華能長(zhǎng)春熱電廠 楊曉華

煤電機(jī)組既要在以新能源為主的電力系統(tǒng)中削峰填谷，快速大幅度變負(fù)荷彌補(bǔ)新能源的不穩(wěn)定，又面臨著入爐煤質(zhì)下降，入爐煤種多樣化，不穩(wěn)定，甚至摻燒污泥、固廢。這些因素都為機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)挑戰(zhàn)，有必要對(duì)機(jī)組的最低穩(wěn)燃負(fù)荷、變負(fù)荷工況下的最低穩(wěn)燃負(fù)荷、制粉系統(tǒng)運(yùn)行方式對(duì)鍋爐火焰中心的組織、制粉系統(tǒng)異常處理對(duì)火焰中心的影響做出探討，以保障機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，同時(shí)滿足新能源電力系統(tǒng)對(duì)煤電機(jī)組負(fù)荷變化率的要求。

1 機(jī)組概況

某熱電廠2×350MW 機(jī)組，鍋爐由哈爾濱鍋爐有限責(zé)任公司制造的超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行直流爐，平衡通風(fēng)、一次中間再熱、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)、π 型布置、緊身封閉，型號(hào)：HG-1110/25.4-HM2。汽輪機(jī)為哈爾濱汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的C350/272-24.2/0.4/566/566型單軸、雙缸、雙排汽，一次中間再熱、雙抽凝汽式汽輪機(jī)。制粉系統(tǒng)為中速磨正壓直吹系統(tǒng)，配置6臺(tái)HP863型中速磨煤機(jī)，燃燒設(shè)計(jì)煤種（扎賚諾爾褐煤）時(shí)，BMCR 工況下5臺(tái)運(yùn)行，1臺(tái)備用，煤粉細(xì)度R90=37%。燃燒方式為四角切圓燃燒，每套制粉系統(tǒng)對(duì)應(yīng)一層燃燒器，共布置6層煤粉燃燒器，下層燃燒器設(shè)置等離子點(diǎn)火器。

2 機(jī)組的穩(wěn)燃調(diào)整原則

2.1 鍋爐最低穩(wěn)燃負(fù)荷

鍋爐廠家給的機(jī)組最低穩(wěn)燃負(fù)荷為35%額定負(fù)荷，即鍋爐蒸發(fā)370t/h，對(duì)應(yīng)的純凝工況電功率122.5MW，實(shí)際運(yùn)行工況機(jī)組在120MW 以上，120MW 左右都可以無(wú)油無(wú)助燃穩(wěn)定運(yùn)行過(guò)。褐煤的著火點(diǎn)在270～350℃，在穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，燃燒器區(qū)域的水冷壁金屬溫度在350～400℃，同時(shí)爐膛溫度也會(huì)在1000℃以上，所以機(jī)組在120MW 左右穩(wěn)定工況運(yùn)行時(shí)，鍋爐的穩(wěn)燃裕度較大，完全沒(méi)有問(wèn)題。

2.2 機(jī)組最低穩(wěn)燃條件與制粉系統(tǒng)的運(yùn)行方式的關(guān)系

鍋爐有6臺(tái)中速磨煤機(jī)組成的直吹系統(tǒng)，每臺(tái)磨煤機(jī)對(duì)應(yīng)一層燃燒器，共6層燃燒器。只要鍋爐的輸入功率在對(duì)應(yīng)的發(fā)電功率120MW 以上，共有3層燃燒器正常穩(wěn)定運(yùn)行，而且燃燒器的功率在70%以上，即制粉系統(tǒng)出力對(duì)應(yīng)的熱值功率達(dá)到燃燒器功率設(shè)計(jì)值70%以上，而且有相鄰的兩層燃燒器正常運(yùn)行，再加上一層隔層的燃燒器正常運(yùn)行就可以組織成穩(wěn)定的火焰中心，保障機(jī)組穩(wěn)燃。

