刘恩生
华电国际技术服务分公司 山东 济南 250014）
摘 要：为适应形势变化，燃煤电厂一般采用混煤掺配掺烧降低燃煤综合单价，提高经济效益。本文对一起因煤质掺配问题导致锅炉结焦引起炉膛压力变化而机组跳闸的事件进行了分析，对火电厂锅炉燃煤掺配掺烧原则和技术进行了阐述和分析，提出了掺配掺烧改进建议和意见。
关键词：结焦；灰熔点；掺配掺烧；运行
0 引言
目前，火力燃煤发电厂普遍面临着利用小时数下降、盈利压力不断加大的严峻形势。煤炭作为生产成本费用的主要构成部分，掺烧偏离设计煤质而价格较低的煤种势在必行。通过科学合理掺烧不同煤种，可有效降低发电成本，提高发电效益。但如果掺配掺烧工作不细致，容易出现锅炉结焦结渣、磨损加剧、经济性下降等问题，甚至出现落焦灭火、磨损泄漏等不安全事件。
1.某不安全事件的过程与检查情况
某锅炉于1996年投产，锅炉型号为SG1025/18.3-M833，亚临界、单汽包、一次中间再热、控制循环、固态排渣煤粉炉，呈∏型露天布置，设计煤种为山西晋中贫煤。
锅炉采用中间储仓式钢球磨(四台)制粉系统，热风送粉，四角切圆燃烧，摆动式煤粉喷口。喷口高度方向分四层布置，另外布置两层三次风空气喷口，位置在煤粉喷口上方。每角燃烧器布置16层喷口，一次风喷口由下至上分别为第3、5、9、11层。
发生异常前，机组负荷249MW,主汽压16.51 MPa,主汽温537℃，送、引风机均投自动，未进行一、二次风、给粉机、制粉系统等与炉膛压力有关的操作，各运行参数均正常。炉膛负压负24帕。炉膛冒正压，最高正412帕,瞬间又快速降低。炉膛压力低导致机组跳闸。
检查发现捞渣机内有大量的灰渣，从捞出的渣样看有部分落焦松软，呈黄红色，部分落焦较硬，呈淡黄绿色。从炉内检查，发现上层喷口附近水冷壁有焦，周围水冷壁存在结焦渣的痕迹。5、9、11层给粉机跳闸逻辑设计为单个火检发无火信号时，跳闸相应给粉机、切断相应火嘴。炉膛发生掉焦过程中，5、9、11层有10个火检相继发无火信号，10个喷口相继被切断燃料、灭火，与之前炉膛负压持续下降现象相吻合。锅炉跳闸之前，送、引、一次风机指令与反馈跟踪正常，各风机电流、风压、挡板开度均无异常变化，排除风烟系统不平衡引发的炉膛压力异常变化。取样化验，煤粉细度满足设计和控制要求，排除煤粉细度不达标导致的燃烧不稳因素。
水冷壁上有明显的结焦痕迹，形成的焦渣为松散型，脱落渣块落入渣斗，瞬间起大量水蒸汽和部分可燃气体爆燃叠加，破坏了炉膛压力的动态平衡,瞬间引发炉膛压力升高至412帕。掉渣及其形成的大量水汽对炉膛燃烧造成扰动，并且遮挡了部分火检探头，5、9、11层火检探头没有检测到火焰信号，对应的给粉机就被切掉退出运行，炉膛压力开始快速下降。3秒钟内累计有10个火检失去，对应给粉机被切掉，炉膛压力快速降低，压力变化超过允许值引起机组跳闸。
2.煤质相关分析
分析煤质变化是导致结焦的主要原因，设计入炉煤质灰熔点为1450℃，检测入炉煤综合样灰熔点为1185℃。
入炉煤中掺有较多的高挥发分的烟煤或褐煤，当日入炉煤质固定碳在56-59.5%之间，高于设计贫煤的指标（53.63%）；炉渣呈灰黑色、粘性很大，明显带有高挥发分烟煤或褐煤的特征；低氮燃烧调整试验时NOx指标能降到350mg/Nm3以下，而无烟煤和贫煤基本不可能降低到这个程度，由此可以推断入炉煤中含有高挥发分的烟煤或褐煤；现场部分落焦松软，呈黄红色，符合高挥发分烟煤或褐煤结焦特征；部分落焦较硬，呈淡黄绿色，符合低挥发分无烟煤的结焦特征。
根据上述分析，可以推断入炉煤质不是单一的贫煤，而是由无烟煤与高挥发分的烟煤或褐煤掺配而成的混煤。这些煤被当作贫煤参与掺烧，使高挥发份煤种的比例在混煤中大大提高。烟煤与褐煤的灰熔点较无烟煤低，易导致锅炉结焦。
