0、引言
    近年來，許多發(fā)電企業(yè)的電煤供應(yīng)受到不同程度的沖擊。清河發(fā)電廠在2004年6月曾因儲(chǔ)煤量降至歷史最低點(diǎn)，使3臺(tái)機(jī)組被迫停機(jī)。電廠為了解決電煤供應(yīng)緊張的問題，決定最大限度地?fù)綗�褐煤�?br />     在中儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)鍋爐中摻燒褐煤，是鍋爐燃燒和制粉系統(tǒng)的一項(xiàng)重大改造，要求燃燒和制粉系統(tǒng)對混合煤種具有很強(qiáng)的通用性。特別是在采用熱風(fēng)干燥方式的制粉系統(tǒng)鍋爐中摻燒褐煤，極易發(fā)生自燃、著火，甚至是爆炸，安全問題顯得尤為突出。
    為了增加制粉系統(tǒng)運(yùn)行的安全性，采用在制粉系統(tǒng)上增加抽爐煙系統(tǒng)的改造方案，擬采用“熱風(fēng)+熱爐煙”的干燥方式。通過向制粉系統(tǒng)摻人熱爐煙，改變干燥介質(zhì)的成分，降低制粉系統(tǒng)末端的含氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)在16%以下，以滿足褐煤的防爆要求，并達(dá)到摻燒褐煤比例50%的目標(biāo)。通過理論計(jì)算和系統(tǒng)分析，確定出最佳的改造方案。
1、設(shè)備概況
    清河發(fā)電廠7號(hào)爐為前蘇聯(lián)制造的En-670/140型超高壓、中間再熱自然循環(huán)煤粉爐。鍋爐采用雙爐膛結(jié)構(gòu)，燃燒方式為墻式燃燒，16支雙蝸殼旋流燃燒器，布置在兩側(cè)墻上。爐膛出口后分為4個(gè)煙道，省煤器與空氣預(yù)熱器交錯(cuò)布置在鍋爐尾部豎井內(nèi)。配置鋼球磨煤機(jī)乏氣送粉中儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)，磨煤機(jī)、排粉風(fēng)機(jī)各2臺(tái)：磨煤機(jī)為III6M-370/850型，出力67.3t/h；排粉風(fēng)機(jī)型號(hào)為BM-240，出力164 000 m3/h。設(shè)計(jì)煤種為鐵法煙煤，煤質(zhì)水分18%，干燥無灰基揮發(fā)分40%，發(fā)熱量17 165 kj/kg，與霍林河褐煤的煤質(zhì)比較接近，富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。
    輸煤系統(tǒng)設(shè)計(jì)2套皮帶機(jī)，1套運(yùn)行，1套備用。采用卸煤溝葉輪給煤機(jī)或煤廠斗輪機(jī)進(jìn)行配煤。
2、改造方案
2.1  改造原則
    (1)制粉系統(tǒng)滿足褐煤防爆要求，氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在16%以下。根據(jù)哈爾濱成套研究所相關(guān)試驗(yàn)表明，當(dāng)制粉系統(tǒng)末端氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)水平低于16%時(shí)，才會(huì)對防止霍林河褐煤的爆炸有明顯效果。
    (2)保證制粉系統(tǒng)具有摻燒50%褐煤的干燥能力。
    (3)充分利用現(xiàn)有設(shè)備，盡量減少改造工作量，節(jié)省成本。
2.2改造方案
    鑒于國內(nèi)已有用爐底熱爐煙或省煤器入口熱爐煙作為中儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)干燥介質(zhì)的成功先例，在不增設(shè)抽煙風(fēng)機(jī)的前提下，充分利用該爐排粉風(fēng)機(jī)具有的風(fēng)壓裕量，利用磨煤機(jī)入口負(fù)壓與抽吸點(diǎn)之間的壓差抽吸熱爐煙，摻人制粉系統(tǒng)中。方案一：抽吸點(diǎn)選擇在省煤器入口；方案二：抽吸點(diǎn)選擇在轉(zhuǎn)向室。
