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摘 要：本文主要分析了潘三电厂煤泥掺烧中存在的一系列问题，为解决该问题，同时提升掺烧比例，潘三电厂对煤泥系统进行了一系列改造，分析了改造后对锅炉主要参数的影响，进行总结并指出改造后仍存在的一些问题。
关键词：循环流化床；煤泥掺烧；技术改造；问题浅析
1 设备状况介绍
潘三电厂安装2台DG440/13.8-Ⅱ8型CFB锅炉，是东方锅炉（集团）股份有限公司在消化吸收引进技术的基础上，自主开发，具有自主知识产权的第三代国产135～150MW等级的循环流化床锅炉。锅炉主要由一个膜式水冷壁炉膛，两台汽冷式旋风分离器和一个有汽冷包墙包覆的尾部竖井组成。炉膛与尾部竖井之间，布置有两台汽冷式旋风分离器，其下部各布置一台“J”阀回料器。锅炉采用前墙给煤后墙滚筒冷渣器排渣。
潘三电厂后期建设一套煤泥泵送系统，将潘三矿选煤过程中产生的煤泥泵送至锅炉内掺烧利用。选煤厂压滤后煤泥经转料皮带转运至煤泥棚，通过上料系统送至膏浆制备机内进行制备和除杂处理，大块煤泥被粉碎搓匀形成膏体状煤泥进入储料仓，储料仓内煤泥在仓底液压滑架的带动下保持均匀膏状特性。经过仓底布置的正压给料机进入膏体泵，在活塞缸的推动下煤泥经过管道输送至锅炉炉顶的给料器进入炉内燃烧。
煤泥系统配备二台膏体泵对应一台锅炉。单套泵送系统的最大出口压力为17MPa，额定输送量为25t/h，最大输送量30t/h。每台炉炉顶设有两个煤泥给料口，布置在水冷分隔墙两侧，靠近炉膛中部，口径为Φ300耐热钢套管，出口设有一“十字形”分割架，用于分割煤泥。
2 煤泥掺烧中出现的问题
潘三电厂自从煤泥掺烧后，当负荷在80mw以下掺烧煤泥，多次出现爆燃的情况，给潘三电厂的安全生产带来较大的安全隐患，在高负荷大比例掺烧煤泥时，煤泥在炉内燃烧不完全造成堆积，在流化风量不足或者煤泥聚集较多的情况下是容易烧结成块，易引起床面流化不良，堵塞冷渣器进口，甚至造成炉内结焦的危险；同时掺烧煤泥后，潘三电厂的灰渣含碳量明显的上升，大约上升了2%-3%，大大降低了炉子的燃料利用率。
3 原因分析
潘三电厂煤泥给料口为“十字形”分隔架，分割力度不足，煤泥成较大团状进入炉内，由于135MW机组炉子高度有限，在煤泥下落的过程中，不能完全爆裂，存在煤泥在床面燃烧的情况，低负荷下炉子床温较低，二次风量扰动小，部分煤泥在床面不能及时燃烧，存在堆积现象，涨负荷时给煤量增加，炉内床温升高，二次风扰动剧烈，大量煤泥随之燃烧，而出现爆燃现象。负荷高时，煤泥掺烧量大，进入炉内的煤泥团数量增加，相对下落速度加快，煤泥爆裂过程缩短，同样存在煤泥在炉内堆积现象，易形成焦块。要解决该问题，首要解决的就是增加煤泥在炉内的均匀分布，降低煤泥在炉内堆积的机会，为了解决上述问题，同时为了增加煤泥掺烧比例，提高经济性，该厂进行了一系列技术改造，详见下一章节。
4 潘三电厂煤泥技术改造
4.1 在炉顶新开2个煤泥入料口，开孔处的水冷壁管做让管处理，煤泥入料口口径为Φ300，采用壁厚为10mm、材质为0Cr25Ni20的耐热钢套管。
4.2 在每个煤泥入料口增加“#字架”网，以便将煤泥分的更细更均匀，防止大的煤泥团进入炉内。