所以，在機(jī)組最低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，保持相鄰的4臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行，或者中間隔一臺(tái)磨煤機(jī)2+2（兩組兩臺(tái)相鄰的磨煤機(jī)中間隔一臺(tái)磨煤機(jī)），3+1（相鄰的3臺(tái)磨煤機(jī)中間隔一臺(tái)磨煤機(jī)）。假如任何一臺(tái)磨煤機(jī)故障或者斷煤，將正常運(yùn)行的磨煤機(jī)出力加大，開(kāi)大正常運(yùn)行磨煤機(jī)的熱風(fēng)擋板和冷風(fēng)擋板，加大進(jìn)入爐膛的煤粉量，增大燃燒器功率，維持機(jī)組的出力不變。相鄰的磨煤機(jī)就會(huì)組織形成穩(wěn)定的火焰中心，保障機(jī)組的穩(wěn)定燃燒，當(dāng)然相鄰的燃燒器出力可以加至最大，這樣火焰中心的溫度更高，穩(wěn)燃性更好，不足的功率再由隔層燃燒的磨煤機(jī)提供。

隨著摻燒污泥、固廢，磨煤機(jī)斷煤的概率增加，當(dāng)磨煤機(jī)斷煤時(shí)，在斷煤的3min 之內(nèi)，依靠著磨煤機(jī)內(nèi)的存粉，燃燒器的功率輸出可以維持，所以有足夠的時(shí)間做出應(yīng)對(duì)，加大正常運(yùn)行磨煤機(jī)的出力，開(kāi)大熱風(fēng)擋板，增加給煤量；關(guān)小斷煤磨煤機(jī)的熱風(fēng)擋板，防止一次風(fēng)短路，影響正常運(yùn)行磨煤機(jī)的通風(fēng)量。在極端工況投入油燃燒器穩(wěn)燃，極端工況有以下幾種情況：一是磨煤機(jī)斷煤，機(jī)組有三臺(tái)磨煤機(jī)正常運(yùn)行，但是都隔層燃燒，而且工況不穩(wěn)定；二是只有相鄰兩臺(tái)磨煤機(jī)正常運(yùn)行，負(fù)荷低于35%，而且工況不穩(wěn)定；三是只有兩臺(tái)隔層磨煤機(jī)正常運(yùn)行，而且工況不穩(wěn)定。

2.3 鍋爐蓄熱與最低穩(wěn)燃負(fù)荷的關(guān)系

注意鍋爐蓄熱在機(jī)組變負(fù)荷時(shí)，對(duì)鍋爐輸入功率的影響。設(shè)定好機(jī)組最低輸入功率對(duì)應(yīng)的一次風(fēng)量，確保對(duì)應(yīng)的一次風(fēng)量輸送到燃燒器的煤粉量燃燒功率在最低穩(wěn)燃負(fù)荷以上，確保磨煤機(jī)給煤量正常。通過(guò)正常運(yùn)行磨煤機(jī)的一次風(fēng)才能將煤粉輸送到燃燒器燃燒，形成穩(wěn)定燃燒的火焰中心，斷煤磨煤機(jī)里面的煤粉量不足，所以一次風(fēng)輸送煤粉的比例不足，即煤粉濃度低，燃燒功率低。甚至磨煤機(jī)長(zhǎng)時(shí)間斷煤，對(duì)應(yīng)中速磨煤機(jī)超過(guò)10min 后，磨煤機(jī)的存粉就會(huì)被抽空，經(jīng)過(guò)斷煤磨煤機(jī)的一次風(fēng)就會(huì)形成短路，幾乎不攜帶煤粉。所以在磨煤機(jī)斷煤后，應(yīng)立即關(guān)小熱風(fēng)擋板，將磨煤機(jī)通風(fēng)量減少至正常運(yùn)行的50%。

一方面盡量維持磨煤機(jī)對(duì)應(yīng)燃燒器穩(wěn)定燃燒的時(shí)間，杜絕燃燒器隔層運(yùn)行，維持兩層以上相鄰燃燒器的運(yùn)行，形成穩(wěn)燃的火焰中心；另一方面，防止磨煤機(jī)抽空，大量的一次風(fēng)短路，而正常運(yùn)行磨煤機(jī)的通風(fēng)量就會(huì)減少，這樣磨煤機(jī)的干燥出力和一次風(fēng)的煤粉輸送出力都會(huì)減少，磨煤機(jī)對(duì)應(yīng)燃燒器的功率也會(huì)減少，不利于穩(wěn)定的火焰中心的維持。

