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摘要：国电电力大连庄河发电有限责任公司结合HG-1950/25.4-YM3型锅炉的特性，在原设计煤种发热量为5070KJ/KG烟煤的基础上进行了以燃烧发热量3100KJ/KG的褐煤为主的掺烧褐煤试验，进而进行了低负荷情况下全烧褐煤试验，取得了成功，本文介绍了褐煤掺烧的技术措施；讨论了褐煤掺烧技术应用中所面临的问题，并提出了掺烧褐煤的建议。
关键词：HG-1950/25.4-YM3 型锅炉；褐煤掺烧；热力性能
0、引言
随着电力工业的迅速发展， 如何有效利用煤炭资源、降低发电成本、节能减排、提高企业竞争力，成为发电企业研究的重要课题。褐煤储量大，开发潜力巨大，具有重要的应用价值。为此，结合当前锅炉运行特性，进行大比例燃用褐煤、低负荷全烧褐煤的试验研究， 从而达到提高机组整体安全性与经济性、降低企业发电成本的目的。
1 锅炉设备概况
国电电力大连庄河发电有限责任公司（以下简称庄河电厂）2台锅炉锅炉选用哈尔滨锅炉厂与三井巴布科克能源MITSUI BABCOCK公司合作设计、制造的600MW超临界本生（Benson）直流锅炉，型号：HG-1950/25.4-YM3。制粉系统为中速磨正压直吹式，每台炉配6 台ZGM113G 型中速磨煤机，设计燃用设计煤种双鸭山东荣三矿烟煤烟煤，并掺烧双鸭山混煤。
2 庄河电厂燃用褐煤燃烧特性分析
庄河电厂掺烧的主要是霍林河和平庄褐煤。这两种褐煤水分高、挥发分高、热值低、灰分较低，易自燃，不易结焦。干燥无灰基挥发分高达40%以上，有利于着火，但也容易造成火嘴烧坏、结焦等问题；水分高，不利于煤粉着火，而且水分进入炉膛后需要吸收汽化潜热变成蒸汽这样一方面燃烧不稳，另一方面机组加负荷时增加给煤量后热负荷增加出现滞后，锅炉热惯性增大；为增加磨煤机出力，导致煤粉细度较大，燃尽性较差，燃烧效率略微降低， 易造成燃烧损失；由于褐煤热值低，水分在40%以上， 原制粉系统设计的热风参数不能满足新运行工况的要求，磨煤机干燥出力将大幅度降低，直接影响锅炉出力。
3 褐煤掺烧方式及燃烧调整
褐煤掺烧，首先应保证锅炉稳燃、防结焦和提高制粉系统干燥出力等，然后考虑提高机组出力和效率等问题。由于掺烧的两种褐煤具有挥发分高、水分高、灰分低等特点，要使煤粉稳定着火，应在一次风喷口出口附近区域形成局部高温、高煤粉浓度和高氧浓度的“三高区”；使煤粉稳定燃烧，必须保持较高的炉膛温度及良好的炉内空气动力场。影响煤粉燃尽的主要因素是炉膛火焰充满程度、煤粉细度及煤粉停留时间，因此需要调节二次风的旋流强度，提高炉内扰流强度，选择合适的煤粉细度。（1） 首先，磨制褐煤的磨煤机一次风量维持在90～110km3/h，使一次风速为40 m/s；管道内的风粉气流要保持合理的流速， 既防止一次风管被堵和喷燃器口烧坏，又兼顾煤粉及时着火，不滞后；煤粉细度调整到27%～35%；炉膛出口氧量保证在3%～6%。（2） 掺烧褐煤的一次风喷内二次风开度比设计煤种大10%，燃尽辅助风门开度为35%左右；燃烧器的煤粉分配均匀， 运行中通过调节磨煤机出口煤粉分配器开度，炉膛热量均匀，均匀配风，保持合适的二次风箱与炉膛差压不低于0.5 kPa。燃烧器喷外二次风开度保证不低于55%，燃料和空气要混合良好，避免局部高温和局部还原性气氛。（3） 经计算，制粉系统露点温度为47～48.5 ℃。磨煤机出口温度必须高于或等于露点温度， 避免煤粉粘接在煤仓壁上发生自燃和爆炸。燃用褐煤磨煤机运行过程中出口温度不超过60 ℃，防止磨煤机自燃和爆炸。磨煤机组出口温度跳闸值修改为80 ℃。
