0、引言
近年来，许多发电企业的电煤供应受到不同程度的冲击。清河发电厂在2004年6月曾因储煤量降至历史最低点，使3台机组被迫停机。电厂为了解决电煤供应紧张的问题，决定最大限度地掺烧褐煤。
在中储式制粉系统锅炉中掺烧褐煤，是锅炉燃烧和制粉系统的一项重大改造，要求燃烧和制粉系统对混合煤种具有很强的通用性。特别是在采用热风干燥方式的制粉系统锅炉中掺烧褐煤，极易发生自燃、着火，甚至是爆炸，安全问题显得尤为突出。
为了增加制粉系统运行的安全性，采用在制粉系统上增加抽炉烟系统的改造方案，拟采用“热风+热炉烟”的干燥方式。通过向制粉系统掺人热炉烟，改变干燥介质的成分，降低制粉系统末端的含氧质量分数在16%以下，以满足褐煤的防爆要求，并达到掺烧褐煤比例50%的目标。通过理论计算和系统分析，确定出最佳的改造方案。
1、设备概况
清河发电厂7号炉为前苏联制造的En-670/140型超高压、中间再热自然循环煤粉炉。锅炉采用双炉膛结构，燃烧方式为墙式燃烧，16支双蜗壳旋流燃烧器，布置在两侧墙上。炉膛出口后分为4个烟道，省煤器与空气预热器交错布置在锅炉尾部竖井内。配置钢球磨煤机乏气送粉中储式制粉系统，磨煤机、排粉风机各2台：磨煤机为III6M-370/850型，出力67.3t/h；排粉风机型号为BM-240，出力164 000 m3/h。设计煤种为铁法烟煤，煤质水分18%，干燥无灰基挥发分40%，发热量17 165 kj/kg，与霍林河褐煤的煤质比较接近，富通新能源生产销售
生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧
木屑颗�；�压制的生物质颗粒燃料。
输煤系统设计2套皮带机，1套运行，1套备用。采用卸煤沟叶轮给煤机或煤厂斗轮机进行配煤。
2、改造方案
2.1 改造原则
(1)制粉系统满足褐煤防爆要求，氧质量分数控制在16%以下。根据哈尔滨成套研究所相关试验表明，当制粉系统末端氧质量分数水平低于16%时，才会对防止霍林河褐煤的爆炸有明显效果。
(2)保证制粉系统具有掺烧50%褐煤的干燥能力。
(3)充分利用现有设备，尽量减少改造工作量，节省成本。
2.2改造方案
鉴于国内已有用炉底热炉烟或省煤器入口热炉烟作为中储式制粉系统干燥介质的成功先例，在不增设抽烟风机的前提下，充分利用该炉排粉风机具有的风压裕量，利用磨煤机入口负压与抽吸点之间的压差抽吸热炉烟，掺人制粉系统中。方案一：抽吸点选择在省煤器入口；方案二：抽吸点选择在转向室。
热炉烟管道选用低合金管材，因为热炉烟抽吸点处的烟温较高，如果采用普通碳钢管材，管壁容易超温。热炉烟管道风速选取15—16 m/s，并且管道的布置应尽量减少水平管道长度，以防止管内积灰。方案一烟道开孔尺寸应设计大一些，以降低抽烟口处的局部阻力，避免出现省煤器的局部磨损。
2.3改造方案计算
在制粉系统计算中，磨煤机最佳出力为67.3t/h、最佳通风量为161 672 m3/h．制粉系统末端温度为60℃。方案一抽吸点处负压-330 Pa，烟温480℃，过量空气系数1.3；方案二抽吸点处负压-120 Pa，烟温520℃，过量空气系数1.3。煤质按褐煤50%、烟煤50%混配，混配煤质主要特性见表1，计算结果见表2。
2.4排粉风机裕量试验
如果热炉烟管道系统阻力小，制粉系统的调整裕度就大，能够保证抽吸足够的热炉烟，可有效降低制粉系统氧的质量分数。若系统阻力过大，只能抽吸少量的热炉烟，制粉系统的惰性气体质量分数小，就达不到褐煤防爆要求，因此必须做排粉风机裕量试验，试验结果见表3。
由表3可知，磨煤机在额定出力下，当再循环门关闭、热风门及温风门开度适当时，随着排粉风机入口挡板开度增大，制粉系统的通风量及磨煤机入口负压显著增加，说明排粉风机风压仍有一定裕量。第2、3工况磨煤机的通风量均高于正常运行时的数值，人口负压均能达到约-750 Pa，能够满足改造方案中磨煤机入口负压的要求。
2.5方案对比分析
(1)提高制粉系统的干燥出力。正常运行时磨煤机人口负压约-500 Pa，能够满足方案二的要求。方案二磨煤机入口负压为-505 Pa，方案一磨煤机入口负压为-612 Pa，前者比后者低107 Pa。可见，方案二能够降低制粉系统的漏风，进一步减少对制粉系统干燥出力的影响。
