350MW超临界循环流化床锅炉大比例掺烧劣质煤、焦煤燃烧调整分析

350MW超临界循环流化床锅炉大比例掺烧劣质煤、焦煤燃烧调整分析

张锡宁

山西京能吕临发电有限公司   山西吕梁   033200

摘 要：随着市场煤质逐渐变差、超低排放的全面实施、深度调峰要求以及节能减碳新形势，对大型循环流化床（CFB）机组的安全、经济、环保性能提出了更高要求。当前，350MW超临界CFB机组正逐渐发展为大型CFB机组的主力机型。由于CFB锅炉技术发展是逐步提高的，且入炉煤质变化较大，各机组运行性能参差不齐。通过介绍吕临发电350MW超临界CFB锅炉在对应煤质波动大，从管理方面、技术方面进行针对入炉煤粒径、一二次风量、床压等方面的运行优化措施，提出典型负荷工况锅炉运行参数指导值。通过锅炉运行优化及实践，350MW超临界CFB锅炉机组主要运行参数及整体性能指标水平得到明显提升，可为机组长周期运行提供技术保障。

关键词：循环流化床；床压；风量；氧量；焦煤：劣质煤：扰动

随着国家对燃煤机组安全、经济、环保性能要求的日益严格，超临界循环流化床（CFB）机组已经成为清洁煤发电技术的重要发展方向之一。近些年，超临界循环流化床技术发展迅猛，截至2021年，我国超临界循环流化床机组装机容量已达17670MW，其中350MW超临界CFB机组占比近90%。，。燃料成本是影响火电成本的主要因素，随着煤炭价格持续走高，各火电企业被迫燃用劣质煤控制成本，这就需要进行大比例掺烧劣质煤的运行技术探索。掺烧劣质煤时，把控不当会出现炉膛流化不良，诱发锅炉结焦等不安全事件发生，本文针对350MW超临界CFB机组大比例掺烧劣质煤和焦煤的燃烧调整运行控制进行深入分析，确保锅炉既能吃“粗粮”，又能稳定运行创造效益。

1 锅炉设备简介

吕临发电为2×350MW超临界变压运行循环流化床空冷机组，工程配套东方锅炉厂生产的1186t/h循环流化床燃烧方式、超临界参数变压运行直流锅炉，型号为DG1186/25.31-Ⅱ1，型式为单炉膛、单布风板、平衡通风、一次中间再热、固态排渣、全钢架结构、采用高温冷却式旋风分离器进行气固分离，水冷滚筒式冷渣器，M型布置、锅炉采用紧身封闭布置，锅炉整体支吊在锅炉钢架上。

本公司锅炉由三部分组成，第一部分布置有主循环回路，包括炉膛、旋风分离器、回料器以及炉内屏过、屏再、冷渣器等；第二部分布置尾部烟道，包括中温过热器、低温过热器、低温再热器和省煤器；第三部分为空预器。

锅炉的循环系统由启动分离器、储水罐、水冷壁上升管及汽水连接管等组成。在负荷≥30％BMCR后，直流运行，一次上升，启动分离器入口具有一定的过热度。为避免炉膛内高浓度灰的磨损，水冷壁采用全焊接的垂直上升膜式管屏，炉膛采用光管（部分区域采用内螺纹管）。炉膛内还布置有屏式过热器和屏式再热器管屏，管屏采用膜式壁结构，垂直布置，在屏过、屏再下部转弯段及穿墙处的受热面管子上均敷设有耐磨材料，防止受热面管子的磨损。

下炉膛布置单布风板，布风板之下为由水冷壁管弯制围成的水冷风室。燃料从炉前给煤口送入炉膛，石灰石采用气力输送，石灰石给料口设在回料器回料腿上，可大大提高石灰石的利用率。每台炉设置有四个床下点火风道，分别从炉膛后侧进入风室。每个床下点火风道配有一个油燃烧器，能高效地加热一次流化风，进而加热床料，滚筒式冷渣器布置在炉后。

三台旋风分离器布置在炉膛后墙的钢架内，在旋风分离器下各布置一台回料器。由旋风分离器分离下来的物料经两个回料腿直接返回炉膛。锅炉通过三级喷水减温控制过热器汽温和主汽温度。再热器汽温通过尾部烟气调节挡板控制高再出口汽温，同时设有减温器用于辅助调温手段。汽冷包墙包覆的尾部烟道内前烟道布置的是低温再热器，后烟道布置的是中温过热器1和低温过热器。省煤器布置在前后烟道合并后的竖井区域。