    熱爐煙管道選用低合金管材，因?yàn)闊釥t煙抽吸點(diǎn)處的煙溫較高，如果采用普通碳鋼管材，管壁容易超溫。熱爐煙管道風(fēng)速選取15—16 m/s，并且管道的布置應(yīng)盡量減少水平管道長度，以防止管內(nèi)積灰。方案一煙道開孔尺寸應(yīng)設(shè)計(jì)大一些，以降低抽煙口處的局部阻力，避免出現(xiàn)省煤器的局部磨損。
2.3改造方案計(jì)算
    在制粉系統(tǒng)計(jì)算中，磨煤機(jī)最佳出力為67.3t/h、最佳通風(fēng)量為161 672 m3/h．制粉系統(tǒng)末端溫度為60℃。方案一抽吸點(diǎn)處負(fù)壓-330 Pa，煙溫480℃，過量空氣系數(shù)1.3；方案二抽吸點(diǎn)處負(fù)壓-120 Pa，煙溫520℃，過量空氣系數(shù)1.3。煤質(zhì)按褐煤50%、煙煤50%混配，混配煤質(zhì)主要特性見表1，計(jì)算結(jié)果見表2。
2.4排粉風(fēng)機(jī)裕量試驗(yàn)
    如果熱爐煙管道系統(tǒng)阻力小，制粉系統(tǒng)的調(diào)整裕度就大，能夠保證抽吸足夠的熱爐煙，可有效降低制粉系統(tǒng)氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。若系統(tǒng)阻力過大，只能抽吸少量的熱爐煙，制粉系統(tǒng)的惰性氣體質(zhì)量分?jǐn)?shù)小，就達(dá)不到褐煤防爆要求，因此必須做排粉風(fēng)機(jī)裕量試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表3。
    由表3可知，磨煤機(jī)在額定出力下，當(dāng)再循環(huán)門關(guān)閉、熱風(fēng)門及溫風(fēng)門開度適當(dāng)時(shí)，隨著排粉風(fēng)機(jī)入口擋板開度增大，制粉系統(tǒng)的通風(fēng)量及磨煤機(jī)入口負(fù)壓顯著增加，說明排粉風(fēng)機(jī)風(fēng)壓仍有一定裕量。第2、3工況磨煤機(jī)的通風(fēng)量均高于正常運(yùn)行時(shí)的數(shù)值，人口負(fù)壓均能達(dá)到約-750 Pa，能夠滿足改造方案中磨煤機(jī)入口負(fù)壓的要求。
2.5方案對比分析
    (1)提高制粉系統(tǒng)的干燥出力。正常運(yùn)行時(shí)磨煤機(jī)人口負(fù)壓約-500 Pa，能夠滿足方案二的要求。方案二磨煤機(jī)入口負(fù)壓為-505 Pa，方案一磨煤機(jī)入口負(fù)壓為-612 Pa，前者比后者低107 Pa。可見，方案二能夠降低制粉系統(tǒng)的漏風(fēng)，進(jìn)一步減少對制粉系統(tǒng)干燥出力的影響。
    (2)提高系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。方案二抽煙口負(fù)壓為-120 Pa，比方案一抽煙口處負(fù)壓低，當(dāng)制粉系統(tǒng)停運(yùn)時(shí)，煙氣沿抽爐煙管道倒吸的能力下降，因此方案二的運(yùn)行安全性更高。
    (3)抽取煙氣處沒有受熱面，避免受熱面磨損。與方案一相比，方案二熱煙氣的抽吸點(diǎn)處沒有其他受熱面，可避免因抽吸煙氣所帶來的煙氣流場分布不均導(dǎo)致其他受熱面的磨損問題。
    (4)抽取煙氣處空間位置較理想。方案二熱煙氣的抽吸點(diǎn)位于轉(zhuǎn)向室處，管道布置不受其他設(shè)備影響，空間位置較理想，可靈活布置。方案一抽煙口處空間有限，僅為1.5～3m，管道布置有一定的難度，而且現(xiàn)場保溫困難。
    由于方案二比方案一的抽吸點(diǎn)約高5m，改造投資略高。綜合以上對比分析，選擇方案二作為最佳改造方案，投資預(yù)算約120萬元。
2.6重點(diǎn)說明
    (1)不影響燃料的著火和燃燒。經(jīng)計(jì)算，方案二在額定負(fù)荷下?lián)綗?0%的褐煤時(shí)，一次風(fēng)率為33%，折合成21%氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)的一次風(fēng)率為26%，大于按氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算的最低一次風(fēng)率25%，故不影響燃料的著火和燃燒。
