1、問題的提出
    隨著我國電力工業的快速發展，大容量、高參數的300 MW，600 MW及1000 MW機組日益增多，使得國內煤電供應及海運運力非常緊張，動力用煤供應偏緊現狀短期內無法改變，煤價波動對火電廠效益的影響日趨加重。國產300 MW機組頻繁參與調峰，若采用低熱值印尼煤進行摻燒，可有效降低企業的運行成本。印尼煤的參數值偏離一般電廠的設計煤種及校核煤種，對鍋爐燃燒穩定性會產生一定影響。因此，發電廠在燃用印尼煤時，要進行必要的摻燒試驗以分析印尼煤摻燒對鍋爐燃燒系統及制粉系統的影響，采取相應措施以保證印尼煤安全、穩定燃燒。
    某電廠的摻燒試驗表明，合適的印尼煤將會比常用煤種表現出更佳的經濟性。在安全性方面，印尼煤有減輕爐內結渣傾向性的趨勢，爐內溫度場和著火燃燒情況正常。印尼煤高揮發分具有的易自燃和易爆炸傾向性對制粉系統的安全運行會造成隱患，解決好這些問題，印尼煤將會在我國電廠有更加廣泛的應用前景。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，同時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。
    本文以某電廠摻燒印尼煤試驗為依據，通過選擇不同方式的摻燒試驗，對熱效率進行了測試，對爐膛溫度進行了測量，對結焦情況進行了檢查，對排煙溫度等相關參數進行了測定，以衡量摻燒印尼煤對鍋爐燃燒系統和制粉系統產生的不同影響。
2、燃煤鍋爐概況與煤質分析比較
2.1燃煤鍋爐概況
    摻燒試驗鍋爐為哈爾濱鍋爐廠設計制造的亞臨界壓力、一次中間再熱、單汽包、控制循環、正壓直吹、平衡通風、四角切圓燃燒方式煤粉鍋爐，額定蒸發容量為1 021 t/h。該鍋爐設計燃用神府東勝煙煤，配備6臺RP783型中速碗式磨煤機。該鍋爐現燃燒基礎煤種為神木混合煤和優質混合煤，其與設計煤種相近，故在額定負荷下，鍋爐效率可達93. 83%~93, 86%，汽溫、汽壓波動均較小。
2.2印尼煤與基礎煤種煤質分析比較
    表1列出了某電廠收集的若干印尼煤樣（印尼煤種l和印尼煤種3）和基礎煤神木混合煤及優質混合煤的煤質數據。由表1以看出，印尼煤樣的主要特點為內在水分很高而灰分極低，揮發分極高（接近35%），比基礎煤種的揮發分高5到10個百分點，按揮發分指標判斷，屬于褐煤。
    通過試驗，沉降爐和熱天平分析數據得出的印尼煤著火特性見表2，從表2得知印尼煤的著火溫度指數為294℃，屬極易著火類型。實際上，印尼煤的著火溫度已接近熱風送粉鍋爐一次風管的一次熱風溫度。印尼煤的著火特性普遍優于神木混合煤。同時，對印尼煤和神木混合煤進行試驗得到的燃盡特性指數進行比較得出，印尼煤的燃盡指數很低，極易燃盡。
3、印尼煤摻燒試驗
3.1摻燒方式和試驗注意事項
    該電廠印尼煤試驗共分2個階段，第1階段進行煤種3（低熱值印尼煤）與2種基礎煤的摻燒試驗，試驗期間分別進行了1臺磨煤機摻燒和2臺磨煤機摻燒的試驗。第2階段進行了煤種l（高熱值印尼煤）與神木混合煤、優質混合煤的摻燒試驗，試驗期間分別進行了l臺磨煤機摻燒、2臺磨煤機摻燒、3臺磨煤機摻燒的試驗。對煤種3摻燒試驗選取6種不同工況（GK -1~CK -6），分別為：1臺煤種3+神木混合煤、2臺煤種3+神木混合煤、1臺煤種3+優質混合煤、單燒神木混合煤、單燒優質混合煤。對煤種1摻燒試取選取9種不同工況（GK -7一GK - 15），分別為：1臺煤種1+神木混合煤、2臺煤種1+神木混合煤、3臺煤種I+神木混合煤（共2d）、1臺煤種l+優質混合煤、2臺煤種1+優質混合煤（共2d）、3臺煤種1+優質混合煤（共2d）。