鍋爐輸入負(fù)荷并不是每時(shí)每刻都等于輸出負(fù)荷，只有機(jī)組在穩(wěn)態(tài)，在一個(gè)負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行10min 以上，才可以近似穩(wěn)態(tài)，這時(shí)鍋爐的輸入風(fēng)量，煤量變化幅度較少，鍋爐的輸入功率才等于鍋爐的輸出功率；在升負(fù)荷時(shí)，因?yàn)橹髡羝麎毫?huì)上升，對(duì)應(yīng)的飽和溫度也會(huì)上升，并且組成鍋爐數(shù)量眾多的受熱面金屬溫度上升，會(huì)吸收熱量，儲(chǔ)存熱量；同樣鍋爐里面的水蒸汽也會(huì)隨著壓力的升高，吸收熱量，儲(chǔ)存熱量，所以鍋爐輸入的熱量-鍋爐由于壓力升高吸收儲(chǔ)存的熱量=鍋爐輸出的熱量；同樣減負(fù)荷時(shí)，鍋爐輸入的熱量+鍋爐由于汽壓降低釋放的熱量=鍋爐輸出的熱量，就是說(shuō)鍋爐輸入的熱量遠(yuǎn)小于鍋爐輸出的熱量，所以在機(jī)組降負(fù)荷時(shí)，即使機(jī)組對(duì)應(yīng)的負(fù)荷大于穩(wěn)燃負(fù)荷對(duì)應(yīng)的功率，但是由于鍋爐蓄熱功率的釋放，這時(shí)鍋爐的輸入負(fù)荷其實(shí)已經(jīng)低于鍋爐穩(wěn)燃負(fù)荷。

2.4 中速磨直吹式制粉系統(tǒng)快速負(fù)荷調(diào)整的方法

在較低負(fù)荷時(shí)，保持較低的一次風(fēng)壓力；在最大負(fù)荷附近保持較高的一次風(fēng)壓力；同時(shí)，保持磨煤機(jī)出入口有一定的壓差，即磨煤機(jī)有一定的存粉量。當(dāng)升負(fù)荷時(shí)，可以提高一次風(fēng)的壓力，從而增加磨煤機(jī)的通風(fēng)量，這樣進(jìn)入爐膛燃燒器的風(fēng)粉量就大，燃燒器的功率也就大，機(jī)組的負(fù)荷自然加快。并且，增加一次風(fēng)壓力后，要立即增加給煤量，增大磨煤機(jī)出力，維持磨煤機(jī)的存粉量，從而維持燃燒器功率的持續(xù)運(yùn)行。同樣，在較高負(fù)荷時(shí)，維持較高的一次風(fēng)壓，在降負(fù)荷時(shí)，可以降低一次風(fēng)壓，減少運(yùn)行磨煤機(jī)的通風(fēng)量，減少一次風(fēng)輸送煤粉量，從而減少運(yùn)行燃燒器的功率降低負(fù)荷。

一般運(yùn)行磨煤機(jī)的出力在60%左右，由于入爐煤熱值降低，至少磨煤機(jī)對(duì)應(yīng)燃燒器功率在50%左右，兩個(gè)以上相鄰燃燒器層就可以維持穩(wěn)定的火焰中心。在機(jī)組深度調(diào)峰時(shí)，可以關(guān)小磨煤機(jī)入口熱風(fēng)擋板，冷風(fēng)擋板，維持磨煤機(jī)的通風(fēng)量在允許的范圍，一般中速磨煤機(jī)在70%，甚至更低。減少運(yùn)行磨煤機(jī)的通風(fēng)量，可以升高風(fēng)粉混合物煤粉濃度，有利于著火和低負(fù)荷穩(wěn)燃，同時(shí)可以降低機(jī)組的總風(fēng)量，維持氧量在合理正常的范圍內(nèi)。當(dāng)然，首選降低一次風(fēng)壓和降低一次風(fēng)量，只有一次風(fēng)降低到一定程度，影響一次風(fēng)機(jī)的安全運(yùn)行時(shí)，采用關(guān)小擋板的方法，減少磨煤機(jī)一次風(fēng)通風(fēng)量。