4.3 将原炉顶给料阀改为分配阀，可以对两个煤泥口进料，并且可以任意调节两个煤泥入口给料料，给料阀的改造如图1。
4.4 原炉顶煤泥给料管道保持不变，将给料器上原冲洗管拆除，改为煤泥给料管，管径为DN150，采用无缝钢管。
4.5 将原炉顶给料切换阀改为可中停方式，可任意调节开度，便于调节两侧煤泥给料量，取消原煤泥阀关闭跳膏体泵的联锁。
4.6 在新增的给料口上方，各增设一个温度测点，以便间接监视新增给料口是否进料、是否堵塞。
系统采用集中控制和就地手动控制方式。手动控制用于单台设备的检修和调试及其他特殊情况。正常运行时采用集中控制，控制室内设有切换开关、可切换系统的运行方式。所有粘稠物料运输系统的设备、设施、保护装置的信号均反映到控制室，控制室内的上位机可进行各种操作及各种显示。
5 改造后的效果分析
潘三电厂通过对炉顶煤泥给料阀的技术改造实现了煤泥的大比例掺烧，特别是在低负荷阶段，原来负荷80mw以下时，煤泥给料阀的开度仅能维持在25%，改造后基本可以维持在40%，掺烧比例大幅提升。详见表1：
表1
试验表明通过煤泥技改后，煤泥的掺烧比例大大提升，尤其是在低负荷下，煤泥投入量增加较多，比改造前掺烧量多增加1倍左右。改造前，煤泥最大比例掺烧单日消耗煤量1516吨，消耗煤泥1674吨，煤泥掺烧比例达到52.48%。#2炉煤泥落料口改造后，统计单日消耗煤量580吨，消耗煤泥1014吨，煤泥掺烧比例达到63.61%，效果非常可观。
6 改造后对主要锅炉的影响
6.1 对床温的影响（如表2）
表2
试验表明，随着负荷的增加，煤泥量在逐渐增大，而给煤量变化不大，低负荷时平均床温相差不大，负荷在90MW以上时，床温相差逐渐增大，较以前床温平均低10～30℃。主要是改造前高负荷时煤泥掺烧量有限，在负荷90MW以上时煤泥掺烧不再增加，此后给煤量大幅增加，对提高床温起到一定作用，而改造后在高负荷阶段仍能增加煤泥掺烧量，给煤量增加幅度不大，所以床温相对增加缓慢。
6.2 对炉内温度的影响（如表3）
表3
试验表明在负荷较低时，由于技改后煤泥掺烧量的大幅提升，增加了炉内物料量的密度，大量的细物料在炉膛中上部燃烧，所以炉膛出口烟气温度会出现一定程度的上涨，尤其是负荷在80-90mw左右时，炉内温度上涨较为明显能达到20-30℃，但当物料量达到一定程度后，炉内温度上涨就不是那么明显了，反而因大量投煤泥，在煤泥下落的过程中大量吸热，反而导致炉膛出口烟气温度一定程度的下降。 6.3 对引风机电流的影响（如表4）
表4
试验表明，煤泥掺烧量增大后，低负荷段引风机的电流变化不大，负荷高时引风机电流平均增加3～5A，主要原因烟气量与灰量增加导致引风机电流的上升。
6.4 对排烟温度的影响（如表4）
表4
试验表明，煤泥阀改造后的低负荷时排烟温度影响较大，平均上升10℃左右，高负荷时排烟温度变化不大，平均上升1～3℃。主要原因改造后低负荷时煤泥掺烧量大幅增加，导致尾部烟道的灰量大增，而使排烟温度上升幅度较为明显。排烟损失是影响锅炉效率的主要参数，排烟温度升高直接造成炉效下降煤耗升高，所以在日常掺烧煤泥的情况下，为控制排烟温度在允许范围内，每天锅炉的吹灰时间增加了近一倍。另外因灰量大增，还应加强低温巡视，防止低温空预器堵灰。