    印尼煤具有高揮發分、高水分、低發熱量、低灰分的特點，在燃燒該煤種時可能會出現總煤量大、煤粉管道、磨煤機容易著火等問題，因此，在摻燒試驗過程中應嚴格控制磨煤機內溫度不超過65℃。此次摻燒試驗主要采用分倉摻燒方式，同時考慮到印尼煤特性與基礎煤種的差異，故摻燒前先制訂嚴格的摻燒安全措施，以保證機組安全、穩定運行。其注意事項有以下3個方面：
    (1)因印尼煤揮發分較高且著火點較低，有著較強的自燃特性，為防止印尼煤在制粉系統內自燃，應要求磨煤機入口～次風溫低于260℃，出口溫度控制在58 ~62℃（防止低于露點溫度，造成煤粉在膨脹節等處積粉自燃）。
    (2)當燃用印尼煤的磨煤機停運后，應保持一定的冷風風量對磨煤機內通風，以防止積聚可燃氣體。若有局部自燃現象，禁止啟動磨煤機吹掃及制粉系統，必須經滅火降溫后方可啟動，以防止啟動過程中發生爆燃。
    (3)注意監視試驗磨煤機電流、振動、磨煤機碗差壓、磨煤機出口／爐膛差壓等參數，如有異常，應按規程嚴格處理。加強對鍋爐燃燒和結渣情況的檢查，對鍋爐進行合理吹灰，同時，加強對鍋爐掉渣情況的檢查，保證鍋爐安全運行。
3.2摻燒試驗中各參數比較
    單燒神木混合煤爐膛出口最高溫度為1191℃；單燒優質混合煤爐膛出口最高溫度為1185℃。煤種3與神木混合煤摻燒期間，爐膛出口最高溫度為1132—1193℃；煤種3與優質混合煤摻燒期間，爐膛出口最高溫度為1167—1182℃。這說明煤種3與2種基礎煤摻燒期間，爐膛出口溫度不超過單燒基礎煤的I況，不會加劇結焦，圖l和圖2是煤種1和煤種3摻燒期間爐膛出口溫度，煤種3摻燒期間爐膛出口溫度如圖1所示，煤種1摻燒期間爐膛出口溫度如圖2所示。
    煤種1與神木混合煤摻燒期間，爐膛出口溫度為1172～1241℃，超過了單燒基礎煤的爐膛出口溫度，容易導致結焦惡化。這與實際結焦情況比較吻合。另外，從爐膛出口溫度的變化趨勢可以看出，摻燒比例越高，爐膛出口溫度越高。
  從實測數據來看，在單燒神木混合煤期間，空氣預熱器進、出口煙氣溫度最低；與單燒基礎煤相比，摻燒印尼煤工況的排煙溫度比單燒基礎煤要高，而且摻燒比例越大，排煙溫度越高。煤種3摻燒各工況及空氣預熱器進、出口煙氣溫度如圖3所示，空氣預熱器進、出口煙氣溫度見表3。
    從表4可以看出，單燒神木混合煤效率最高；煤種3與優質混合煤摻燒效率最低；優質混合煤單燒或與煤種3進行摻燒期間，熱效率偏低，主要體現在飛灰可燃物偏高、煙氣中含有CO等方面，運行氧量應適當提高。
    從表5可以看出，煤種1摻燒的各個工況，神木混合煤與煤種1摻燒的熱效率普遍高于優質混合煤和煤種1組合，而且盡管優質混合煤摻燒試驗期間進行了變氧量試驗，但熱效率仍然比較低。優質混合煤與煤種l摻燒期間通過提高氧量，飛灰可燃物降低，固體不完全燃燒熱損失可以降低0.25%  -0.65%：CO含量可以降至正常水平；鍋爐效率可以提高0.16%~0.43%，效果比較明顯。
3.3摻燒試驗結果分析
    此次試驗進展順利，試驗期間沒有出現磨煤機著火等事故。下面針對滿負荷( 300 MW)時燒印尼煤的15種工況，對磨煤機制粉系統、燃燒系統、鍋爐結渣、排煙溫度、鍋爐效率等方面進行論述。
    在煤種3摻燒期間，以D磨煤機為研究對象，進行最大出力試驗，最大出力為25 t/h，主要受限于干燥出力。煤種l摻燒期間，最大出力為26 t/h，主要受限于干燥出力。相同給煤量下磨制煤種1的磨煤機電機電流比其他磨煤機電機電流高2A。從磨煤單耗來看，煤種1與神木混合煤摻燒的工況要低于與優質混合煤摻燒的工況；另外，隨著摻燒比例的增加，煤種1與神木混合煤的組合磨煤單耗呈增加的趨勢，煤種1與優質混合煤的組合磨煤單耗相比變化不明顯，說明煤種3的可磨性比神木混合煤要差，與優質混合煤接近。