4 掺烧褐煤应注意的问题
4.1 制粉系统的检查与维护
因褐煤水分大，干燥出力受到限制，单台燃用褐煤磨煤机出力太大（超过55 t/h时），易造成堵磨和堵管现象，因此磨制褐煤的磨煤机要保持较高风速、较高的一次风压。一次风机易进入失速区而失速；各转机电耗增加，厂用电率略微升高，较燃用烟煤厂用电升高0.35%，一次风速提高后，制粉系统的管道磨损加剧，为此利用停机、停磨机会对发现有磨损部位及时进行更换或补焊。
4.2 掺烧褐煤比例控制
在取得以上褐煤掺烧经验的基础上，我们又积极探索，增加褐煤的掺配比例，由于锅炉是根据双鸭山烟煤设计的， 炉膛高度偏小，如果全部燃用褐煤，其燃尽时间不足，而且低负荷燃烧很难稳定，但是，我们燃用的乌拉盖褐煤具有挥发分高、灰分低的特点，该煤种易着火、同时管道磨损小，所以我们逐渐加大掺烧褐煤比例。2013年3月我们利用机组检修的机会对dcs燃料控制系统逻辑进行了修改，锅炉燃用的煤种允许热值在逻辑中得到放宽，克服了燃用褐煤期间，机组负荷响应速度慢的问题；2013年4月，我们利用低负荷期间成功进行了四台褐煤磨煤机带300MW负荷的试验，5月份15日，成功的进行了四台褐煤、两台烟煤满负荷运行的试验；机组运行稳定，这样我们能够保证掺烧率始终大于60%以上。在此基础上，我们又根据电网负荷预测采用分时配煤方案，进行了五台褐煤带430 MW负荷的试验，五台褐煤、一台烟煤带590 MW负荷的试验，都取得了成功，褐煤掺烧比例逐渐加大，低负荷阶段430MW以下实现全烧褐煤。
4.3 磨煤机出口温度的控制
在燃用褐煤的情况下， 锅炉的排烟温度略有升高， 因为在负荷相同时给煤量超出设计煤种的给煤量，造成了烟气量的增大，所以排烟温度升高，锅炉效率下降。为了进一步验证燃用该煤种对锅炉效率的影响，2013年8月 对2号炉进行了性能对比试验，在300 MW 分别对燃用100%烟煤及100%褐煤的情况进行对比，结果是褐煤排烟温度比全部燃用烟煤高出5.65 ℃，锅炉效率下降0.6%。为此，针对褐煤，适当提高磨煤机出口温度，增加氧量，试验取得了良好的效果。经测试， 飞灰可燃物下降了0.2%， 锅炉效率提高了0.05%。掺烧褐煤时， 磨煤机出口温度不宜低于48℃。
4.4 锅炉运行工况的观察与调整
低负荷时，由于采用全部燃烧褐煤，炉膛内燃烧状况不够稳定， 时常发生个别燃烧器检验不到火焰的现象， 因此在掺烧褐煤时必须加强对锅炉工况的监视，及时调整运行参数，必要时立即采取措施并减少个别磨煤机煤量的措施；提高制粉系统出力后带来一次风压升高，在同样的一次风流量的情况下，一次风压提高后，风机极易进入失速区而失速，处理失速过程中，极易造成锅炉灭火，针对这一现象，我们一方面制定了严格的预防一次风机失速和处理一次风机失速的措施；另一方面，我们着手技术改造，我们准备采用改造风机、空预器反转、提高一次风温等措施进行改造。
5 结束语
在试验基础上，通过合理地掺烧褐煤，确保了机组的安全稳定运行，降低了发电成本。仅2013年国电电力大连庄河发电有限责任公司，燃用褐煤200多万吨，节约燃料成本9000多万元；因而，研究褐煤掺烧技术对缓解煤炭供应紧张状况、降低企业发电成本、促进经济发展具有重要意义。
参考文献：
[1] 邱亚林，杨丽，俞炳丰.云南地区劣质褐煤燃烧技术[J].能源技术，2006（2）：83-84.
[2] 吴景信，陈海耿，马金凤，等.200 MW 机组锅炉制粉系统掺混热炉烟技术改造可行性研究[J].中国电力，2006（3）：22-24.
