夠適應(yīng)特性差異揮發(fā)分較大的煤種。
1、設(shè)備概況
1.1鍋爐本體
    二道江發(fā)電公司7號(hào)爐為HG-410/9.8 -YM12型鍋爐，屬于超高壓、單鍋筒自然循環(huán)、集中下降管、倒U型布置的煤粉爐，無(wú)中間再熱器，排渣方式為固態(tài)排渣。1992年6月6日投產(chǎn)運(yùn)行。尾部豎井煙道中交錯(cuò)布置著上級(jí)省煤器、上級(jí)空氣預(yù)熱器、下級(jí)省煤器和下級(jí)空氣預(yù)熱器。煙氣經(jīng)電除塵器除塵凈化后排人煙囪。過(guò)熱蒸汽溫度通過(guò)調(diào)整I、Ⅱ級(jí)噴水減溫器的噴水量的大小來(lái)調(diào)節(jié)，其中I級(jí)噴水減溫作為粗調(diào)，Ⅱ級(jí)噴水減溫為細(xì)調(diào)。富通新能源生產(chǎn)銷(xiāo)售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒顆粒機(jī)、木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料，同時(shí)我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料和玉米秸稈顆粒燃料出售。
1.2燃燒系統(tǒng)
    鍋爐采用正四角切向布置的燃燒方式，在爐膛中心形成的假想切圓直徑為∮1060 mm，共有12個(gè)單支容量為12t/h的煤粉燃燒器，分上、中、下三層布置。其中，上層設(shè)有4個(gè)直流煤粉燃燒器，中、下層各布置4個(gè)雙通道煤粉燃燒器。另外，還設(shè)有一層向下傾斜70的三次風(fēng)噴口。
    鍋爐配有兩套鋼球磨煤機(jī)中間儲(chǔ)倉(cāng)式制粉系統(tǒng)，并配有兩臺(tái)排粉機(jī)，原設(shè)計(jì)采用熱風(fēng)、溫風(fēng)、冷風(fēng)為干燥介質(zhì)，熱風(fēng)溫度設(shè)計(jì)為352℃，溫風(fēng)溫度設(shè)計(jì)為155℃，送粉方式采用熱風(fēng)送粉。制粉系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表l所示。
2、主要技術(shù)改造
2.1摻燒褐煤主要問(wèn)題及主要技術(shù)措施
    中儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)其煤粉濃度均處于易爆范圍，而且設(shè)備繁多、結(jié)構(gòu)特殊、管路復(fù)雜，不可避免的存在積粉部位和流動(dòng)死區(qū)及其引發(fā)的陰燃。并且褐煤揮發(fā)分較高，易燃易爆。同時(shí)，水分又高，制粉系統(tǒng)干燥出力嚴(yán)重不足，磨煤機(jī)出口溫度經(jīng)常低于50℃，低于煤粉露點(diǎn)溫度，粉倉(cāng)溫度在45℃左右，煤粉極易粘結(jié)在磨煤機(jī)入口、制粉系統(tǒng)管道、粉倉(cāng)等設(shè)備上，因此，大大增加了煤粉自燃、爆炸的幾率，制粉系統(tǒng)防爆、干燥問(wèn)題最為突出，亟待解決。
    另外，當(dāng)鍋爐采用熱風(fēng)送粉時(shí)，一次風(fēng)粉混合風(fēng)溫為230℃左右，而褐煤揮發(fā)分析出最低溫度120℃，混配褐煤后一旦發(fā)生煤粉沉積或管道風(fēng)速過(guò)低，一次風(fēng)管道將存在安全隱患。采用雙通道煤粉燃燒器燃用高揮發(fā)分褐煤時(shí)容易造成燃燒器噴口燒損、噴口附近結(jié)焦等問(wèn)題。
    要想實(shí)現(xiàn)大比例摻燒褐煤，必須同時(shí)解決制粉系統(tǒng)爆炸、干燥出力不足以及一次風(fēng)送粉系統(tǒng)爆炸與雙通道燃燒器燒損、燃燒器區(qū)發(fā)生嚴(yán)重結(jié)焦的的技術(shù)難題。因此，提出了大幅度降低氧氣濃度，消除制粉系統(tǒng)爆炸條件，抽取轉(zhuǎn)向室處中溫爐煙作為干燥介質(zhì)，并對(duì)熱風(fēng)送粉系統(tǒng)加入調(diào)溫風(fēng)的技術(shù)方案。