7 结论及存在问题
结论：（1）技改后煤泥的掺烧量大大提升，但并未出现原来在低负荷情况下掺烧所出现的爆燃问题，主要是因为技改后煤泥给料口增多，且在每个煤泥给料口均增加了“#字架”网，这样煤泥将会更均匀的进入炉内，避免原来均是大的煤泥团进入炉内的情况。（2）技改后随着煤泥掺烧比例的增加，床温出现了不同程度的下降，基本是煤泥掺烧比例越大，床温受影响越大。而炉内温度在低负荷阶段反而是技改后温度高，在高负荷阶段变化不明显。主要是由于低负荷段炉膛上部温度受物料密度的影响较大，掺烧煤泥后中上部物料量较大，故温度较高，当物料量达到一定程度后，炉内温度上涨就不是那么明显了，反而因大量的煤泥在下落的过程中吸热较多，导致炉膛出口烟气温度出现一定程度的下降。（3）大量的掺烧煤泥后，因煤泥内的水分和灰分造成整个锅炉的烟气量增加，导致引风机的电流增加。（4）掺烧煤泥对排烟温度的影响是明显的，煤泥掺烧量的大幅增加，导致烟气量大增，大量的烟气直接带来排烟温度的升高，而且是掺烧比例越大，温度上升越为明显，为控制排烟温度在允许范围内，每天锅炉吹灰时间增加了近一倍。
问题：（1）在改造结束后的试运行过程中，由于煤泥掺烧量加大，使底渣含碳量有所增加，也出现过因为给料阀开度不合适，引起同一给料阀两侧的煤泥量不均，造成新增给料口堵塞的情况，另外也出现过排渣口堵渣等问题。（2）由于脱硫使用的石灰石掺加在煤中，随着煤泥的掺烧量的增加，煤量相应减少，在大比例掺烧煤泥的时候，二氧化硫的排放波动也增大，尤其是在100MW负荷以上时，二氧化硫排放浓度波动尤为频繁。
作者简介：赵文涛（1983，3-），男，毕业于东北电力大学，现任职潘三电厂发电部运行值长。
关键词：循环流化床；煤泥掺烧；技术改造；问题浅析
1 设备状况介绍
潘三电厂安装2台DG440/13.8-Ⅱ8型CFB锅炉，是东方锅炉（集团）股份有限公司在消化吸收引进技术的基础上，自主开发，具有自主知识产权的第三代国产135～150MW等级的循环流化床锅炉。锅炉主要由一个膜式水冷壁炉膛，两台汽冷式旋风分离器和一个有汽冷包墙包覆的尾部竖井组成。炉膛与尾部竖井之间，布置有两台汽冷式旋风分离器，其下部各布置一台“J”阀回料器。锅炉采用前墙给煤后墙滚筒冷渣器排渣。
潘三电厂后期建设一套煤泥泵送系统，将潘三矿选煤过程中产生的煤泥泵送至锅炉内掺烧利用。选煤厂压滤后煤泥经转料皮带转运至煤泥棚，通过上料系统送至膏浆制备机内进行制备和除杂处理，大块煤泥被粉碎搓匀形成膏体状煤泥进入储料仓，储料仓内煤泥在仓底液压滑架的带动下保持均匀膏状特性。经过仓底布置的正压给料机进入膏体泵，在活塞缸的推动下煤泥经过管道输送至锅炉炉顶的给料器进入炉内燃烧。
煤泥系统配备二台膏体泵对应一台锅炉。单套泵送系统的最大出口压力为17MPa，额定输送量为25t/h，最大输送量30t/h。每台炉炉顶设有两个煤泥给料口，布置在水冷分隔墙两侧，靠近炉膛中部，口径为Φ300耐热钢套管，出口设有一“十字形”分割架，用于分割煤泥。
2 煤泥掺烧中出现的问题