作者：陈铁锋（1973.4-），男，辽宁省铁岭人，沈阳电力高等专科学校集控运行专业，高级工程师职称。现任国电电力大连庄河发电有限责任公司运行部主任
周丽宏 （1975.6-）。女，辽宁省抚顺人，东北电力大学，电力系统自动化专业，工程师
关键词：HG-1950/25.4-YM3 型锅炉；褐煤掺烧；热力性能
0、引言
随着电力工业的迅速发展， 如何有效利用煤炭资源、降低发电成本、节能减排、提高企业竞争力，成为发电企业研究的重要课题。褐煤储量大，开发潜力巨大，具有重要的应用价值。为此，结合当前锅炉运行特性，进行大比例燃用褐煤、低负荷全烧褐煤的试验研究， 从而达到提高机组整体安全性与经济性、降低企业发电成本的目的。
1 锅炉设备概况
国电电力大连庄河发电有限责任公司（以下简称庄河电厂）2台锅炉锅炉选用哈尔滨锅炉厂与三井巴布科克能源MITSUI BABCOCK公司合作设计、制造的600MW超临界本生（Benson）直流锅炉，型号：HG-1950/25.4-YM3。制粉系统为中速磨正压直吹式，每台炉配6 台ZGM113G 型中速磨煤机，设计燃用设计煤种双鸭山东荣三矿烟煤烟煤，并掺烧双鸭山混煤。
2 庄河电厂燃用褐煤燃烧特性分析
庄河电厂掺烧的主要是霍林河和平庄褐煤。这两种褐煤水分高、挥发分高、热值低、灰分较低，易自燃，不易结焦。干燥无灰基挥发分高达40%以上，有利于着火，但也容易造成火嘴烧坏、结焦等问题；水分高，不利于煤粉着火，而且水分进入炉膛后需要吸收汽化潜热变成蒸汽这样一方面燃烧不稳，另一方面机组加负荷时增加给煤量后热负荷增加出现滞后，锅炉热惯性增大；为增加磨煤机出力，导致煤粉细度较大，燃尽性较差，燃烧效率略微降低， 易造成燃烧损失；由于褐煤热值低，水分在40%以上， 原制粉系统设计的热风参数不能满足新运行工况的要求，磨煤机干燥出力将大幅度降低，直接影响锅炉出力。
3 褐煤掺烧方式及燃烧调整
褐煤掺烧，首先应保证锅炉稳燃、防结焦和提高制粉系统干燥出力等，然后考虑提高机组出力和效率等问题。由于掺烧的两种褐煤具有挥发分高、水分高、灰分低等特点，要使煤粉稳定着火，应在一次风喷口出口附近区域形成局部高温、高煤粉浓度和高氧浓度的“三高区”；使煤粉稳定燃烧，必须保持较高的炉膛温度及良好的炉内空气动力场。影响煤粉燃尽的主要因素是炉膛火焰充满程度、煤粉细度及煤粉停留时间，因此需要调节二次风的旋流强度，提高炉内扰流强度，选择合适的煤粉细度。（1） 首先，磨制褐煤的磨煤机一次风量维持在90～110km3/h，使一次风速为40 m/s；管道内的风粉气流要保持合理的流速， 既防止一次风管被堵和喷燃器口烧坏，又兼顾煤粉及时着火，不滞后；煤粉细度调整到27%～35%；炉膛出口氧量保证在3%～6%。（2） 掺烧褐煤的一次风喷内二次风开度比设计煤种大10%，燃尽辅助风门开度为35%左右；燃烧器的煤粉分配均匀， 运行中通过调节磨煤机出口煤粉分配器开度，炉膛热量均匀，均匀配风，保持合适的二次风箱与炉膛差压不低于0.5 kPa。燃烧器喷外二次风开度保证不低于55%，燃料和空气要混合良好，避免局部高温和局部还原性气氛。（3） 经计算，制粉系统露点温度为47～48.5 ℃。磨煤机出口温度必须高于或等于露点温度， 避免煤粉粘接在煤仓壁上发生自燃和爆炸。燃用褐煤磨煤机运行过程中出口温度不超过60 ℃，防止磨煤机自燃和爆炸。磨煤机组出口温度跳闸值修改为80 ℃。
4 掺烧褐煤应注意的问题
4.1 制粉系统的检查与维护