2.2計(jì)算結(jié)果
2.2.1制粉系統(tǒng)改造計(jì)算
    1)設(shè)計(jì)煤質(zhì)。根據(jù)地煤特性和霍林河褐煤特性，具體見(jiàn)表2所示。以7號(hào)爐褐煤摻燒比例50%為依據(jù)進(jìn)行制粉系統(tǒng)改造計(jì)算。
    2)制粉系統(tǒng)計(jì)算。制粉系統(tǒng)進(jìn)行了中溫爐煙改造設(shè)計(jì)，主要設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表3所示。
2.2.2送粉系統(tǒng)改造計(jì)算
    鍋爐原設(shè)計(jì)采用熱風(fēng)送粉方式，熱風(fēng)溫度為352℃，當(dāng)摻燒易著火和燃盡的褐煤，過(guò)高的風(fēng)粉混合溫度會(huì)對(duì)鍋爐運(yùn)行帶來(lái)安全隱患。為確保摻燒褐煤后燃燒器的安全，減少鍋爐結(jié)焦因素，將制粉系統(tǒng)原有的熱風(fēng)送粉系統(tǒng)改造為“熱風(fēng)+溫風(fēng)”方式送粉系統(tǒng)。設(shè)計(jì)計(jì)算主要參數(shù)見(jiàn)表4所示。
3、試驗(yàn)結(jié)果
3.1提高干燥出力試驗(yàn)
3.1.1低負(fù)荷下干燥出力試驗(yàn)
    磨煤機(jī)額定出力為45 t/h，制粉系統(tǒng)在雨季單燒煙煤或摻燒30%褐煤時(shí)，磨煤機(jī)出口溫度經(jīng)常低于50℃，甚至有時(shí)嚴(yán)重影響鍋爐出力。從表4可知，在機(jī)組負(fù)荷75MW下，當(dāng)l號(hào)給煤機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)?90r/min下降到220 r/min時(shí)，磨煤機(jī)出力從59 t/h下降到40 t/h，同時(shí)磨煤機(jī)出口溫度從55℃上升到67℃，提高幅度最大為12℃。試驗(yàn)結(jié)果表明，給煤出力滿(mǎn)足制粉系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)條件時(shí)，制粉系統(tǒng)干燥出力得到大幅提高。試驗(yàn)時(shí)具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表5所示。
3.1.2大負(fù)荷下干燥出力試驗(yàn)
    當(dāng)機(jī)組負(fù)荷從75MW增加到1OOMW時(shí)，中溫爐煙溫度升高了46℃，熱風(fēng)溫度升高了28℃。在煤質(zhì)以及運(yùn)行方式變化不大的情況下．2號(hào)磨煤機(jī)出口溫度提高16℃。
3.2磨煤機(jī)入口負(fù)壓與制粉系統(tǒng)末端氧量關(guān)系試驗(yàn)
    在電負(fù)荷75MW、給煤量57 t/h下進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖l和圖2所示。
    由圖l可知，當(dāng)磨煤機(jī)入口負(fù)壓從500 Pa增加到850Pa時(shí)，中溫爐煙流量從33 700m3/h增加到49118m3/h，制粉系統(tǒng)末端氧量由17.5%至15.6%，呈明顯下降趨勢(shì)。
  在額定給煤量下，實(shí)測(cè)磨煤機(jī)通風(fēng)量約為110000m3/h，高出最佳通風(fēng)量96479.5m3/h14000m3/h，說(shuō)明目前磨煤機(jī)通風(fēng)量很大。
3.3投用溫風(fēng)系統(tǒng)試驗(yàn)
    7號(hào)爐原設(shè)計(jì)為采用熱風(fēng)送粉方式，改造后采用“熱風(fēng)+溫風(fēng)”送粉方式。圖3對(duì)比了兩種不同方式對(duì)一次風(fēng)溫度影響程度。
