1、設備概況
某廠3、4號鍋爐是亞臨界壓力控制循環鍋爐，額定負荷為600 MW，采用擺動式燃燒器調溫，四角布置切向燃燒，正壓直吹式制粉系統，單爐膛，Ⅱ形半露天布置，固態排渣，全鋼架結構，平衡通風，具有較好的煤種適應性，在燃料正常變化范圍內燃燒穩定，安全可靠。
設計煤種為準格爾煤，煤質分析見表1。
由表1可知，設計煤種為高揮發分、低灰分、低硫分、高熱值的有較強結渣趨勢的優質動力煤。
當前，隨著經濟快速發展，特別是大批火力發電廠的不斷投產，電煤供應日趨緊張，人廠煤種越來越復雜，煤質指標經常偏離設計值。以2010年8月18日入爐煤為例，煤質分析見表2。
由表2及表3可以看出，實際入爐煤是低揮發分、高灰分、熱值偏低、高硫分的煤質，其中灰分、硫分含量較設計值偏高（超過50%），對鍋爐運行影響較大。富通新能源生產銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒顆粒機、木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料，同時我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料和玉米秸稈顆粒燃料出售。
鍋爐主要輔機運行負荷都在80%額定值以內，因為撈渣機驅動油壓偏高，故機組實際帶負荷均達不到額定輸出功率。
機組主要運行參數以及各輔機運行情況都在正常范圍內，鍋爐各受熱面結渣情況不明顯，各項指標表明鍋爐本身對劣質煤種的運行適應性較強，制約機組長時間高負荷運行的關鍵問題是煤質的灰分較大，鍋爐渣量多，受撈渣機功率、制粉出粉量（總煤量）限制。
長時間高硫分煤種運行，鍋爐受熱面的高溫腐蝕、尾部煙道構件的低溫腐蝕不容忽視，造成機組運行不可靠。
2、鍋爐摻燒劣質煤時存在的問題
2.1高溫腐蝕
硫化物型的高溫腐蝕是引起水冷壁管腐蝕的一個主要因素，煤中的硫在一定條件下隨煤燃燒而在燃燒區中形成H2S，而這和燃燒時的缺氧氣氛有很大關系。燃燒器供氧不足時會在水冷壁附近出現還原性氣氛，生成大量的H2S。在爐煙還原反應中，硫在爐煙中以氧化硫和硫化氫的形式出現。運行經驗表明，影響水冷壁管外部腐蝕的最主要因素是水冷壁附近的煙氣成分和管壁溫度。由于燃燒器附近火焰溫度可達1400～1 600℃，因此煤中的礦物成分揮發出來，這一區域煙氣中NaOH、S02、HC1、H2S等腐蝕性氣體成分較多，同時水冷壁附近的煙氣還處于還原性氣氛，導致了灰熔點溫度的下降和灰沉積過程加快，從而引起受熱面的腐蝕。另外，由于燃燒器區域附近的水冷壁管的熱流密度很大，溫度梯度也很大，這對管壁的高溫腐蝕有著很大的影響。
除了在機組定期檢修中進行必要的檢查、評估高溫腐蝕的程度外，實際上對于容易發生高溫腐蝕的部件可以采用在受熱面上噴涂保護層。
2.2低溫腐蝕
煤中的硫分由有機硫、硫鐵礦硫和硫酸鹽硫三部分組成。前兩種硫可以燃燒而構成所謂的揮發硫或可燃硫，后一種不能燃燒而并人灰分之內。由于我國煤中的硫酸鹽硫很少，可忽略不計。雖然可燃硫燃燒可以放出一定的熱量，但其燃燒產物（S02或S03）和水蒸氣結合生成亞硫酸或硫酸蒸氣。當煙氣流經低溫受熱面時，由于金屬受熱面溫度低于硫酸蒸氣開始結露的溫度（酸露點），硫酸蒸氣便在其上凝結，使鍋爐尾部受熱面發生低溫腐蝕及堵灰。
2.3撈渣機功率受限和受熱面磨損