因褐煤水分大，干燥出力受到限制，单台燃用褐煤磨煤机出力太大（超过55 t/h时），易造成堵磨和堵管现象，因此磨制褐煤的磨煤机要保持较高风速、较高的一次风压。一次风机易进入失速区而失速；各转机电耗增加，厂用电率略微升高，较燃用烟煤厂用电升高0.35%，一次风速提高后，制粉系统的管道磨损加剧，为此利用停机、停磨机会对发现有磨损部位及时进行更换或补焊。
4.2 掺烧褐煤比例控制
在取得以上褐煤掺烧经验的基础上，我们又积极探索，增加褐煤的掺配比例，由于锅炉是根据双鸭山烟煤设计的， 炉膛高度偏小，如果全部燃用褐煤，其燃尽时间不足，而且低负荷燃烧很难稳定，但是，我们燃用的乌拉盖褐煤具有挥发分高、灰分低的特点，该煤种易着火、同时管道磨损小，所以我们逐渐加大掺烧褐煤比例。2013年3月我们利用机组检修的机会对dcs燃料控制系统逻辑进行了修改，锅炉燃用的煤种允许热值在逻辑中得到放宽，克服了燃用褐煤期间，机组负荷响应速度慢的问题；2013年4月，我们利用低负荷期间成功进行了四台褐煤磨煤机带300MW负荷的试验，5月份15日，成功的进行了四台褐煤、两台烟煤满负荷运行的试验；机组运行稳定，这样我们能够保证掺烧率始终大于60%以上。在此基础上，我们又根据电网负荷预测采用分时配煤方案，进行了五台褐煤带430 MW负荷的试验，五台褐煤、一台烟煤带590 MW负荷的试验，都取得了成功，褐煤掺烧比例逐渐加大，低负荷阶段430MW以下实现全烧褐煤。
4.3 磨煤机出口温度的控制
在燃用褐煤的情况下， 锅炉的排烟温度略有升高， 因为在负荷相同时给煤量超出设计煤种的给煤量，造成了烟气量的增大，所以排烟温度升高，锅炉效率下降。为了进一步验证燃用该煤种对锅炉效率的影响，2013年8月 对2号炉进行了性能对比试验，在300 MW 分别对燃用100%烟煤及100%褐煤的情况进行对比，结果是褐煤排烟温度比全部燃用烟煤高出5.65 ℃，锅炉效率下降0.6%。为此，针对褐煤，适当提高磨煤机出口温度，增加氧量，试验取得了良好的效果。经测试， 飞灰可燃物下降了0.2%， 锅炉效率提高了0.05%。掺烧褐煤时， 磨煤机出口温度不宜低于48℃。
4.4 锅炉运行工况的观察与调整
低负荷时，由于采用全部燃烧褐煤，炉膛内燃烧状况不够稳定， 时常发生个别燃烧器检验不到火焰的现象， 因此在掺烧褐煤时必须加强对锅炉工况的监视，及时调整运行参数，必要时立即采取措施并减少个别磨煤机煤量的措施；提高制粉系统出力后带来一次风压升高，在同样的一次风流量的情况下，一次风压提高后，风机极易进入失速区而失速，处理失速过程中，极易造成锅炉灭火，针对这一现象，我们一方面制定了严格的预防一次风机失速和处理一次风机失速的措施；另一方面，我们着手技术改造，我们准备采用改造风机、空预器反转、提高一次风温等措施进行改造。
5 结束语
在试验基础上，通过合理地掺烧褐煤，确保了机组的安全稳定运行，降低了发电成本。仅2013年国电电力大连庄河发电有限责任公司，燃用褐煤200多万吨，节约燃料成本9000多万元；因而，研究褐煤掺烧技术对缓解煤炭供应紧张状况、降低企业发电成本、促进经济发展具有重要意义。
参考文献：
[1] 邱亚林，杨丽，俞炳丰.云南地区劣质褐煤燃烧技术[J].能源技术，2006（2）：83-84.
[2] 吴景信，陈海耿，马金凤，等.200 MW 机组锅炉制粉系统掺混热炉烟技术改造可行性研究[J].中国电力，2006（3）：22-24.
作者：陈铁锋（1973.4-），男，辽宁省铁岭人，沈阳电力高等专科学校集控运行专业，高级工程师职称。现任国电电力大连庄河发电有限责任公司运行部主任
周丽宏 （1975.6-）。女，辽宁省抚顺人，东北电力大学，电力系统自动化专业，工程师