2.5 關(guān)于燃油燃燒器的投入穩(wěn)燃助燃問(wèn)題

機(jī)組的調(diào)峰負(fù)荷120MW，負(fù)荷運(yùn)行4臺(tái)磨煤機(jī)，即使一臺(tái)磨煤機(jī)斷煤，可以關(guān)小斷煤磨煤機(jī)的熱風(fēng)擋板，調(diào)節(jié)磨煤機(jī)通風(fēng)量為正常運(yùn)行的50%左右，再增加運(yùn)行磨煤機(jī)的通風(fēng)量和給煤量，維持機(jī)組負(fù)荷不變。這樣鍋爐會(huì)有穩(wěn)定燃燒的火焰中心，不用投油穩(wěn)燃。投油和撤油只會(huì)增加對(duì)鍋爐的擾動(dòng)，增加操作量，增加值班員的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)增加了出錯(cuò)的概率。假如在低負(fù)荷時(shí)，有3臺(tái)相鄰磨煤機(jī)運(yùn)行，其中1臺(tái)磨煤機(jī)斷煤，必須盡快關(guān)小斷煤磨煤機(jī)的熱風(fēng)擋板后，投油穩(wěn)燃，然后增大運(yùn)行磨煤機(jī)出力。如相鄰4臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行，中間兩臺(tái)磨煤機(jī)斷煤，也要盡快關(guān)小斷煤磨煤機(jī)的熱風(fēng)擋板，投入油燃燒穩(wěn)燃，然后增大正常運(yùn)行磨煤機(jī)的出力。這兩種情況都是隔層燃燒，火焰中心不集中，燃燒器不能相互引燃，所以要投鄰油穩(wěn)燃。

關(guān)小斷煤磨煤機(jī)的熱風(fēng)擋板，也很關(guān)鍵，否則一次風(fēng)會(huì)從斷煤磨煤機(jī)短路，減少正常運(yùn)行的通風(fēng)量，降低正常運(yùn)行磨煤機(jī)對(duì)應(yīng)燃燒器的功率，造成燃燒器火焰中心負(fù)荷不足而滅火。投油燃燒器穩(wěn)燃助燃，并不能完全避免滅火。必須減少機(jī)組熱負(fù)荷的擾動(dòng)幅度，把正常運(yùn)行磨煤機(jī)的出力調(diào)至最大，將熱風(fēng)擋板開(kāi)全至100%（或者達(dá)到磨煤機(jī)最大通風(fēng)量），并且一次風(fēng)壓也維持正常運(yùn)行的高限值，磨煤機(jī)通風(fēng)量正常運(yùn)行時(shí)較大值，這樣盡量維持鍋爐的較高的熱負(fù)荷。如果磨煤機(jī)斷煤，鍋爐在低負(fù)荷附近甩去1/3以上的負(fù)荷，例如機(jī)組在160MW 由3臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行，如果1臺(tái)磨煤機(jī)斷煤甩去1/3負(fù)荷，這時(shí)即使投油，鍋爐也可能滅火，因?yàn)榛鹧嬷行臄_動(dòng)太大。

但是在投油的同時(shí)，再增大運(yùn)行磨煤機(jī)的出力，這時(shí)鍋爐可能只損失了20MW 的機(jī)組負(fù)荷，甚至損失的負(fù)荷更少，這樣鍋爐穩(wěn)燃當(dāng)然更好。5臺(tái)磨煤機(jī)100%負(fù)荷，3臺(tái)磨煤機(jī)最大可以帶60%負(fù)荷，即210MW。即使1臺(tái)磨煤機(jī)斷煤甩負(fù)荷，兩臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行可以維持120MW 以上，這樣在投油穩(wěn)燃，就沒(méi)有滅火之憂。如果3臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行，帶160MW 負(fù)荷，1臺(tái)磨煤機(jī)斷煤甩負(fù)荷，只投油燃燒，磨煤機(jī)沒(méi)有加到最大出力，這時(shí)機(jī)組負(fù)荷只有106MW，鍋爐的擾動(dòng)大，即使投油，也可能滅火[1]。

2.6 鍋爐總風(fēng)量和氧量的影響

鍋爐的總風(fēng)量會(huì)影響爐膛火焰中心的溫度，所以在機(jī)組低負(fù)荷時(shí)，保持較低的鍋爐氧量，可以保持較低的鍋爐總風(fēng)量。這樣，一定的燃料燃燒釋放的熱量會(huì)被盡可能少的煙氣量攜帶、稀釋?zhuān)欣诒３州^高的爐膛溫度和煙氣溫度，有利于鍋爐的低負(fù)荷穩(wěn)燃。較低的氧量和較低的總風(fēng)量使得爐膛的輻射熱比例高一些，尾部煙道的煙氣對(duì)流熱量比例少一些，再熱汽溫可能就會(huì)低一些。低負(fù)荷以穩(wěn)燃安全運(yùn)行為主，再熱汽溫的維持為次。在低負(fù)荷總風(fēng)量調(diào)整時(shí)，送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開(kāi)度必須有一個(gè)最小值，當(dāng)送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉關(guān)至最小值后，可以降低一次風(fēng)壓，再關(guān)小磨煤機(jī)入口熱風(fēng)擋板，調(diào)整進(jìn)入磨煤機(jī)的一次風(fēng)量在磨煤機(jī)額定通風(fēng)量的70%左右。