2 大比例掺烧劣质煤燃烧调整运行控制

受煤价波动影响，机组给煤品质波动较大，造成锅炉运行中出现迥异的问题，需针对性进行分析制定优化措施。（附工业分析数据）目前该超临界循环流化床机组主要有两方面问题，一是掺烧焦煤引发高床温形成焦块，二是掺烧矸石大颗粒引发炉内流化不良、大颗粒沉积、炉膛结焦等问题。为保证机组安全稳定运行，制定了如下优化措施。

2.1优化管理方面

运行人员实时掌握给煤品质及相关设备系统的运行状况。值长加强辅网人员管理，出现煤质变化大、给煤粒径大、煤场储煤情况变化、输煤系统异常、细碎机退出运行等情况时，辅控人员需及时通知主控。主控收到煤种变化后，源头至末端形成联动，从而提前预判调整燃烧，形成源头至末端的整体联动控制。加强配煤管理。值长在当班期间，要求配煤人员牢记存储区域热量高低，督促配煤人员，均匀配煤，避免出现入炉煤热值忽高忽低的情况。煤场专业人员针对发热量不同、硫份不同、颗粒度大等特殊需要注意的煤，立标识牌，确保配煤司机熟知掺混煤质。输煤专业、煤场专业从专业角度，加强沟通、加强输煤及配煤管理，共同督促确保输煤系统、配煤系统正常，各级人员严格把关。

 2.2 优化技术方面

入炉煤粒径，严格控制入炉煤粒径合格，整体燃煤粒径小于10mm，10-13mm的燃煤比例小于5%，禁止大于13mm燃煤进入锅炉。值长发现入炉煤颗粒度存在＞13mm，通知输煤调整粒径。入炉煤的粒度特性应尽量接近。当煤泥比例较多时，不宜掺入煤矸石，以免床料分层、局部吹透。当掺烧煤矸石比例较多时，需要其单独破碎，必须保证粒度在6mm以下。一次流化风量，为兼顾床料流化和NOx浓度控制，一次风量一般控制在240－360 kNm3/h。一次流化风量严禁长时间低于240 kNm3/h。除深调外，严禁一次流化风量低于270 kNm3/h。低负荷工况下采用较小一次风量时，需密切注意观察床温变化情况。 床压低限，正常运行中，风室压力维持在9.5-11.5kpa，床压维5.5-7.5kpa，床压低限为5.5kpa。负荷＞180MW，一号炉床压＞6.5 kpa，二号炉床压＞6kpa， 负荷＜180MW，一号炉床压＞6 kpa，二号炉床压＞5.5kpa，深调时床压最低不得低于5 kpa。 床压过低，会造成一次流化风从局部阻力小的地方短路，形成局部高温焦。故需要维持床压，确保一次流化风均匀穿透。当风室压力＞12.5kpa且没有下降趋势或有2台及以上冷渣器失去备用时，需降负荷运行。负荷＞180MW，风室压力低于9.0kpa，或负荷＜180MW，风室压力低于8.6 kpa，严禁交接班。根据滚筒冷渣器特性排渣，滚筒冷渣器具有不同负荷下排渣中大颗粒比例不同的特性，即高负荷排渣中大颗粒比例远高于低负荷。当床料中大颗粒比例较大需要置换时，需在高负荷工况进行。当料层较厚且床料中大颗粒份额较大时，应在高负荷工况进行增大冷渣器排渣量。排渣时，应优先增大两侧的冷渣器排渣量，使炉内床料得到有效置换。锅炉左右侧两边流化偏弱，需要保证两侧冷渣器大出力运行。当床料较薄时，需要进行蓄料时，不能简单停运冷渣器进行，需要通过关小排渣量动态循环，逐步累积有效床料。冷渣器故障时，相邻的冷渣器应多排渣，同时保证冷渣器周边区域流化良好。

3 结论

针对某电厂350MW超临界CFB锅炉煤质波动较大情况，经过技术和管理方面的综合优化，锅炉机组各项指标得到了显著提升。运行结果表明，不同负荷工况下锅炉能够响应不同煤种，能够响应机组负荷曲线。机组长周期运行和经济性能得到大幅提升，顺利通过夏季大负荷考验，两台锅炉机组连续运行天数分别达到了198和186天。运行优化后，将典型负荷下一二次风量、蒸汽压力等关键运行参数集成到机组协调控制系统，大幅提升机组“两个细则”辅助服务水平，每月获得电网奖励30~40万元。

参考文献：

[1]岳光溪, 吕俊复, 徐鹏, 等. 循环流化床燃烧发展现状及前景分析[J]. 中国电力, 2016 49(1): 1-13.

[2]吕俊复, 岳光溪, 张建胜, 等. 循环流化床锅炉运行与检修[M]. 北京: 中国水利水电出版社, 2003.

[3]岑可法, 倪明江, 等. 循环流化床锅炉理论设计与运行[M]. 北京: 中国电力出版社, 1998.