高灰分煤種高負荷運行時，受直接影響的是撈渣機。3號及4號鍋爐撈渣機為液壓驅動，極限驅動油壓為21 MPa，一旦達到詼極限值，油泵因保護動作而跳閘。渣斗積渣繼續增加時，將無法啟動油泵，機組被迫降低負荷運行，若人工輔助外力驅動撈渣機鏈條則費時費力。另外，受熱面的飛灰磨損程度加重，需要在機組定期檢修時進行全面檢查評估，采取相應的應對措施，例如消除煙氣走廊、裝設鰭片、鍍防磨損膜等，這就造成輔機可用系數降低。
2.4受熱面結渣
灰熔點設計值￡。-1160℃，若實際運行中入爐煤ts=1 280℃以上時，鍋爐高負荷運行時爐膛結渣趨勢不明顯，但是過熱汽溫明顯偏低，達不到額定值，影響機組運行經濟性；當入爐煤。接近或低于設計值時，水冷壁和屏式過熱器有結渣趨向，高負荷運行時過熱器、再熱器減溫水量較大，同樣影響運行經濟性。吹灰時大量爐渣落人渣斗，也給撈渣機運行帶來威脅，成為不安全因素。
3、優化配煤方案及實現
由上述分析可見，合理配煤，控制人爐煤的含硫量、灰分、熱值是提高鍋爐運行可靠性、優化變負荷響應性能、增強長期高負荷運行性能的有效措施：
(1)熱值指標按照磨煤機穩定運行所允許最高負荷推算，鍋爐總耗煤量控制在250 t/h以內為宜，即偏差率應該在10%以內，因而得出理想配煤平均熱值≥20. 50 MJ/kg。
(2)結合運行經驗，灰分指標控制偏差率在≤30%設計值，w(A)一14.3%時基本能滿足各種運行工況的要求。
(3)灰熔點指標t=1160～1 280℃為鍋爐較適宜的配煤方式。
(4)全硫指標根據長時間在線監測結果和人爐煤含硫量進行相關分析得出，含硫量w(S，)與S02排放質量濃度的關系見圖1。當排放S02質量濃度為2 100 mg／m3時，對應的w為1.00%，因而S02排放質量濃度為1 749. 6w(S，)+85. 338 mg/m3。
例如：2010年9月17日，3號爐配煤ClE煤斗神混259（全硫0. 55%），其他4倉優混229（全硫1.45%），鍋爐5臺磨煤機運行平均人爐煤全硫一1.09%。在線檢測結果，煙氣S02質量濃度達2 300 mg/m3，超標。所以，合理配煤應控制入爐煤全硫≤1%，見表5。
實際加倉時應該注意，保證1臺磨煤機加入接近設計煤質的神混煤，對提高運行可靠性、可調性十分必要。
在正常運行過程中，還必須合理調整運行參數，注意減輕腐蝕程度。機組高負荷運行時，若采用富氧燃燒時會加劇火焰中心還原性環境氣氛，所以必須嚴格控制氧量值。為減輕空氣預熱器冷端低溫腐蝕，必須嚴格控制空氣預熱器人口冷風溫度。按照運行規程規定，通過調節送風機熱風再循環，應控制空氣預熱器入口風溫≥20℃。富通新能源生產銷售的生物質鍋爐以及木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料是客戶們不錯的選擇。
為了避免撈渣機堵渣，運行中應該利用電網負荷低谷時進行吹灰除渣，為承擔高峰負荷創造條件。運行中發現撈渣機驅動油壓有明顯上升趨勢時，應該果斷申請降負荷排渣。實際運行經驗證明，85%額定負荷以下運行時完全可以清除撈渣機的積渣。如果通過技術改進，提高撈渣機的運行功率，同時加強對磨煤機的運行維護，如對石子煤的清理，及時更換磨損的磨煤機磨輥，鍋爐完全可以帶額定負荷長時間連續運行。
4、結語
當前火力發電廠無法按照鍋爐設計要求燃用優質動力煤的狀況將延續，采取針對性的措施將能解決鍋爐長時間連續高負荷運行問題，該600 MW機組鍋爐適應劣質煤種運行的可靠性能進一步提高。
