褐煤是一種性能變化范圍很大的劣質(zhì)燃料， 一般形成年代都比較短，具有“三高兩低”的顯著 特性，即高揮發(fā)分，高水分，高灰分和低發(fā)熱量、低 灰熔點(diǎn)等，因而以褐煤為燃料的機(jī)組，對電站鍋爐 的設(shè)計(jì)和安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提出了許多新的要求，富通新能源生產(chǎn)銷售
生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒
木屑顆粒機(jī)、
秸稈顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。
1、褐煤特性
褐煤的高揮發(fā)分使其具有良好的燃燒性能，著火及燃燒穩(wěn)定性都較好;褐煤的水分較高，全水 分一般可達(dá)20 % ~50 %,空氣干燥基水分為10%~20% ,高水分成為制粉系統(tǒng)選型時(shí)一個(gè)主 要的制約因素有些褐煤灰分較大，會增加著 火和燃盡的困難，對除灰系統(tǒng)會帶來一定負(fù)擔(dān);褐 煤通常的灰變形溫度在1100 左右，灰熔點(diǎn)低， 具有明顯的低溫熔融特性，灰沾污傾向較強(qiáng);較低 的發(fā)熱量以及針對低灰熔點(diǎn)的特點(diǎn)而采取較小的 爐膛容積熱負(fù)荷，使得燃燒褐煤的電站鍋爐在設(shè) 計(jì)時(shí)都具有相對較低的爐內(nèi)溫度水平，能夠有效 抑止NOx的生成，因而也具有較低的污染物排放特性。
近年來開發(fā)的內(nèi)蒙古錫林郭勒盟勝利煤田， 蘊(yùn)藏豐富褐煤，該煤種具有高揮發(fā)分，低灰分、高 水分、低硫的特點(diǎn)，屬于易結(jié)渣性煤。表1給出該 煤種的煤質(zhì)分析。
表1煤質(zhì)分析
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項(xiàng)目 |
設(shè)計(jì)煤種 |
項(xiàng)目 |
設(shè)計(jì)煤種 |
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全水份（Mi)/% |
29.5 |
哈氏可磨系數(shù)（HG1) |
58 |
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揮發(fā)份（Vdaf)/% |
46.8 |
變形溫度（DT)/*C |
1 100 |
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收到基灰份（Aar)/% 13.43 低位發(fā)熱纘/(u* kg d) 14 720 |
軟化溫度（ST)/«C 熔融溫度（FD/t |
1 140 1 220 |
由于形成年代較短，褐煤的全水分很高，接近 40%。過高的水分占據(jù)了可燃質(zhì)本可占據(jù)的份 額,使得褐煤發(fā)熱量較低。煤中水分較髙時(shí)，需 要的制粉系統(tǒng)干燥出力及風(fēng)煤比都要加大，磨煤 機(jī)人口一次風(fēng)溫需要提高，一次風(fēng)量增加較大。 過高的水分在燃燒過程中需要吸收更多的熱量， 使得爐內(nèi)溫度水平降低，因而不得不投入更多燃 料，以維持爐水蒸發(fā),達(dá)到對應(yīng)壓力下的飽和溫度 所渴吸收的熱量，這一點(diǎn)在燃用褐煤的機(jī)組升降負(fù)荷過程中尤為明顯，這給機(jī)組適應(yīng)電網(wǎng)變負(fù)荷 運(yùn)行帶來很多困難1<]。
褐煤煤化程度低，地質(zhì)年代短，揮發(fā)分含量 高，在較低的溫度下（<200尤）就能迅速放出揮 發(fā)份;揮發(fā)份著火溫度低，通常在370 左右，使 煤容易著火；揮發(fā)份析出后，燃料表面呈多孔性， 增大了可燃成分與氧氣接觸的面積，因而使得褐 煤更容易著火和燃盡，燃燒損失較小。
褐煤的灰份較低，有利于煤粉顆粒的著火與 燃燼，也具有較好的著火穩(wěn)定性。在相同煤量下， 灰份低的煤種，使得受熱面的沾污和磨損都降低， 有利于機(jī)組的安全運(yùn)行。
2 600 MW褐煤機(jī)組的設(shè)計(jì)特點(diǎn)
褐煤的特性，決定了燃用褐煤的鍋爐必然區(qū) 別于常規(guī)燃煤機(jī)組鍋爐，并且對鍋爐的設(shè)計(jì)和運(yùn) 行提出更高要求。
2.1爐膛結(jié)構(gòu)、爐膛熱負(fù)荷