(2)提高系统运行的安全性。方案二抽烟口负压为-120 Pa，比方案一抽烟口处负压低，当制粉系统停运时，烟气沿抽炉烟管道倒吸的能力下降，因此方案二的运行安全性更高。
(3)抽取烟气处没有受热面，避免受热面磨损。与方案一相比，方案二热烟气的抽吸点处没有其他受热面，可避免因抽吸烟气所带来的烟气流场分布不均导致其他受热面的磨损问题。
(4)抽取烟气处空间位置较理想。方案二热烟气的抽吸点位于转向室处，管道布置不受其他设备影响，空间位置较理想，可灵活布置。方案一抽烟口处空间有限，仅为1.5～3m，管道布置有一定的难度，而且现场保温困难。
由于方案二比方案一的抽吸点约高5m，改造投资略高。综合以上对比分析，选择方案二作为最佳改造方案，投资预算约120万元。
2.6重点说明
(1)不影响燃料的着火和燃烧。经计算，方案二在额定负荷下掺烧50%的褐煤时，一次风率为33%，折合成21%氧质量分数的一次风率为26%，大于按氧质量分数计算的最低一次风率25%，故不影响燃料的着火和燃烧。
(2)磨煤机出力满足锅炉额定负荷下的燃煤量。经计算可知，2套制粉系统出力134.6 tjh略低于额定负荷下掺烧50%褐煤的燃煤量136.8 t/h，但由于磨煤机出力具有1.1的裕量系数，在运行中可通过调整制粉系统以增加其出力，所以}昆配褐煤后，制粉系统总出力能达140t/h以上，磨煤机出力仍能满足锅炉额定负荷下的燃煤量。
(3)混煤灰渣量没有增加。经计算，方案二在额定负荷下掺烧50%的褐煤所需燃煤量136.8t/h，比原设计煤量121 t/h增加15.8t/h；产生灰量28 t/h，与原设计单烧烟煤灰量29 t/h减少1t/h，因此燃用混煤后产生的灰渣量对锅炉电除尘器系统、除渣系统的运行不会造成影响。
(4)对运行参数的影响。从混烧30%褐煤的试验情况看，锅炉燃烧状况正常，无严重结焦现象，锅炉的汽水系统参数、风烟系统参数没有发生明显变化。其主要原因：一方面炉膛出口烟温有所降低，例如，在额定负荷下炉膛出口温度与单烧烟煤时相比，平均降低约30℃；另一方面，由于混煤发热量较低，送入锅炉的燃料量增加，烟速和烟气量随之增加，在辐射和对流特性的共同作用下，汽水系统的参数和减温水量无明显变化。
经计算，当掺烧50%褐煤时，由于锅炉燃煤量增加，相应的烟气量也增加，再加上随制粉系统进行循环的烟气成分，在额定负荷下的烟气量比单烧烟煤时增加了9%。由于锅炉原设计铁法烟煤与霍林河褐煤的煤质比较接近，锅炉的炉膛容积热负荷以及燃烬区高度比较合适，可以预计，掺混50%褐煤后锅炉仍将具有对主、再热蒸汽参数的调节能力，不会对正常运行产生影响。
(5)对尾部受热面的影响。经计算，方案二在锅炉额定负荷下每个烟道抽取的烟气量为31 328 m3/h(520℃)，占锅炉单烧烟煤所产生总烟气量的5.4%，混烧50%褐煤后烟气量又比单烧烟煤时增加3.6%，总体上将会使通过尾部受热面的烟气量减少1.8%，对抽取点以后的各受热面的参数无明显影响。经计算省煤器入口水温降低约1℃，空气预热器排烟温度降低约1.2℃，热空气出口温度降低约1.7℃。调节受热面以后的烟气流速将降低0.14 m/s，将会减轻省煤器的磨损，延长省煤器的寿命。
(6)磨煤机出口温度控制。经计算，制粉系统露点温度为49.5℃，因此在混配褐煤时，磨煤机出口温度必须高出露点温度5℃即保持在55℃以上，避免煤粉粘结在粉仓壁上发生自燃和爆炸。
3、结语
经理论计算和系统分析，在锅炉转向室抽取热炉烟掺入制粉系统这种改造方案是可行的，该方案与制粉系统启停时的安全措施结合起来，能够满足制粉系统在各种运行工况下的防爆要求。该方案若能顺利实施，将为同类型锅炉的改造提供新的思路，富通新能源不但生产销售生物质锅炉，而且还大量销售木屑颗�；怪频哪拘忌镏士帕Ｈ剂�。
相关生物质锅炉颗粒机产品：
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生物质壁炉
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木屑颗�；�
