陜西長焰煤資源豐富，地質條件較好，具有良好的開發前景。如渭北侏羅紀煤田為弱粘結性長焰煤，其灰分為14%～18%，硫分1.0%～1.7%。陜北侏羅紀煤田長焰煤灰分為12%～25%，硫分1.5%～4.5%。本文通過對某電廠300 MW機組鍋爐摻燒銅川長焰煤的試驗性運行和分析計算，提出優化配煤方案，然后根據試驗性運行數據和實際觀測結果，分析摻燒長焰煤對鍋爐燃燒特性的影響以及煤質變化對鍋爐機組運行特性的影響。
1、長焰煤的燃燒特性
    某電廠300 MW鍋爐原設計燃用華亭長焰煤，計劃摻燒銅川長焰煤。其煤質分析數據見表1。
    由表1的煤質分析數據可見，摻燒的銅川長焰煤的空氣干燥基揮發分與設計燃用的華亭煤基本接近，收到基含碳量比原設計煤種提高近13%，發熱量比原設計煤種約高出5. 55 MJ/kg，發熱量提高了28. 27%。如果摻燒比例較大，會使燃料的著火性能提高，燃燒穩定性增強，但燃燒器出口區域的結渣可能性亦會增大。因為銅川煤的含碳量增加得較多，在煤粉細度相同時，燃盡時間就可能延長。由于長焰煤后期燃燒時間較長，摻燒銅川煤時飛灰可燃物含量將有所提高，并可能引起爐膛出口的受熱面結渣，富通新能源生產銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒顆粒機、木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料。
2、摻燒銅川煤熱力特性計算
    本文采用的爐膛出口煙溫計算公式為前蘇聯學者杜卜斯基·卜洛赫提出的修正公式。利用該公式對國內多臺300 MW鍋爐機組的爐膛出口煙溫作過計算，其結果與實際運行基本符合，其計算的減溫水量與運行值十分接近。
    爐膛出口煙溫計算公式：式中：M為修正火焰中心位置的經驗系數；ai。為爐膛黑度；是按照輸入爐膛的熱量計算的水冷壁熱負荷；為輻射受熱面熱有效系數。按式(1)計算的大屏下端與大屏出口煙溫值見表2。
    表2計算數據表明，在額定負荷運行，當摻燒比例為50%時，燃燒器擺角變化10°，大屏下端煙溫計算值大約相差40℃。摻燒比例每變化25%，大屏下端煙溫變化約為12℃～15℃，大屏出口煙溫變化約11℃～13℃�？梢�，為了避免形成結渣條件，將燃燒器適當下擺是有益的。
    圖1為在100%、70%、50%負荷，不同煤層組態，不同燃燒器擺角時的爐膛輻射受熱面換熱量計算值，圖2為燃燒器擺角-5°時的爐膛出口煙溫。根據計算數據分析，混入新煤質后對減溫水量的影響不太大。通過對一組比較穩定的額定負荷條件下運行參數的跟蹤調查發現，在燃用煤質與設計煤質相近時，過熱器減溫水量在(27～32) t／h之間變化；再熱器減溫水量在(14～25) t／h之間變化。
3、摻燒銅川煤的運行數據分析
    摻燒銅川長焰煤時的運行統計數據見表3。本次進行了連續8天的摻燒銅川長焰煤試驗，根據摻燒及未摻燒運行實測數據和試驗結果可初步看出，摻燒銅川長焰煤時，鍋爐運行表現出以下特點：
    (1)燃燒器噴口附近和爐膛出口的屏式過熱器結渣傾向有所增強；
    (2)過熱器減溫水量略有增加。
