广西华银铝业有限公司 广西百色 533700
摘要：本文通过工业试验，找到了锅炉掺烧烟煤时的正确配风方法，使飞灰可燃物大幅降低，找到了烟煤与褐煤煤混合燃烧时的稳燃和燃烬方法，提出了烟煤与褐煤混合燃烧时应注意的事项和应采取的措施。
关键词：燃煤锅炉；掺烧烟煤；燃烧优化；调整试验
引言：本单位5台锅炉是CG-220/9.81-M22，一炉配2台滚筒式钢球磨煤机，中间储仓式煤粉炉，采用乏气送粉，双层层火嘴布置。锅炉大切圆直径792mm，小切圆直径542mm，旋转方向均为逆时针。整组燃烧器采用"二一二一二、二一二一二三三"布置配风方式，制粉送料系统研磨采用钢球式研磨中间储仓式采用热风系统送料制粉系统，配10台DTM320/470型钢球磨煤机，设计煤种为贵州烟煤和本地褐煤混煤，混合比例1∶1。由于煤炭供应的变化，许多火电厂用煤较设计煤种有较大差别，而且电煤价格不断上涨，使电力企业的发电成本不断上升。因此，提高机组效率，节能降耗就成为电厂的一项重要工作。由于电厂只能根据市场情况购煤，从而使锅炉的燃烧用煤经常变化，一旦调整跟不上煤质的变化，就会导致燃烧不稳，飞灰可燃物含量上升，威胁机组安全、经济运行。
一、燃煤煤质变化所产生的问题
由于对入厂煤监督不严，入炉煤煤质较差，煤的可燃物含量较低。为降低排烟热损失，采取了一些措施降低炉内氧量，在保持灰渣可燃物不变的同时，使排烟热损失降低，有效提高了锅炉效率。后来该公司加强了对入厂煤的监督检验，使煤质有很大改善。煤质变好带来了一些新问题，当入炉煤含碳量过高时，如仍按过去燃用劣质煤的燃烧方法，会造成品的煤粉由于燃烧不完全，飞灰尘等可燃物大幅程度上升，导致锅炉效率严重下降，影响机组的经济性。由于市场的影响，为节约生产成本，公司入厂煤种显多样化，有进口褐煤、北方烟煤、云南褐煤等等，为解决此问题，决定进行对锅炉进行燃烧优化调整试验，通过试验，找到在保证燃烧的前提下，有效降低飞灰可燃物的办法。
二、掺烧烟煤的燃烧优化调整试验
为了解煤质变化对锅炉效率的影响，并找到提高锅炉效率的有效途径，进行了一个阶段的试验。
试验参照《电站锅炉性能试验规程》GB1018488进行。试验数据处理原则是：按反平衡法进行锅炉的热效率计算，排烟温度是将进风温度统一修正到进风温度为30℃时的排烟温度值。
2.1第1阶段的试验
2.1.1试验目的、方法及结果
通过第1阶段试验得到的试验数据，为改进锅炉燃烧、提高锅炉效率找到方向。在锅炉带
140t/h负荷进行锅炉效率试验，每种掺烧北方烟煤的比例做1次。试验结果见表1。
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2.1.2试验结果分析
上次大修前、后，锅炉未做热效率试验，所以不便纵向比较。故将上次大修后做的最低负荷(140t/h)试验与本次试验结果相比。上次大修后，锅炉热效率为89.51%，本次试验的热效率平均值为88.75%。考虑到140t/h和180t/h负荷相比，锅炉效率会有所降低，可以认为锅炉效率变化不大。按现有的配风方式，锅炉带140t/h负荷，省煤器前氧量从5.1%增到5.8%时，风量越大锅炉效率越高。具体讲，此时q2从8.37%增至8.75%，增加0.28%，但q4却从2.60%降至1.32%，降低了1.28%。综合q2、q4这2个因素使锅炉热损失减少1个百分点，相应使锅炉效率增加1个百分点。看来在此煤种和负荷下，保持稍高的炉内氧量是较为有利的。另外，从第1阶段试验中还可发现，q4大小不仅取决于飞灰可燃物含量，当炉渣可燃物含量变化较大时，也会对q4产生较大影响，因此应该象化验飞灰可燃物含量一样经常化验炉渣可燃物含量，以对锅炉效率的变化做更全面的监督。
