褐煤掺烧1 褐煤特性发热量较低，一般在3000-4000kcal/kg之间；挥发分高，水分较高，一般在30%-35%之间，部分高于40%；灰分较低，一般在15%以下；硫分较低，一般在1%以下；灰熔点较低，一般在1100-1300℃之间，属于较严重结渣煤种；煤灰中碱金属（Na、K）含量较高，一般超过2%，煤灰的沾污性较强；原煤磨损指数较低，磨损性能在“不强”以下。

2 褐煤掺烧情况四角切圆锅炉可进行分层分磨掺烧褐煤，便于调整控制煤粉细度、磨出口温度等，褐煤掺烧能力较强；对冲燃烧锅炉也可进行分磨掺烧褐煤，褐煤掺烧能力次之；W火焰锅炉只能采用混煤，一般混煤不易均匀，因此掺烧比例较少。

3 褐煤掺烧对机组运行的影响由于褐煤热值低、挥发分高、水分高、易自燃等特点，在非设计褐煤锅炉中掺烧后，对锅炉的运行指标、运行参数、相关设备及热工控制等会发生一定程度的劣化，控制不当会产生一定的安全隐患。

3.1对锅炉热效率的影响掺烧褐煤导致总煤量增大，总烟气流量大幅增加，一次风率升高明显，燃烧推迟致使减温水量增大，排烟温度上升，锅炉效率下降。

虽然通过燃烧器改造、空预器换热元件改造等方式可以减少再热器减温水的用量、加强对排烟温度的控制，但褐煤入炉后的热惯性较大，会引起汽温大幅度波动。

且随着褐煤掺烧比例的加大，这种惯性也随之加大，锅炉效率将有所下降。

根据掺烧比例、褐煤水分及具体炉型不同，燃煤量增加，影响制粉单耗增加；一、二次风比例变化影响一次风机的耗电率增加；烟气量的增加、一次风压的提高造成空气预热器阻力、漏风量增加影响引风机耗电率增加。

影响发电煤耗上升普遍在1%-2%之间，如铜陵公司通过试验，在600MW掺烧30%褐煤时，锅炉效率降低了0.79个百分点，影响供电煤耗2.45g/kWh；厂用电率同比升高了0.37个百分点，影响供电煤耗1.15g/kWh。

共计影响供电煤耗1.16个百分点，即影响供电煤耗3.6g/kWh。

水分对煤耗实际还存在隐性影响。

国家现行计算标准采用低位热值，原煤水分对锅炉效率的影响未得到体现，也没有引起发电企业的充分关注。

虽然计算发电煤耗不受原煤水分影响，但烟气中的水分将汽化潜热（2512kJ/kg）带走，这部分热量也是原煤提供的有效能。

一般认为水分每升高1%，实际发电标准煤耗约升高0.13%，约为0.4g/kWh。

3.2对锅炉带负荷能力的影响（1）低热值对锅炉出力的影响若煤的发热量降低，则同样的锅炉负荷所用的实际煤量增大，而对于直吹式制粉系统，输送煤粉所需的一次风量也相应增加，导致理论燃烧温度和炉内的温度水平下降，使煤粉气流的着火延迟，燃烧稳定性变差，影响煤粉的燃尽，煤的发热量降低还可能导致锅炉熄火等严重事故的发生。

同时，燃煤量增加后，燃烧器的出力受限，同时热一次风量增加后，一次风速将由18-22m/s增加至25-35m/s，燃烧器阻力会增加较多。

另外，炉膛燃烧火焰中心上抬，使锅炉排烟温度升高，增加排烟热损失，同时锅炉辐射换热与对流换热比例改变，对流换热增加，减温水量增加。

煤质变化可能会造成机组的某些设备不能满负荷运行而限制锅炉出力。

例如煤的水分和可磨性指数的变化可使磨煤机达不到额定出力；煤的灰分增加或灰的电阻特性改变可能使静电除尘器的除尘效果受限。

煤质趋劣时，锅炉燃烧不稳、灭火、受热面磨损加剧和带不上负荷等事故随之发生，电厂事故停运率增大，导致整个电网出力不足。

（2）高水分对制粉系统干燥出力的影响水分对煤的燃烧过程的影响主要体现在降低炉内温度。

水分还影响制粉系统型式、干燥介质的选择以及输煤系统的运行，从而影响锅炉燃烧工况。

水分增加会增加排烟热损失。

原煤水分对磨煤机碾磨出力影响较大。

对于MPS、ZGM、HP型中速磨及钢球磨煤机，水分每增加10%，出力下降11%左右。

影响干燥出力的之一为热一次风温，另一个因素为干燥剂量，燃用褐煤时，磨煤机内的风煤比将达到2以上，因此一次风率将由20%增加至30%以上，实际运行中有的工况一次风率接近50%。