    由圖3可知，同樣條件下，當(dāng)溫風(fēng)門(mén)和熱風(fēng)門(mén)開(kāi)度均為50%時(shí)，熱風(fēng)溫度從325.5℃下降到265.5℃，一次風(fēng)溫從205℃下降到168℃，降低了37℃；當(dāng)溫風(fēng)門(mén)全開(kāi)，熱風(fēng)門(mén)全關(guān)時(shí)，熱風(fēng)溫度平均溫度從337.5℃下降到183℃，一次風(fēng)粉平均溫度從208℃下降到109℃，降低了100℃左右。一次風(fēng)粉溫度的大幅降低能夠避免一次風(fēng)管道著火爆炸、燃燒器附近結(jié)焦和燃燒器的燒損。
3.4鍋爐熱效率對(duì)比分析
    在投入中溫爐煙系統(tǒng)以及溫風(fēng)送粉系統(tǒng)的條件下，進(jìn)行7號(hào)爐摻燒褐煤和單燒地煤的鍋爐熱效率對(duì)比試驗(yàn)。由表6分析可知，工況一實(shí)測(cè)鍋爐熱效率比工況二高出0.96個(gè)百分點(diǎn)。排煙溫度工況一較工況二高5.46℃。
4、結(jié)  論
    1)投入中溫爐煙系統(tǒng)，提高磨煤機(jī)出口溫度5—10℃，改善制粉系統(tǒng)干燥出力。
    2)投入中溫爐煙系統(tǒng)，制粉系統(tǒng)末端氧量從20.5%左右降低到16%左右，下降約4個(gè)百分點(diǎn)，提高了制粉系統(tǒng)防爆能力。
    3)投用溫風(fēng)系統(tǒng)，一次風(fēng)溫度最大下降幅度約100℃．提高了送粉系統(tǒng)和燃燒器的安全性。
    4)在機(jī)組負(fù)荷為85MW、摻燒褐煤50%、投入中溫爐煙系統(tǒng)、采用“熱風(fēng)+溫風(fēng)”送粉方式的工況下的鍋爐熱效率比同樣負(fù)荷、單燒地煤、未投中溫爐煙系統(tǒng)、采用熱風(fēng)送粉方式的工況的鍋爐熱效率高0. 96個(gè)百分點(diǎn)。
    5)通過(guò)改造，7號(hào)爐實(shí)現(xiàn)了大比例摻燒褐煤的目標(biāo)。既可燃用地煤，又可燃用混煤，7號(hào)爐對(duì)煤種的適應(yīng)能力增強(qiáng)。富通新能源生產(chǎn)銷(xiāo)售的生物質(zhì)鍋爐以及木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料是客戶(hù)們不錯(cuò)的選擇。
5、技術(shù)指導(dǎo)
1)地煤和褐煤按照1:1比例進(jìn)行混配。
    2)投人中溫爐煙系統(tǒng)時(shí)，關(guān)斷門(mén)、調(diào)節(jié)門(mén)保持全開(kāi)，同時(shí)調(diào)節(jié)再循環(huán)開(kāi)度和熱風(fēng)門(mén)開(kāi)度將磨煤機(jī)入口負(fù)壓保持在800Pa左右，該負(fù)壓下對(duì)應(yīng)制粉系統(tǒng)末端氧量約為16%。
    3)磨煤機(jī)出口溫度在60～70℃之間。
    4)摻燒褐煤后，為保證機(jī)組的安全運(yùn)行，1號(hào)制粉系統(tǒng)給煤機(jī)轉(zhuǎn)速保持在140 r/min一190 r/min，2號(hào)制粉系統(tǒng)給煤轉(zhuǎn)速適合保持在200r/min～260 r/min，給煤量控制在40 t/h~ 50t/h之間，保證磨煤機(jī)出口溫度不低于60℃，粉倉(cāng)溫度不低于55℃。
    5)送粉系統(tǒng)在單燒地煤時(shí)可保持熱風(fēng)門(mén)全開(kāi)，溫風(fēng)門(mén)全關(guān)，摻燒褐煤時(shí)，溫風(fēng)門(mén)全開(kāi)。
    6)磨煤機(jī)啟、停及斷煤時(shí)，最易發(fā)生爆炸，上述條件下都應(yīng)保證制粉系統(tǒng)有適量爐煙。如制粉系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，應(yīng)先投運(yùn)抽熱爐煙系統(tǒng)；制粉系統(tǒng)停運(yùn)時(shí)，應(yīng)最后關(guān)閉抽熱爐煙系統(tǒng)；制粉系統(tǒng)發(fā)生斷煤時(shí)，及時(shí)調(diào)整磨煤機(jī)入口負(fù)壓，維持一定量熱爐煙，開(kāi)大冷風(fēng)門(mén)。