    摻燒試驗期間，為了保證機組安全運行，首先將煤質的發熱量限定在接近設計煤質或未進行摻燒銅川煤時的水平，并將機組運行負荷限定在250 MW以下。由于在進行摻燒新煤種試驗期間發現結渣傾向，故增加了吹灰次數。試驗發現，摻燒長焰煤時，過熱器減溫水量大幅度增加，這主要與吹灰次數增加以及摻燒長焰煤的燃盡特性有關。由于摻燒長焰煤，引起爐膛出口煙溫升高，從而導致輻射式過熱器吸熱量增加幅度大于對流過熱器吸熱量減少的幅度，因此過熱器的減溫水總量提高。另外，摻燒比例對排煙溫度的影響不大，但對排煙熱損失的影響較大。
4、摻燒銅川煤的結渣特性分析
4.1  爐型結構對結渣傾向的影響
    因原設計煤質的結渣性較強，在鍋爐設計方面采取了以下措施以防止結渣：
    (1)將燃燒器一次風噴口分為6層布置，且設置了偏轉二次風；
    (2)爐膛高度比同容量爐型提高了2m，此舉對降低水冷壁熱負荷，控制爐膛出口煙溫有明顯效果。
    摻燒銅川煤后，出現結渣傾向可能是銅川煤的發熱量較高和含碳量較大，且燃燒配風未達到最佳狀態的緣故。
4.2煤結渣和積灰特性的分析評價
    設計煤和摻燒煤的結渣傾向判別結果見表4。
    由表4的判別結果可知，在華亭煤中摻入銅川長焰煤后，按5項判別指數中的3項判別指數能分辨出該煤質具有嚴重結渣傾向，其中堿酸比和硅鋁比指數偏離實際結渣傾向，結合灰熔點ST數據綜合分析，摻燒煤質的結渣傾向應該低于設計煤質。另外，由煤灰的粘污指數可分辨出華亭長焰煤中摻入銅川長焰煤后的煤灰表現出強粘污性，因此容易積灰，促使結渣傾向加重。
    但是，僅用煤結渣和積灰判別指標并不能完全說明某種煤的結渣傾向是否加劇。例如，表4中原設計煤的結渣傾向看起來比新配煤更為嚴重。5項判別指標中，最重要的是灰的軟化溫度ST，新配煤比設計煤高105℃，故摻燒新煤后結渣傾向應該減輕，但實際運行表明，摻燒新煤的實際結渣程度卻高于原設計煤。
    國電熱工研究院曾提出以煤灰的ST為主，煤的低位發熱量Q為輔的結渣傾向判別范圍劃分方法。根據這一判別方法，原設計煤與摻燒煤均處于結渣區。
    摻燒銅川長焰煤的運行實踐表明，實際結渣傾向與爐膛溫度密切相關。爐膛溫度升高，即使ST提高仍然會結渣；爐膛溫度降低，即使ST降低也不會結渣。
5、結  論
    (1)根據銅川長焰煤的煤質特性推測，摻燒該煤后，雖然ST提高，但由于發熱量提高且長焰煤的煤灰粘污性比較強，故綜合評價結渣傾向略有增強趨勢。
    (2)摻燒銅川長焰煤的運行實踐表明，實際結渣傾向與爐膛溫度密切相關。爐膛溫度升高，即使ST提高也會結渣；爐膛溫度降低，即使ST降低也不會結渣。
    (3)由于摻燒煤的發熱量和揮發分提高，摻燒長焰煤后燃燒穩定性有所提高，而燃燒效率主要取決于一次風量和二次風的調整。
    (4)隨摻燒比例增大，爐膛出口煙溫提高，輻射傳熱量增加，因為燃煤量減少，對流傳熱量降低，根據計算數據，一、二次減溫水量變化不大。摻燒試驗時減溫水量增加主要與吹灰次數增加有關。
    (5)隨摻燒比例增大，排煙溫度變化不大，但由于排煙體積減小，排煙熱損失降低。
    (6)根據計算和運行試驗結果，通過優化燃燒配風確保不結渣的前提下，額定負荷時摻燒50%銅川長焰煤是可行的。