由于褐煤水分较多，一般设计燃用褐煤的锅炉，BMCR工况下的热一次风温设计为380℃以上，而烟煤、贫煤设计锅炉的热一次风一般低于330℃，尽管掺烧褐煤后烟气量增加后会使增加10-15℃，但热一次风仍偏低较多。

褐煤水分达40%左右，远超烟煤、贫煤10%以内的常规值，干燥介质和干燥温度设计要求差距过大，干燥出力不足是掺烧褐煤最直接和最普遍的制约因素。

磨煤机在磨制褐煤时会导致干燥出力下降，出口温度降低，虽然采取了空预器反转等措施提高一次风温，但提高的温度不能够充分满足褐煤干燥的需要，因此当前提高磨煤机出力的主要方法是提高一次风压，用大流量、高风压的通风出力带动磨煤机总出力的提升。

虽然磨煤机和一次风机改造完成后，磨煤机通风出力显著提高，研磨出力和干燥出力也有部分提升，使部分机组全时段大比例掺烧褐煤得到保障，但褐煤干燥不足的问题一直存在，尤其当雨季褐煤外水增加时，煤斗下煤、磨煤机各粉管会出现堵管现象，磨煤机出力受到影响。

目前各单位通过定时对褐煤磨进行降出力运行吹扫，有效的减少了问题发生次数，但褐煤干燥不足的根本问题没有得到妥善处理。

（3）烟气量及烟道阻力增加，加剧设备磨损当原煤水分由7%增加至35%以上时，折算烟气量（按热量相同）增加近10%，烟气量的增加影响尾部阻力将增加20%以上。

3.3对锅炉防爆工作的影响由于褐煤挥发分较高，掺烧褐煤，在制粉系统启停及堵煤蓬煤期间容易发生制粉系统自然爆炸事故，因此掺烧褐煤对制粉系统防爆工作提出了更高要求。

尤其雨季磨煤机入口堵煤时，若不及时停磨，极易造成磨入口管内积煤自燃着火，所以若发生磨入口堵煤，务必及时停磨疏通。

此外，燃用褐煤需严格控制磨出口温度不超过65℃，磨煤机停运时需尽可能抽空磨煤机并及时充惰。

在磨煤机正常运行时若一台给煤机蓬煤，则需严格控制磨出口温度在正常范围内，防止制粉系统爆燃事故的发生，保证锅炉安全稳定运行。

3.3对锅炉结焦影响褐煤是炭化程度较低的煤种，干燥无灰基挥发分高于40％，虽然挥发分高有利于着火，但褐煤灰熔点较低，一般在1100-1200℃，极易造成烧坏火嘴、火嘴结焦及屏过区域结焦，尤其是屏过区域结焦的会大大增加（屏过区域的出入口烟气温度一般设计在1000-1300℃，与褐煤的灰熔点接近），使减温水量增大及排烟温度升高。

3.4对空预器、SCR催化剂影响褐煤水分高，燃烧后烟气量大，烟气中的水蒸汽含量增加，对空预器的低温腐蚀几率增加，同时由于烟气中的水蒸汽对SCR催化剂产生污染，影响SCR效率。

3.5对“AGC”及“两个细则”的影响褐煤高水分、低热值，掺烧后燃料量大幅增加，除影响机组高负荷出力能力外，对锅炉燃烧调节特性也产生明显影响，主要表现为热惯性大、响应迟滞。

机组升降负荷时、汽压、汽温波动较大，部分高比例掺烧褐煤机组主汽压力波动范围增大到1MPa，甚至出现主汽温度下降等情况，严重影响机组安全运行。

电网“两个细则”执行日趋严格，要求机组必须投AGC运行，AGC运行时，负荷变化率快，负荷频繁升降，掺烧比例高时，因磨煤机磨制褐煤，干燥出粉速度慢，粉温度低，锅炉燃烧跟不上负荷变化，很难满足AGC 速率及品质要求，造成“两个细则”考核电量和电费，这是其中一个较重要的影响因素。

