燃用烟煤锅炉掺烧新疆广汇褐煤技术研讨

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  【摘 要】甘谷发电厂2×330MW燃煤机组设计燃用烟煤。为提高盈利水平,甘谷发电厂引进了价格相对较低的新疆广汇褐煤。通过掺烧试验,在没有进行设备技术改造的情况下,2011年全年燃用广汇褐煤共节约燃料成本2486.77万元,降低了发电成本。甘谷发电厂广汇褐煤掺烧经验对于其他同类型锅炉有一定的借鉴意义。
  【关键词】锅炉;烟煤;褐煤;掺烧
  一、概述
  甘谷发电厂2×330MW燃煤机组采用上海锅炉厂生产的SG-1025/18.55—M725型锅炉,锅炉燃用烟煤。制粉系统采用正压直吹式制粉系统,燃烧器采用四角布置,切圆燃烧方式。目前国内燃料价格依旧不断上涨,电厂中的燃料成本已占电厂经营成本的70%以上,为提高的盈利水平,甘谷发电厂引进了价格相对较低的新疆广汇褐煤。该煤种特点是:发热量高,灰熔点低,水分大,挥发分高(>40%),燃点低(265℃左右),属易自燃、危险性很大的煤种。甘谷发电厂通过掺配掺烧试验,采取广汇褐煤单独上仓、分层掺烧方案,在没有进行设备技术改造的情况下,广汇褐煤掺烧比例由20%逐步增加至90%,机组能安全稳定运行,降低了发电成本,提高了企业的盈利水平。
  二、褐煤燃烧情况分析
  广汇褐煤的干燥无灰基挥发分达50%以上,虽然挥发分高有利于着火,但也容易造成火嘴烧坏、火嘴结焦等问题。褐煤的灰熔点较低,在燃烧过程中容易沉积在水冷壁上造成炉内结渣和炉膛出口受热面结焦。广汇褐煤的煤粉颗粒较烟煤粗,燃尽性较差。由于广汇褐煤水分高,在制粉系统采用热风干燥的条件下,磨煤机干燥出力将会大幅度降低,直接制约锅炉出力。要使煤粉稳定燃烧,需要增强炉内扰流强度、降低火焰中心,选择合适的煤粉细度,保持较高的炉膛温度及良好的炉内空气动力场。
  三、掺烧广汇褐煤方案
  (1)广汇褐煤应根据机组负荷、煤场各煤种量有计划采购,合理调整来煤结构。(2)在煤场允许的情况下,各种来煤必须采取分堆存放,不得混堆。若煤场存煤多,无法实现分堆存放,必须将煤质相近的煤堆放在一起,利于分仓配煤。(3)广汇褐煤采用单独上仓、分层掺烧。(4)负荷高峰时减少褐煤的掺烧比例,低谷时适当增加掺配比例。原则上劣质煤掺烧比例不允许大于50%。(5)加强煤场测温,煤场温度超过60℃,应及时组织投入喷淋设备,如煤场温度超过80℃,必须及时进行翻烧。(6)及时检查清理输煤系统、制粉系统积煤、积粉,防止煤粉自燃爆炸。(7)建立掺烧广汇褐煤奖励考核机制,加大一线掺烧广汇褐煤的奖励。
  四、控制调整措施
  (1)严格控制各台磨出口温度在60℃~70℃,防止煤粉结露(煤粉露点温度为48℃),运行时可根据磨电流和差压,控制磨进口温度≤270℃。(2)为防止锅炉受热面结渣,运行中氧量控制在3%~4%,增强炉内扰流强度。(3)适当提高一次风率,防止燃烧器喷口结焦或被烧毁。保持二次风箱与炉膛差压不低0.45Kpa。燃烧器喷口周界风不低于35%的开度,保证燃料和空气的良好混合,避免局部高温和局部还原性气氛。(4)加强对吹灰器进行管理工作,发现结焦严重可增加吹灰次数。每周进行锅炉结焦积灰分析,发现结焦及时调整燃烧和吹灰方式。(5)根据负荷,及时调整掺烧比例。负荷高峰时减少褐煤的掺烧比例,低谷时适当增加掺配比例。(6)燃烧广汇褐煤时,保持一次风母管压力在8.4Kpa~9.0Kpa,磨入口压力6.0Kpa~8.0Kpa,风煤比在1.8~2.0,从而有效地预防了煤粉的沉积自燃。(7)通过检修工艺,调节各台磨的磨辊间隙,以增加磨煤机的出力,及时更换刮板。