潘三电厂自从煤泥掺烧后，当负荷在80mw以下掺烧煤泥，多次出现爆燃的情况，给潘三电厂的安全生产带来较大的安全隐患，在高负荷大比例掺烧煤泥时，煤泥在炉内燃烧不完全造成堆积，在流化风量不足或者煤泥聚集较多的情况下是容易烧结成块，易引起床面流化不良，堵塞冷渣器进口，甚至造成炉内结焦的危险；同时掺烧煤泥后，潘三电厂的灰渣含碳量明显的上升，大约上升了2%-3%，大大降低了炉子的燃料利用率。
3 原因分析
潘三电厂煤泥给料口为“十字形”分隔架，分割力度不足，煤泥成较大团状进入炉内，由于135MW机组炉子高度有限，在煤泥下落的过程中，不能完全爆裂，存在煤泥在床面燃烧的情况，低负荷下炉子床温较低，二次风量扰动小，部分煤泥在床面不能及时燃烧，存在堆积现象，涨负荷时给煤量增加，炉内床温升高，二次风扰动剧烈，大量煤泥随之燃烧，而出现爆燃现象。负荷高时，煤泥掺烧量大，进入炉内的煤泥团数量增加，相对下落速度加快，煤泥爆裂过程缩短，同样存在煤泥在炉内堆积现象，易形成焦块。要解决该问题，首要解决的就是增加煤泥在炉内的均匀分布，降低煤泥在炉内堆积的机会，为了解决上述问题，同时为了增加煤泥掺烧比例，提高经济性，该厂进行了一系列技术改造，详见下一章节。
4 潘三电厂煤泥技术改造
4.1 在炉顶新开2个煤泥入料口，开孔处的水冷壁管做让管处理，煤泥入料口口径为Φ300，采用壁厚为10mm、材质为0Cr25Ni20的耐热钢套管。
4.2 在每个煤泥入料口增加“#字架”网，以便将煤泥分的更细更均匀，防止大的煤泥团进入炉内。
4.3 将原炉顶给料阀改为分配阀，可以对两个煤泥口进料，并且可以任意调节两个煤泥入口给料料，给料阀的改造如图1。
4.4 原炉顶煤泥给料管道保持不变，将给料器上原冲洗管拆除，改为煤泥给料管，管径为DN150，采用无缝钢管。
4.5 将原炉顶给料切换阀改为可中停方式，可任意调节开度，便于调节两侧煤泥给料量，取消原煤泥阀关闭跳膏体泵的联锁。
4.6 在新增的给料口上方，各增设一个温度测点，以便间接监视新增给料口是否进料、是否堵塞。
系统采用集中控制和就地手动控制方式。手动控制用于单台设备的检修和调试及其他特殊情况。正常运行时采用集中控制，控制室内设有切换开关、可切换系统的运行方式。所有粘稠物料运输系统的设备、设施、保护装置的信号均反映到控制室，控制室内的上位机可进行各种操作及各种显示。
5 改造后的效果分析
潘三电厂通过对炉顶煤泥给料阀的技术改造实现了煤泥的大比例掺烧，特别是在低负荷阶段，原来负荷80mw以下时，煤泥给料阀的开度仅能维持在25%，改造后基本可以维持在40%，掺烧比例大幅提升。详见表1：
表1
试验表明通过煤泥技改后，煤泥的掺烧比例大大提升，尤其是在低负荷下，煤泥投入量增加较多，比改造前掺烧量多增加1倍左右。改造前，煤泥最大比例掺烧单日消耗煤量1516吨，消耗煤泥1674吨，煤泥掺烧比例达到52.48%。#2炉煤泥落料口改造后，统计单日消耗煤量580吨，消耗煤泥1014吨，煤泥掺烧比例达到63.61%，效果非常可观。
6 改造后对主要锅炉的影响
6.1 对床温的影响（如表2）
表2