某廠3、4號鍋爐是亞臨界壓力控制循環鍋爐，額定負荷為600 MW，采用擺動式燃燒器調溫，四角布置切向燃燒，正壓直吹式制粉系統，單爐膛，Ⅱ形半露天布置，固態排渣，全鋼架結構，平衡通風，具有較好的煤種適應性，在燃料正常變化范圍內燃燒穩定，安全可靠。
設計煤種為準格爾煤，煤質分析見表1。
由表1可知，設計煤種為高揮發分、低灰分、低硫分、高熱值的有較強結渣趨勢的優質動力煤。
當前，隨著經濟快速發展，特別是大批火力發電廠的不斷投產，電煤供應日趨緊張，人廠煤種越來越復雜，煤質指標經常偏離設計值。以2010年8月18日入爐煤為例，煤質分析見表2。
由表2及表3可以看出，實際入爐煤是低揮發分、高灰分、熱值偏低、高硫分的煤質，其中灰分、硫分含量較設計值偏高（超過50%），對鍋爐運行影響較大。富通新能源生產銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒顆粒機、木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料，同時我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料和玉米秸稈顆粒燃料出售。
鍋爐主要輔機運行負荷都在80%額定值以內，因為撈渣機驅動油壓偏高，故機組實際帶負荷均達不到額定輸出功率。
機組主要運行參數以及各輔機運行情況都在正常范圍內，鍋爐各受熱面結渣情況不明顯，各項指標表明鍋爐本身對劣質煤種的運行適應性較強，制約機組長時間高負荷運行的關鍵問題是煤質的灰分較大，鍋爐渣量多，受撈渣機功率、制粉出粉量（總煤量）限制。
長時間高硫分煤種運行，鍋爐受熱面的高溫腐蝕、尾部煙道構件的低溫腐蝕不容忽視，造成機組運行不可靠。
2、鍋爐摻燒劣質煤時存在的問題
2.1高溫腐蝕
硫化物型的高溫腐蝕是引起水冷壁管腐蝕的一個主要因素，煤中的硫在一定條件下隨煤燃燒而在燃燒區中形成H2S，而這和燃燒時的缺氧氣氛有很大關系。燃燒器供氧不足時會在水冷壁附近出現還原性氣氛，生成大量的H2S。在爐煙還原反應中，硫在爐煙中以氧化硫和硫化氫的形式出現。運行經驗表明，影響水冷壁管外部腐蝕的最主要因素是水冷壁附近的煙氣成分和管壁溫度。由于燃燒器附近火焰溫度可達1400～1 600℃，因此煤中的礦物成分揮發出來，這一區域煙氣中NaOH、S02、HC1、H2S等腐蝕性氣體成分較多，同時水冷壁附近的煙氣還處于還原性氣氛，導致了灰熔點溫度的下降和灰沉積過程加快，從而引起受熱面的腐蝕。另外，由于燃燒器區域附近的水冷壁管的熱流密度很大，溫度梯度也很大，這對管壁的高溫腐蝕有著很大的影響。
除了在機組定期檢修中進行必要的檢查、評估高溫腐蝕的程度外，實際上對于容易發生高溫腐蝕的部件可以采用在受熱面上噴涂保護層。
2.2低溫腐蝕
煤中的硫分由有機硫、硫鐵礦硫和硫酸鹽硫三部分組成。前兩種硫可以燃燒而構成所謂的揮發硫或可燃硫，后一種不能燃燒而并人灰分之內。由于我國煤中的硫酸鹽硫很少，可忽略不計。雖然可燃硫燃燒可以放出一定的熱量，但其燃燒產物（S02或S03）和水蒸氣結合生成亞硫酸或硫酸蒸氣。當煙氣流經低溫受熱面時，由于金屬受熱面溫度低于硫酸蒸氣開始結露的溫度（酸露點），硫酸蒸氣便在其上凝結，使鍋爐尾部受熱面發生低溫腐蝕及堵灰。
2.3撈渣機功率受限和受熱面磨損