(8)严格执行石子煤排放制度。掺烧广汇褐煤磨煤机的石子煤排放频率为30分钟/次。(9)燃用褐煤的制粉系统停运时间超过2天,需烧空原煤仓。按照规定及时清理输煤、制粉系统积粉积煤。(10)停磨时将给煤机皮带积煤走空后停运,抽粉10分钟以上且磨煤机电流小于21A时,方可停运磨煤机。(11)在磨煤机跳闸、原煤仓蓬煤、断煤、给煤机皮带打滑等故障情况下,要立即调整冷热风门,保证磨出口温度不大于70℃。负荷低或由于故障造成制粉系统隔层运行时,及时投入油枪稳燃,防止燃烧恶化和制粉系统自燃着火、爆炸。
  五、攻关过程
  (1)自2011年1月9日甘谷发电厂购进新疆广汇煤,为保证掺烧工作的顺利进行,该厂成立了以总工程师为组长的掺烧领导小组,借鉴有关褐煤掺烧运行经验,制定了详细的新疆广汇煤掺烧方案及掺烧管理规定,明确了相关职责,做好了充分的准备后,于1月12日开始试验性掺烧。第一阶段掺烧广汇褐煤只运行中间C制粉系统,掺烧比例为20%,锅炉出力与制粉系统出力未受到影响。(2)第二阶段在总结经验后切换其他制粉系统进行广汇褐煤掺烧,比例不断增加。根据进煤情况确定掺烧广汇褐煤比例,总结掺烧广汇褐煤对煤场管理、混配、输送、脱硫系统控制等方面的影响,总结掺烧褐煤对锅炉燃烧、制粉系统掺烧、锅炉效率、厂用电率等方面的影响,及时修改相关措施,预防锅炉发生其它异常。第二阶段广汇褐煤掺烧为35%~45%,两套制粉系统各层运行,锅炉燃烧稳定,各参在正常范围内。(3)第三阶段,将劣质煤、烟煤和广汇褐煤在煤场混配上仓掺烧。这样解决了单独上仓烧劣质煤火检不稳,石子煤排放量大,磨组带负荷能力差等问题。但是,广汇褐煤与劣质、烟煤等煤种同仓混配掺烧,在炉内煤粉燃烧存在抢风。同时,由于原煤在煤场掺配不均匀,入炉煤量波动大,影响锅炉带负荷能力。根据实验结果,采取将广汇褐煤单独上仓,不与其他每种混配掺烧。并将广汇褐煤与灰分大、发热量低的劣质煤分层掺烧,解决了大量燃用劣质煤燃烧不稳定问题。(4)第四阶段根据实际运行情况,对配煤掺烧方案进行完善。第四阶段广汇褐煤掺烧比例为50%~70%,锅炉排烟温度较燃烧烟煤时升高2%~3%,通过配风调整和加强吹灰,使排烟温度控制正常,脱硫效率达90%以上。(5)第五阶段根据2012年2月份广汇煤大量入厂后,来煤结构发生了大的变化。在不进行设备改造情况下,达到了100%广汇煤入炉,双机负荷带到310MW稳定运行。   六、掺烧褐煤期间发现的问题及采取的措施
  (1)广汇褐煤与劣质、烟煤等煤种同仓混配掺烧,在炉内煤粉燃烧存在抢风现象。同时,由于原煤在煤场掺配不均匀,造成煤粉在炉内燃烧强度随时变化,在负荷不变时,入炉煤量波动大,配风失调不均、炉膛压力波动,影响锅炉带负荷能力。针对此问题采用广汇褐煤单独上仓,其他煤种隔层配煤的方式,使入炉煤质和入炉煤量保持相对稳定,机组带负荷能力平稳,无大的波动,解决了广汇褐煤与其他煤种同仓混配掺烧引起的炉内燃烧抢风现象,降低飞灰可燃物,提高锅炉效率。(2)磨煤机干燥出力不足,出口温度低。随着广汇褐煤掺烧比例的加大,磨煤机出口温度下降明显。磨组全烧褐煤时,下煤量28t/h,磨煤机出口温度60℃左右。要适当开大一次热风调门开度,尽量使磨煤机入口温度在高限,适当降低磨煤机的出力,保持磨煤机出口温度在要求范围内,防止磨煤机出口温度低导致一次粉管堵塞积粉,锅炉燃烧恶化。(3)磨煤机入口冷风门调门开度大,排烟温度高。同时冷风量掺入量增加,使一次风率增加,造成送风量的降低,使流过空气预热器的空气量减少,最终导致排烟温度升高。因此在在高负荷(250MW以上)时及时调整风煤比在低限,适当关小热风调门,并保持磨煤机出口温度在高限,减少冷风的掺入量,降低一次风率;在低负荷(220MW以下)时,可适当降低一次风压在8.2kpa~8.4kpa,降低一次风率。