试验表明，随着负荷的增加，煤泥量在逐渐增大，而给煤量变化不大，低负荷时平均床温相差不大，负荷在90MW以上时，床温相差逐渐增大，较以前床温平均低10～30℃。主要是改造前高负荷时煤泥掺烧量有限，在负荷90MW以上时煤泥掺烧不再增加，此后给煤量大幅增加，对提高床温起到一定作用，而改造后在高负荷阶段仍能增加煤泥掺烧量，给煤量增加幅度不大，所以床温相对增加缓慢。
6.2 对炉内温度的影响（如表3）
表3
试验表明在负荷较低时，由于技改后煤泥掺烧量的大幅提升，增加了炉内物料量的密度，大量的细物料在炉膛中上部燃烧，所以炉膛出口烟气温度会出现一定程度的上涨，尤其是负荷在80-90mw左右时，炉内温度上涨较为明显能达到20-30℃，但当物料量达到一定程度后，炉内温度上涨就不是那么明显了，反而因大量投煤泥，在煤泥下落的过程中大量吸热，反而导致炉膛出口烟气温度一定程度的下降。 6.3 对引风机电流的影响（如表4）
表4
试验表明，煤泥掺烧量增大后，低负荷段引风机的电流变化不大，负荷高时引风机电流平均增加3～5A，主要原因烟气量与灰量增加导致引风机电流的上升。
6.4 对排烟温度的影响（如表4）
表4
试验表明，煤泥阀改造后的低负荷时排烟温度影响较大，平均上升10℃左右，高负荷时排烟温度变化不大，平均上升1～3℃。主要原因改造后低负荷时煤泥掺烧量大幅增加，导致尾部烟道的灰量大增，而使排烟温度上升幅度较为明显。排烟损失是影响锅炉效率的主要参数，排烟温度升高直接造成炉效下降煤耗升高，所以在日常掺烧煤泥的情况下，为控制排烟温度在允许范围内，每天锅炉的吹灰时间增加了近一倍。另外因灰量大增，还应加强低温巡视，防止低温空预器堵灰。
7 结论及存在问题
结论：（1）技改后煤泥的掺烧量大大提升，但并未出现原来在低负荷情况下掺烧所出现的爆燃问题，主要是因为技改后煤泥给料口增多，且在每个煤泥给料口均增加了“#字架”网，这样煤泥将会更均匀的进入炉内，避免原来均是大的煤泥团进入炉内的情况。（2）技改后随着煤泥掺烧比例的增加，床温出现了不同程度的下降，基本是煤泥掺烧比例越大，床温受影响越大。而炉内温度在低负荷阶段反而是技改后温度高，在高负荷阶段变化不明显。主要是由于低负荷段炉膛上部温度受物料密度的影响较大，掺烧煤泥后中上部物料量较大，故温度较高，当物料量达到一定程度后，炉内温度上涨就不是那么明显了，反而因大量的煤泥在下落的过程中吸热较多，导致炉膛出口烟气温度出现一定程度的下降。（3）大量的掺烧煤泥后，因煤泥内的水分和灰分造成整个锅炉的烟气量增加，导致引风机的电流增加。（4）掺烧煤泥对排烟温度的影响是明显的，煤泥掺烧量的大幅增加，导致烟气量大增，大量的烟气直接带来排烟温度的升高，而且是掺烧比例越大，温度上升越为明显，为控制排烟温度在允许范围内，每天锅炉吹灰时间增加了近一倍。
问题：（1）在改造结束后的试运行过程中，由于煤泥掺烧量加大，使底渣含碳量有所增加，也出现过因为给料阀开度不合适，引起同一给料阀两侧的煤泥量不均，造成新增给料口堵塞的情况，另外也出现过排渣口堵渣等问题。（2）由于脱硫使用的石灰石掺加在煤中，随着煤泥的掺烧量的增加，煤量相应减少，在大比例掺烧煤泥的时候，二氧化硫的排放波动也增大，尤其是在100MW负荷以上时，二氧化硫排放浓度波动尤为频繁。
作者简介：赵文涛（1983，3-），男，毕业于东北电力大学，现任职潘三电厂发电部运行值长。