選取合理的爐膛尺寸及爐膛的熱負(fù)荷指標(biāo)是 設(shè)計(jì)大容量褐煤鍋爐時(shí)，必須考慮的設(shè)計(jì)要點(diǎn)之 一。褐煤揮發(fā)分大，易著火，灰熔點(diǎn)低的特點(diǎn)，使 其具有較強(qiáng)的結(jié)渣性傾向。因此必須選取合適的 爐膛尺寸、爐膛容積熱負(fù)荷及截面熱負(fù)荷，以有效 控制爐內(nèi)結(jié)渣水平。表2給出國內(nèi)某600 MW等 級燃用褐煤和燃用煙煤鍋爐尺寸及爐膛熱負(fù)荷。
表2某600 MW等級燃用不同煤鍋爐 尺寸及爐膛熱負(fù)荷
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項(xiàng)目 |
褐煤機(jī)組 |
煙煤機(jī)組 |
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爐臉寬度/m |
20.193 |
20.700 |
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爐膛深度/in |
20.052 |
16.744 |
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爐膛容積An3 |
26 278 |
18 576 |
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汽包中心線標(biāo)高/m |
87.17 |
73.00 |
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爐膛容積熱負(fù)荷 9,/(kW • m-3) |
60.50 |
84.47 |
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爐膛截面熱負(fù)荷 9a/(MW • m-2) |
3.93 |
4.53 |
爐膛容積熱負(fù)荷表明了鍋爐容積的相對大 小，或者說是為燃料燃燒過程提供的爐內(nèi)停留時(shí) 間的多少。由表2可見，以褐煤為設(shè)計(jì)燃料的電 站鍋爐容積是煙煤電站鍋爐的1.415倍，爐膛熱 負(fù)荷小近三分之一，這充分說明了煤種特性對爐 膛布置的影響。選用較低的爐膛容積熱負(fù)荷9. 會有利于擴(kuò)大煤種的適應(yīng)性，增加煤粉在爐內(nèi)停 留時(shí)間，降低整個(gè)爐膛溫度，可以滿足低NO,排 放要求，同時(shí)減小結(jié)渣的可能性。<1與爐膛截
面熱負(fù)荷的比值是與爐膛高度相應(yīng)的。由于 燃用褐煤的600 MW級電站鍋爐BMCR工況下設(shè) 計(jì)煤量近400 t/h,較一般電廠多出很多，因此較 小的9a意味著較大的爐膛尺寸，能夠有效減小煤 粉氣流沖刷到水冷壁上而導(dǎo)致結(jié)渣的可能。
2.2制粉系統(tǒng)干燥出力
由于褐煤水分含tt在40%以上，制粉系統(tǒng)需 要較髙的一次風(fēng)溫來滿足煤粉干燥和輸送的要 求；常規(guī)設(shè)計(jì)的三分倉回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器,受到換 熱面布置、設(shè)備體積及設(shè)備自重等因素的影響，無 法設(shè)計(jì)得過大，其出口一次風(fēng)溫度無法滿足煤粉 對制粉系統(tǒng)干燥出力的要求；管式空預(yù)器的引入， 是燃用褐煤的600 MW等級電站鍋爐設(shè)計(jì)中的一 大特點(diǎn)[6]。按照一次風(fēng)流向，在每臺回轉(zhuǎn)式空預(yù) 器出口一次風(fēng)道串聯(lián)加人一組管式空預(yù)器。從低 溫過熱器和枒煤器出來的一部分高溫?zé)煔膺M(jìn)人管 式空預(yù)器，通過錯(cuò)列布置的管排與熱一次風(fēng)換熱， 繼續(xù)加熱一次風(fēng)，使其溫度繼續(xù)升高，在BMCR 工況下，管式空預(yù)器能夠?qū)⒁淮物L(fēng)溫由回轉(zhuǎn)式空 預(yù)器出口的343 t加熱至416 *C,從而滿足了制 粉系統(tǒng)的運(yùn)行要求。
2.3磨煤機(jī)選型