三、混煤燃烧时应注意的问题
从掺烧北方烟煤燃烧的情况看，主要存在稳燃和燃烬问题。因此，要针对锅炉燃烧的2点不足采取措施，以提高炉内燃烧的稳定性和煤粉燃烬程度。
3.1北方烟煤、褐煤的混合要均匀
从工业分析的结果来看，北方煤属于挥发分较低烟煤，而锅炉设计混煤的挥发分较高（70%）。在混合燃烧过程中，由于进入炉膛前掺混不均，或者说，当进入炉膛内的混合煤粉中含北方烟煤的比例突然大量增加时，由于烟煤着火较困难，炉内立即出现燃烧不稳，火焰亮度变暗。因此，要保证进入炉膛的煤粉均匀且符合所要求的烟煤与褐煤的混合比例，就必须在加煤时，对原煤进行合理的掺混。经磨煤机磨出的煤粉应符合要求，在煤粉仓内就不会形成北方烟煤的分层，就不会发生煤粉进入炉膛时的不均匀。
3.2降低煤粉细度
煤粉细度的选定主要依据燃煤的挥发分，挥发分高的煤，着火性能好，煤粉可以较粗；挥发分低的煤，着火性能较差，煤粉要求较细。煤粉细度的降低增大了煤粉的比表面积，使得挥发分容易释放和燃烧，也使得单位质量的煤粉与氧气的接触面增加，有利于碳和氧的化学反应。当掺混的烟煤比例增大时，制出的煤粉颗粒开始变粗，其原因是北方烟煤硬度较大，不易磨碎，从而使混煤的煤粉变粗，不易着火。
3.3合理配风
降低煤粉细度虽然可以降低飞灰可燃物含量，但同时会使制粉电耗增加。如果能够合理配风，则有可能在不过多增加制粉电耗的前提下，保证煤粉的充分燃烬。在锅炉掺烧北方烟煤的燃烧试验中，由于负荷较高，燃烧稳定，飞灰可燃物含量增加不多，所以并未采取有效措施改善炉膛配风。降低锅炉火焰中心，同时提高锅炉负荷，使得炉膛温度升高。通过对锅炉热效率试验，确定了锅炉热效率的实际变化情况以及掺烧北方煤对锅炉热效率的影响，并为下一步采取提高锅炉效率的措施指明了方向。
总结：
锅炉燃烧过程是一个复杂的物理化学过程，且影响锅炉效率和NOx排放的因素相互叠加，电厂入炉煤质和负荷的大范围变化，使得整个系统表现出非线性、强耦合、大迟延等特性，这些特性给锅炉燃烧优化控制带来了极大的挑战。目前，锅炉燃烧优化控制向着动态建模、多目标优化控制等技术集成的方向发展。通过对锅炉燃烧过程建模方法和优化控制的总结，可以得出利用人工智能方法对燃烧过程进行建模，通过引入先进的控制算法将是锅炉燃烧优化控制发展的重要方向。
参考文献
[1]黄新元.电站锅炉运行与燃烧调整[M].北京:中国电力出版社，2003:1-68.
[2]周强泰，周克毅，冷伟，等.锅炉原理[M].北京:中国电力出版社，2013:116.
[3]张妮妮，翁浩斌，陈勤根，等.锅炉燃烧优化控制系统在火电厂的应用[J].能源工程，2007，5(1):6567.
[4]张勇胜，吕旭阳，李春曦，等.600MW锅炉低NOx燃烧器改造后风量优化调整试验分析[J].河北电力技术，2014，33(3):3-6.
[5]黄文静，缪正清，王次成，等.300MW四角切圆煤粉锅炉低氮燃烧的数值模拟.锅炉技术，2014，15(3):39-43.
[6]王军，章正林，姜书敏.SmartProcess燃烧优化系统及其应用[J].电力设备，2006，7(2):2830.