    (2)磨煤機(jī)出力滿足鍋爐額定負(fù)荷下的燃煤量。經(jīng)計(jì)算可知，2套制粉系統(tǒng)出力134.6 tjh略低于額定負(fù)荷下?lián)綗?0%褐煤的燃煤量136.8 t/h，但由于磨煤機(jī)出力具有1.1的裕量系數(shù)，在運(yùn)行中可通過調(diào)整制粉系統(tǒng)以增加其出力，所以}昆配褐煤后，制粉系統(tǒng)總出力能達(dá)140t/h以上，磨煤機(jī)出力仍能滿足鍋爐額定負(fù)荷下的燃煤量。
    (3)混煤灰渣量沒有增加。經(jīng)計(jì)算，方案二在額定負(fù)荷下?lián)綗?0%的褐煤所需燃煤量136.8t/h，比原設(shè)計(jì)煤量121 t/h增加15.8t/h；產(chǎn)生灰量28 t/h，與原設(shè)計(jì)單燒煙煤灰量29 t/h減少1t/h，因此燃用混煤后產(chǎn)生的灰渣量對鍋爐電除塵器系統(tǒng)、除渣系統(tǒng)的運(yùn)行不會(huì)造成影響。
    (4)對運(yùn)行參數(shù)的影響。從混燒30%褐煤的試驗(yàn)情況看，鍋爐燃燒狀況正常，無嚴(yán)重結(jié)焦現(xiàn)象，鍋爐的汽水系統(tǒng)參數(shù)、風(fēng)煙系統(tǒng)參數(shù)沒有發(fā)生明顯變化。其主要原因：一方面爐膛出口煙溫有所降低，例如，在額定負(fù)荷下爐膛出口溫度與單燒煙煤時(shí)相比，平均降低約30℃；另一方面，由于混煤發(fā)熱量較低，送入鍋爐的燃料量增加，煙速和煙氣量隨之增加，在輻射和對流特性的共同作用下，汽水系統(tǒng)的參數(shù)和減溫水量無明顯變化。
    經(jīng)計(jì)算，當(dāng)摻燒50%褐煤時(shí)，由于鍋爐燃煤量增加，相應(yīng)的煙氣量也增加，再加上隨制粉系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)的煙氣成分，在額定負(fù)荷下的煙氣量比單燒煙煤時(shí)增加了9%。由于鍋爐原設(shè)計(jì)鐵法煙煤與霍林河褐煤的煤質(zhì)比較接近，鍋爐的爐膛容積熱負(fù)荷以及燃燼區(qū)高度比較合適，可以預(yù)計(jì)，摻混50%褐煤后鍋爐仍將具有對主、再熱蒸汽參數(shù)的調(diào)節(jié)能力，不會(huì)對正常運(yùn)行產(chǎn)生影響。
    (5)對尾部受熱面的影響。經(jīng)計(jì)算，方案二在鍋爐額定負(fù)荷下每個(gè)煙道抽取的煙氣量為31 328 m3/h(520℃)，占鍋爐單燒煙煤所產(chǎn)生總煙氣量的5.4%，混燒50%褐煤后煙氣量又比單燒煙煤時(shí)增加3.6%，總體上將會(huì)使通過尾部受熱面的煙氣量減少1.8%，對抽取點(diǎn)以后的各受熱面的參數(shù)無明顯影響。經(jīng)計(jì)算省煤器入口水溫降低約1℃，空氣預(yù)熱器排煙溫度降低約1.2℃，熱空氣出口溫度降低約1.7℃。調(diào)節(jié)受熱面以后的煙氣流速將降低0.14 m/s，將會(huì)減輕省煤器的磨損，延長省煤器的壽命。
    (6)磨煤機(jī)出口溫度控制。經(jīng)計(jì)算，制粉系統(tǒng)露點(diǎn)溫度為49.5℃，因此在混配褐煤時(shí)，磨煤機(jī)出口溫度必須高出露點(diǎn)溫度5℃即保持在55℃以上，避免煤粉粘結(jié)在粉倉壁上發(fā)生自燃和爆炸。
3、結(jié)語
    經(jīng)理論計(jì)算和系統(tǒng)分析，在鍋爐轉(zhuǎn)向室抽取熱爐煙摻入制粉系統(tǒng)這種改造方案是可行的，該方案與制粉系統(tǒng)啟停時(shí)的安全措施結(jié)合起來，能夠滿足制粉系統(tǒng)在各種運(yùn)行工況下的防爆要求。該方案若能順利實(shí)施，將為同類型鍋爐的改造提供新的思路，富通新能源不但生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，而且還大量銷售木屑顆粒機(jī)壓制的木屑生物質(zhì)顆粒燃料。


相關(guān)生物質(zhì)鍋爐顆粒機(jī)產(chǎn)品：
1、生物質(zhì)壁爐
2、秸稈顆粒機(jī)
3、木屑顆粒機(jī)