對(duì)于中速磨煤機(jī)來(lái)說(shuō)，降低磨煤機(jī)的一次風(fēng)量，可以維持磨煤機(jī)出口風(fēng)粉混合物煤粉的濃度，較高的煤粉濃度有利于著火；降低一次風(fēng)壓和一次風(fēng)量，一次風(fēng)的動(dòng)量減少，攜帶能量降低，使進(jìn)入爐膛燃燒器的煤粉粒度更細(xì)，也有利于燃燒器的穩(wěn)定燃燒。特別注意的是，低負(fù)荷一次風(fēng)機(jī)和送風(fēng)機(jī)一樣，要觀察或者做試驗(yàn)，確定低負(fù)荷的穩(wěn)定性，防止低負(fù)荷一次風(fēng)機(jī)和送風(fēng)機(jī)不穩(wěn)定與失速。同樣，在機(jī)組高負(fù)荷時(shí)，假如入爐煤有結(jié)焦的可能，也可以維持較高的氧量和總風(fēng)量，一方面使?fàn)t膛燃燒區(qū)域不出現(xiàn)還原氣氛，另一方面大風(fēng)量稀釋燃料燃燒放出的熱量，使?fàn)t膛溫度不至于過(guò)高，超過(guò)灰分的結(jié)焦溫度。在磨煤機(jī)斷煤時(shí)，進(jìn)入爐膛的煤粉較大幅度的減少，如減少20%左右，建議快速調(diào)節(jié)送風(fēng)量保障總風(fēng)量與燃料量比例大致不變，在氧量做出反應(yīng)之前，就根據(jù)入爐煤粉量進(jìn)行提前調(diào)節(jié)。相關(guān)案例顯示，假如氧量反應(yīng)過(guò)來(lái)時(shí)，已與入爐煤粉不成比例，過(guò)量的總風(fēng)量會(huì)快速降低爐膛溫度，引起燃燒器滅火。

2.7 磨煤機(jī)出口溫度的控制

磨煤機(jī)出口風(fēng)粉混合物溫度是根據(jù)煤的揮發(fā)分來(lái)計(jì)算的。磨煤機(jī)出口風(fēng)粉混合溫度過(guò)低使煤粉的流動(dòng)性變差，風(fēng)粉混合物濃度不均勻度加劇，偏燒加?。荒ッ簷C(jī)出口風(fēng)粉混合物溫度低，意味著一次風(fēng)冷風(fēng)進(jìn)入爐膛，一次風(fēng)冷風(fēng)相當(dāng)于爐膛漏風(fēng)，爐膛溫度降低，會(huì)使燃燒器的著火延遲，穩(wěn)燃性變差，增加低負(fù)荷滅火的可能性。并且，磨煤機(jī)出口風(fēng)粉混合物溫度降低，即一次風(fēng)冷風(fēng)進(jìn)入爐膛，使鍋爐效率降低。只要磨煤機(jī)停運(yùn)，抽空余粉，磨煤機(jī)啟動(dòng)前再進(jìn)行通風(fēng)吹掃，磨煤機(jī)里沒(méi)有可燃物，磨煤機(jī)就不會(huì)爆燃。磨煤機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)，有足夠的通風(fēng)量，用于帶走可燃?xì)怏w和熱量，所以即使溫度較高，也不具備爆燃的條件。磨煤機(jī)出口風(fēng)粉混合的溫度是由煤質(zhì)決定的，盡量維持較高的溫度，一方面增加了磨煤機(jī)的干燥出力以及增加磨煤機(jī)的出力，另一方面增加磨煤機(jī)對(duì)應(yīng)燃燒器穩(wěn)燃性。

3 結(jié)語(yǔ)

燃煤機(jī)組穩(wěn)燃調(diào)整與制粉系統(tǒng)運(yùn)行方式，入爐煤質(zhì)，風(fēng)煤比，即入爐送風(fēng)量與入爐煤粉比例（特別是磨煤機(jī)斷煤時(shí)），鍋爐蓄熱（升負(fù)荷和降負(fù)荷時(shí)）有關(guān)。只有深刻理解鍋爐穩(wěn)燃，才能正確調(diào)整，保障機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，滿足以新能源為主的電網(wǎng)對(duì)煤電機(jī)組的要求。