可增加空预器通风量,降低排烟温度和排烟损失,提高锅炉效率,降低制粉单耗。(4)燃烧时发现燃烧器喷口周围有轻微结焦现象。此时要根据负荷及配煤情况,就地观察燃烧及炉内结焦积灰、捞渣机内的灰渣情况,并结合减温水量、锅炉管壁温度、烟温、排烟温度等参数进行分析,及时调整锅炉吹灰方式,调整二次风配风。广汇褐煤掺烧比例在75%以上时,每天炉膛及烟道吹灰不少于三次,并根据实际参数情况增加吹灰次数,保证炉内不大面积结焦积灰。在连续高负荷两天以上可采用降低负荷1小时进行扰动同时进行吹灰后接带高负荷,以保证炉膛清洁,避免结住较大焦块。(5)石子煤斗内部积聚的石子煤容易自燃结焦,石子煤室排放插板密封圈损坏时,热风漏出,造成石子煤排放插板烧毁卡死现象,影响石子煤排放。并且热风携带煤粉,有自燃爆炸危险。对此甘谷发电厂将石子煤排放系统进行了密封改造,此问题得以解决。(6)磨煤机出口处因漏粉堆积自燃使测量元件等电缆烧损造成磨煤机误跳或积粉自燃引起火灾。应加强制粉系统设备治理的同时定期对磨煤机顶部及其周围管道的积粉进行清理,防止积粉自燃烧坏电缆、测量元件。(7)输煤系统存在扬尘、积粉自燃、爆炸等现象。需采取对输煤系统导料槽及翻车机喷雾抑尘、喷淋水改造,改善输煤系统环境,减少输煤系统扬尘。
  七、燃用烟煤锅炉掺烧广汇褐煤经验
  (1)做好安全技术措施管理是广汇褐煤掺烧的基础。对于甘谷发电厂燃用烟煤锅炉掺烧广汇褐煤的锅炉,从卸煤、储煤、配煤、上煤、制粉、燃烧调整等方面加强安全管理,做好防止掺烧广汇褐煤自燃爆炸的安全措施,强化运行人员技能技术培训,对运行中发现的设备瓶颈进行改造,来保证机组安全运行。(2)强化组织管理是广汇褐煤掺烧的保障。做好管理协调配合,从燃煤采购、卸煤、储煤、配煤、上煤、运行调整以及电量预测等各部门、各环节协调,保证配煤掺烧工作顺利进行。奖励配煤掺烧奖励考核机制,激励各部门、各岗位做好配煤掺烧。及时分析电煤价格变化,来指导配煤掺烧和负荷调整,保证经营效益最大化。(3)采取广汇褐煤单独堆放,单独上仓、分层掺烧,防止煤粉自燃爆炸,保证锅炉燃烧稳定,降低飞灰可燃物含量和排烟温度,提高机组经济性。
  八、取得的效益
  (1)通过掺烧褐煤实验,在没有进行设备技术改造的情况下,褐煤掺烧比例在60%~90%,机组能安全稳定运行。在相同热值的前提下,广汇褐煤和华亭烟煤标煤价(不含税)分别为562.81元/吨和645.73元/吨,采用广汇褐煤入厂标煤单价降低82.92元/吨,全年进厂广汇褐煤为42.62万吨,换算成标煤为29.99万吨,全年燃用广汇褐煤共节约燃料成本2486.77万元。(2)燃料成本的降低,对企业的扭亏增盈极为有利,还避免了煤炭市场供需变化,造成电厂燃煤供应不足的问题。
  九、广汇褐煤掺烧推广价值
  (1)通过合理的掺配掺烧手段及相关措施的认真执行,甘
  谷发电厂已掌握了广汇褐煤掺烧的基本特性,至2012年2月,广汇褐煤掺烧比例达90%,机组安全稳定运行,与此同时还降低了发电成本,提高了机组的盈利水平。(2)只要组织管理到位,安全技术措施管理到位,对于燃用烟煤的锅炉改变燃用广汇褐煤是完全可行的。甘谷发电厂广汇褐煤掺烧经验对于其他同类型锅炉有一定的借鉴意义。
  参 考 文 献
  [1]范从振.锅炉原理(第一版)[M].水利电力出版社.1986(5)
  [2]孙石,于雷.电站锅炉掺烧非设计煤种经济性浅析浅析策略研究[J].长春工程学院学报
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