    從現場著火情況來看，煤種3、煤種1、神木混合煤、優質混合煤均屬于易燃煤種。通過測量爐膛溫度和檢查結焦情況可知，煤種3與神木煤和優質混合煤摻燒期間，最多2臺磨煤機摻燒印尼煤，摻燒比例最高為33%。爐膛結焦情況比較輕微，屏式過熱器局部有焦片且能夠自行脫落，屏式過熱器大部分受熱面可以看到光管。水冷壁區域未發現大面積結焦情況，通過爐膛吹灰器能夠消除結焦對鍋爐的影響。基礎煤分別與煤種3摻燒時爐內存在不同程度的輕微結渣及受熱面的沾污積灰，但總的來看，結焦比較疏松，在負荷變化和及時吹灰時大部分可自然脫落。煤種1與神木混合煤摻燒期間，最多3臺磨煤機摻燒印尼煤，摻燒比例最高為50%。在試驗過程中，從檢查結焦情況可以看出，進行l臺磨煤機摻燒和2臺磨煤機摻燒期間，爐膛、屏式過熱器整體結焦情況還不是太嚴重；在3臺磨煤機摻燒期間，第1天結焦情況比較正常，第2天檢查發現45 m標高處＃2，＃3屏式過熱器有厚15cm、高80cm、寬20 cm的焦塊。第3天上午改換煤種后，＃2屏式過熱器結焦塊已經脫落，＃3屏式過熱器直至下午才脫落。
    由圖1、圖2可知，摻燒印尼煤工況的排煙溫度比單燒基礎煤要高，摻燒比例越大，排煙溫度越高。這是由于印尼煤水分較多，燃燒后產生的煙氣量大于基礎煤種，所以排煙溫度呈上升趨勢。
    由表4、表5可知，鍋爐效率并沒有隨著摻燒比率的增加而明顯降低，各種摻燒情況下鍋爐熱效率值都能大于或接近設計值。單純從經濟性角度考慮，單燒神木混合煤工況下鍋爐的效率最高(93. 83%一93.86%)；煤種1與優質混合煤摻燒時，各個工況下的熱效率最低。
4、結論
4.1現場摻燒試驗總體評價
    現場采用分倉摻燒方式：印尼煤煤種3與基礎煤（神木混合煤、優質混合煤）摻燒的最高比例為33%；印尼煤煤種1與基礎煤（神木混合煤、優質混合煤）摻燒的最高比例為50%。在整個摻燒過程中，由于采取了有效的防范措施，輸煤系統、制粉系統沒有出現自燃和爆燃的事故。爐膛結焦情況正常，沒有出現水冷壁和屏式過程器大面積結焦、跌落大焦塊的事故。機組帶負荷能力和響應電網調峰的能力能夠滿足要求。
4.2現場摻燒試驗結果
    本文以某電廠摻燒印尼煤試驗為依據，通過選擇不同方式的摻燒試驗，進行熱效率測試、爐膛溫度測量、結焦情況檢查等，衡量摻燒印尼煤對鍋爐燃燒系統和制粉系統產生的不同影響。現場摻燒試驗結果表明：
    (1)火電廠燃煤鍋爐摻燒印尼煤方案可行，針對印尼煤種特性，選擇適當比例摻燒，鍋爐和磨煤機可安全、穩定運行，機組可安全、經濟、穩定運行。
    (2)從結焦角度來看，試驗印尼煤煤種3灰熔點比較高，接近優質混合煤；無論與神木混合煤還是優質混合煤摻燒，均不會發生爐膛水冷壁和爐膛出口屏式過熱器結焦的問題。筆者綜合考慮了安全性和經濟性問題，建議印尼煤煤種3與神木混合煤進行摻燒，摻燒比例為33%，摻燒方式為2臺磨煤機磨制煤種3，其他磨煤機磨制神木混合煤。
    (3)印尼煤煤種1灰熔點比較低，接近神木混合煤；在與神木混煤摻燒期間，如果摻燒比例從33%提高至50%，爐膛水冷壁和屏式過熱器均出現結焦加劇的趨勢，因此，建議煤種1與神木混合煤摻燒比例不要超過33%。如果提高摻燒比例，吹灰力度必須加大，以防止爐膛大面積結焦。
    (4)鑒于印尼煤特性，燃煤鍋爐在摻燒印尼煤時，要注意做好制粉系統的運行措施，做好燃燒調節，防止制粉系統發生煤粉自燃或著火爆炸事故。
    (5)現場試驗掌握了摻燒印尼煤鍋爐的運行特性，可為其他電廠摻燒印尼煤的鍋爐提供合理運行方式，并為電廠進一步摻燒印尼煤提供決策依據。富通新能源生產銷售的生物質鍋爐以及木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料是客戶們不錯的選擇。