高灰分煤種高負荷運行時，受直接影響的是撈渣機。3號及4號鍋爐撈渣機為液壓驅動，極限驅動油壓為21 MPa，一旦達到詼極限值，油泵因保護動作而跳閘。渣斗積渣繼續增加時，將無法啟動油泵，機組被迫降低負荷運行，若人工輔助外力驅動撈渣機鏈條則費時費力。另外，受熱面的飛灰磨損程度加重，需要在機組定期檢修時進行全面檢查評估，采取相應的應對措施，例如消除煙氣走廊、裝設鰭片、鍍防磨損膜等，這就造成輔機可用系數降低。
2.4受熱面結渣
灰熔點設計值￡。-1160℃，若實際運行中入爐煤ts=1 280℃以上時，鍋爐高負荷運行時爐膛結渣趨勢不明顯，但是過熱汽溫明顯偏低，達不到額定值，影響機組運行經濟性；當入爐煤。接近或低于設計值時，水冷壁和屏式過熱器有結渣趨向，高負荷運行時過熱器、再熱器減溫水量較大，同樣影響運行經濟性。吹灰時大量爐渣落人渣斗，也給撈渣機運行帶來威脅，成為不安全因素。
3、優化配煤方案及實現
由上述分析可見，合理配煤，控制人爐煤的含硫量、灰分、熱值是提高鍋爐運行可靠性、優化變負荷響應性能、增強長期高負荷運行性能的有效措施：
(1)熱值指標按照磨煤機穩定運行所允許最高負荷推算，鍋爐總耗煤量控制在250 t/h以內為宜，即偏差率應該在10%以內，因而得出理想配煤平均熱值≥20. 50 MJ/kg。
(2)結合運行經驗，灰分指標控制偏差率在≤30%設計值，w(A)一14.3%時基本能滿足各種運行工況的要求。
(3)灰熔點指標t=1160～1 280℃為鍋爐較適宜的配煤方式。
(4)全硫指標根據長時間在線監測結果和人爐煤含硫量進行相關分析得出，含硫量w(S，)與S02排放質量濃度的關系見圖1。當排放S02質量濃度為2 100 mg／m3時，對應的w為1.00%，因而S02排放質量濃度為1 749. 6w(S，)+85. 338 mg/m3。
例如：2010年9月17日，3號爐配煤ClE煤斗神混259（全硫0. 55%），其他4倉優混229（全硫1.45%），鍋爐5臺磨煤機運行平均人爐煤全硫一1.09%。在線檢測結果，煙氣S02質量濃度達2 300 mg/m3，超標。所以，合理配煤應控制入爐煤全硫≤1%，見表5。
實際加倉時應該注意，保證1臺磨煤機加入接近設計煤質的神混煤，對提高運行可靠性、可調性十分必要。
在正常運行過程中，還必須合理調整運行參數，注意減輕腐蝕程度。機組高負荷運行時，若采用富氧燃燒時會加劇火焰中心還原性環境氣氛，所以必須嚴格控制氧量值。為減輕空氣預熱器冷端低溫腐蝕，必須嚴格控制空氣預熱器人口冷風溫度。按照運行規程規定，通過調節送風機熱風再循環，應控制空氣預熱器入口風溫≥20℃。富通新能源生產銷售的生物質鍋爐以及木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料是客戶們不錯的選擇。
為了避免撈渣機堵渣，運行中應該利用電網負荷低谷時進行吹灰除渣，為承擔高峰負荷創造條件。運行中發現撈渣機驅動油壓有明顯上升趨勢時，應該果斷申請降負荷排渣。實際運行經驗證明，85%額定負荷以下運行時完全可以清除撈渣機的積渣。如果通過技術改進，提高撈渣機的運行功率，同時加強對磨煤機的運行維護，如對石子煤的清理，及時更換磨損的磨煤機磨輥，鍋爐完全可以帶額定負荷長時間連續運行。
4、結語
當前火力發電廠無法按照鍋爐設計要求燃用優質動力煤的狀況將延續，采取針對性的措施將能解決鍋爐長時間連續高負荷運行問題，該600 MW機組鍋爐適應劣質煤種運行的可靠性能進一步提高。