國內(nèi)大型600 MW級鍋爐設(shè)計(jì)燃燒褐煤的經(jīng) 驗(yàn)較少，結(jié)合國內(nèi)現(xiàn)有磨煤機(jī)設(shè)計(jì)制造情況，制粉 系統(tǒng)選型主要圍繞風(fēng)扇磨煤機(jī)和中速磨煤機(jī)進(jìn) 行。通過對兩種制粉系統(tǒng)在煤種適應(yīng)性、磨損指 數(shù)、設(shè)備造價(jià)、維護(hù)成本、檢修工作量、設(shè)備易損件 壽命、煤粉細(xì)度、制粉系統(tǒng)電耗等多方面進(jìn)行技術(shù) 經(jīng)濟(jì)性比較，來確定磨煤機(jī)~。國內(nèi)已投產(chǎn)運(yùn)行 的，采用勝利褐煤作為設(shè)計(jì)煤種的內(nèi)蒙古上都電 廠，設(shè)計(jì)采用8臺HH103型中速磨煤機(jī)，BMCR 工況下7臺運(yùn)行，1臺備用。這是大型HP磨煤機(jī) 制粉系統(tǒng)第一次用于磨制褐煤，對設(shè)計(jì)、調(diào)試、運(yùn) 行水平都提出了很高的要求，也為今后國內(nèi)大型 褐煤機(jī)組鍋爐設(shè)計(jì)、運(yùn)行啟到示范作用。
3、運(yùn)行分析
3.1著火特性分析
褐煤揮發(fā)份含量較高，一般都在40%以上。 揮發(fā)份析出溫度約在300=C左右，320 ~400t即 開始著火并燃燒,500丈以上基本燒盡，表明褐煤 的著火和燃盡性能很好;此外褐煤形成年代短，揮 發(fā)份和內(nèi)在水分析出后的煤焦呈鏤空狀,使得焦 炭與空氣接觸面積相對增加，著火和燃盡特性更好。在使用等離子或微油點(diǎn)火助燃裝置啟動鍋爐 時(shí)，適當(dāng)控制磨煤機(jī)出口風(fēng)粉混合物溫度在65 上,煤粉人爐即著火燃燒，就地觀察火焰明亮，明 顯易于其他煤種著火。
3.2燃燒特性分析
褐煤揮發(fā)份高，著火熱低，燃燒穩(wěn)定性較好。 隨著揮發(fā)份的析出和著火，水份也在析出的同時(shí)， 吸收揮發(fā)份和煤粉顆粒燃燒釋放出的部分熱量； 加之褐煤發(fā)熱量低，使得在60%負(fù)荷以下運(yùn)行 時(shí)，受水分析出的影響，下層火焰溫度水平偏低， 煤粉燃盡時(shí)間推遲，著火距離較長，火焰發(fā)紅；上 層煤粉由于得到下層燃燒煤粉更多的支持與引 燃，其著火熱量相對更加充足，較易燃盡，火焰溫 度較高,火焰更加白皙。在火檢探頭安裝時(shí)，要特 別注意安裝角度的變化，下層火檢安裝角度適當(dāng) 小些,使其檢測范圍更加靠近爐膛中心；上層燃燒 器由于著火相對更好，著火過程會提前，其火檢探 頭安裝角度可適當(dāng)大些，更加靠近燃燒器噴口處。
3.3鍋爐變負(fù)荷特性
褐煤的揮發(fā)份大,水分髙，發(fā)熱M低的特點(diǎn)， 在機(jī)組運(yùn)行過程中最直接的體現(xiàn)就是燃燒熱fl釋 放遲緩，升壓或降壓過程滯后性比較大。在設(shè)計(jì) 機(jī)組協(xié)調(diào)自動時(shí)，必須考慮褐煤燃燒的特點(diǎn)，在變 負(fù)荷初期，煤量有一定的超調(diào)量，以減少燃燒熱量 釋放滯后對主汽壓力的影響，在壓力有上升趨勢 時(shí)，適當(dāng)回調(diào)燃料，以維持主汽壓力穩(wěn)定。理想的 升降負(fù)荷速度，通過多次的協(xié)調(diào)方式下變負(fù)荷運(yùn) 行試驗(yàn)確定，在滿足電網(wǎng)對機(jī)組變負(fù)荷速率要求 的同時(shí)，防止機(jī)組在升負(fù)荷過程中壓力大幅擾動 和降負(fù)荷過程中鍋爐憋壓引起安全門動作。
3.4結(jié)渣特性
褐煤灰熔點(diǎn)溫度低，灰渣具有較強(qiáng)的結(jié)渣傾向。從運(yùn)行情況來看，爐內(nèi)空氣動力工況,爐膛熱 力參數(shù)，~次風(fēng)速等參數(shù)都和結(jié)渣有直接關(guān)系。 在機(jī)組運(yùn)行過程中，通過燃燒調(diào)整，適當(dāng)加大下層 燃燒器輔助風(fēng)，使燃燒器區(qū)域保持相對較大的氧 量，以弱化主燃燒區(qū)的還原性氣氛,對減輕結(jié)渣有 一定作用。
4、結(jié)束語
隨著內(nèi)蒙古等地不斷發(fā)現(xiàn)儲量豐富的大型褐 煤煤田以及多個(gè)600 MW等級褐煤機(jī)組建設(shè)，加 大對褐煤的研究和褐煤機(jī)組的運(yùn)行分析,對促進(jìn) 褐煤的開發(fā)和應(yīng)用具有重要意義。
相關(guān)生物質(zhì)鍋爐顆粒機(jī)產(chǎn)品：
1、生物質(zhì)蒸鍋
2、秸稈壓塊機(jī)
3、木屑顆粒機(jī)