3.6褐煤掺烧锅炉污染物排放的影响随着国家环保要求越来越严格，分析煤质对成本的影响还要考虑到煤质对锅炉排放总量的影响。

煤质下降对飞灰排放浓度的影响主要表现为煤的灰量增加与灰的比电阻变化，煤的灰量增加将导致飞灰排放浓度或总量的上升。

4 褐煤掺烧技术路线为进一步推动煤电互保工作的深入开展，电科院总结近几年在配煤掺烧和提升褐煤掺烧能力工作上的经验，从锅炉系统及设备、热工自动化控制、运行优化、掺烧试验、煤场管理、安全环保等诸方面开展的研究，提出了褐煤掺烧技术路线。

4.1 褐煤掺烧能力前评估褐煤掺烧能力评估主要是对制粉系统出力、烟风系统出力等进行校核。

通过进行不同褐煤掺烧比例下的制粉系统出力、烟风系统出力等的校核来初步判断锅炉掺烧褐煤的能力，并用于指导一次风机、磨煤机及空预器等辅机的改造工作。

1制粉系统出力校核针对掺混褐煤的煤质特性，应用现有锅炉实际风温数据进行制粉系统出力校核。

如双鸭山公司，其磨煤机设计最大出力为60.28 t/h，但如磨制宝清褐煤，其校核最大出力仅为46.50t/h。

2一次风机、引风机出力校核根据锅炉掺混褐煤比例进行一次风量、送风量和烟气量计算，并于选型TB点质量流量进行比较，以进行一次风机、引风机出力校核。

随着褐煤掺烧比例的增加，一次风量需求量增加，二次风量需求量减少。

某试验表明，当褐煤掺烧比例为45%时，烟气量增加为9.99%，一次风量增加率为47.92%。

因此，只需对一次风机及引风机出力进行校核。

4.2 设备改造1磨煤机增容（1）钢球磨煤机对于负压制粉系统，增加一套高温炉烟风机系统，采用抽取高温烟气提高热风温度，从省煤器入口抽取约450℃的高温炉烟进入磨煤机热风母管，再提高热风温度60～70℃，通过分磨磨制褐煤方式，掺烧比例可提高至40%以上。

此方法的技术难点，因高温炉烟取自省煤器入口，含尘量较高，所以对高温炉烟风机要求耐磨、耐高温。

目前300MW机组中储式制粉系统已有成功应用案例。

（2）中速磨煤机由于原煤水分对磨煤机碾磨出力的影响较大，因此对于原设计燃用贫煤、劣质烟煤的锅炉，需要对中速磨煤机进行增速增容改造，提高碾磨出力。

磨煤机增速增容改造时一般配合进行提高一次风温改造，可使掺烧比例由15%提高至40%左右；若再进行一次风机增容改造，则掺烧比例可提高至50%以上。

目前成功应用案例：根据掺烧褐煤比例，选择2-4台磨煤机，通过提高磨煤机磨辊、磨碗转速，增加出力。

一般将磨煤机转速提高10%，同时对风环及煤粉分离器进行相应的改造，磨煤机出力能够提高10-15%，若再提高转速，则配套磨煤机电机须作相应增容改造。

2提高热一次风温对于原设计预热器转向若先进二次风侧，可通过改变空气预热器旋向，调整热烟气通过空气预热器的顺序，先通过一次风，再通过二次风，提高一次风温10-20℃，褐煤掺烧比例可提高至20%以上。

通过移动一次风与二次风间的扇形板和弧形板位置，增大一次风侧的换热面积，提升一次风出口风温和风量，褐煤掺烧比例可提高至40%左右。

对于排烟温度偏高且有空间的电厂可通过空气预热器改造增加其换热面积，提高一次风温，褐煤掺烧比例可进一步提高。

如褐煤掺烧比例增大后，过再、热器减温水量和排烟温度增加较多，则通过调整受热面面积，可以降低过再热器减温水量和排烟温度。

褐煤掺烧比例增大后，排烟温度超出设计值15℃以上的应考虑增加低温省煤器等余热利用装置。

3一次风机掺烧褐煤后，受干燥出力影响一次风率将由原来的20%左右提高至30%以上。