3.燃煤掺烧原则与改进
从暴露主要问题看，煤质掺烧过于粗放，来煤控制不严，新来煤种成分未认真分析，对煤种成分不掌握，指标不清楚，燃用煤种掺有烟煤或褐煤，事件发生时对应燃煤的灰熔点低于该锅炉设计煤质要求，引起锅炉比较严重的结焦。可见，燃煤掺配掺烧是一项系统工程，对掺配掺烧应树立全单位一盘棋的概念，加强日常管理，建立健全掺配掺烧管理制度和奖惩办法，燃料采购、燃料监督、运行和检修部门各司其职，使激励有效、压力到位的掺配掺烧绩效考核体系充分发挥作用。掺配掺烧既要确定原则，明确基本的发热量、硫份、灰熔点等主要指标，又要不断结合实际情况进行调整，细化掺配掺烧方案，协调解决过程中的问题，确保达到安全性、经济性共同提高的目的。
掺配掺烧首先考虑保证燃煤热值，通过优、中、劣质煤的燃煤掺配，以满足锅炉燃烧热量的要求。其次，考虑燃煤挥发份掺配应符合要求，各煤种发热量有高有低，低挥发份煤在锅炉低负荷燃烧时，可能导致机组灭火，应保证不出现局部挥发份过低的情况。硫份掺配目的在于使烟气中的含硫量相对稳定、均匀，控制进入脱硫系统设计允许的烟气二氧化硫含量以内，确保不发生环保指标超过排放标准异常事件。掺配还要考虑水分的均匀，避免局部水分过大，引起输煤系统堵塞。灰熔点方面，高低灰熔点的不同来煤合理掺配均匀，调整入炉煤灰熔点在设计值以上，防止局部严重结焦。
考虑到计算估算中的偏差及其它不可控因素，掺烧上煤必须留一定的富裕度。制粉系统进行计划消缺时，对同层对侧的制粉系统全上优质煤，或者采取增大优质煤掺配比例的方式，保证燃烧稳定。依据每天负荷曲线，摸索上网负荷规律，按照测定的时间，进行原煤仓煤位规定，确保上煤在预定的时间参与燃烧，以满足安全、经济及上网负荷需求。
运行措施应根据机组运行情况、电网调度要求、来煤结构变化不断做出适应性调整。运行人员应熟悉入炉煤煤质情况，加强沟通，及时了解入炉煤煤质情况，根据煤质变化及时调整燃烧。锅炉燃用热值较高、挥发分较低煤种时，应注意维持磨煤机带合适出力。负荷低及磨煤机投停粉管时，控制好投停进度，以保证粉管适当煤粉浓度和足够抗扰动能力。锅炉燃用发热量较低、挥发分也较低的劣质煤时，单台磨煤机出力应适当限制，以保证煤粉细度。机组减负荷时，若煤质较差或燃烧不好，应提前确认燃油压力，做好投油准备。制粉系统投、停半侧时，应根据总燃料量综合分析锅炉燃烧情况，尽量在高负荷阶段进行操作。若煤质确实较差，投停单侧造成炉内燃烧扰动可能引起锅炉灭火，应提前投入运行磨所在层的油枪稳定燃烧。运行中如出现燃烧不稳现象（炉膛负压波动大、汽包水位波动大或火检频闪），应及时投油助燃，并采取其他强化燃烧措施。
第一次新采购的煤种除需要进行水分、热值、工业分析、硫分等常规测定外，还需要进行煤样的灰熔融性测定和元素分析，把灰熔点做为燃煤采购的考核指标，把灰熔点做为入炉煤掺配的重要依据之一。除进行煤质的全面化验分析外，还应制定专门的试烧方案进行试烧合格，经过全面化验和掺烧试验，确认煤炭各项指标符合锅炉燃烧时，方可进行掺烧。
参考文献
[1] 苏世革 燃煤锅炉掺配掺烧原则及燃烧调整措施，华电技术[J]，2013.04，26-28
[2] 姚红英 锅炉宽煤种配煤掺烧及燃烧调整措施，电力通用机械[J]， 2012.04，78-82，
[3] 蔡志荣 350MW机组锅炉配煤燃烧机燃烧调整，电力技术[J]，2009.03，36-40
作者简介：
刘恩生(1976年1月)，男，硕士，高级工程师，单位：华电国际技术服务分公司，通讯地址：山东济南市经十路14800号华电大楼，250014。从事电厂技术研究技术服务工作。电话：18753176819