火力发电厂大比例掺烧褐煤方案分析.pdf

第 3 3卷 第 6期 2 0 1 1 年 6月 华 电技 术 Hu a d i a n Te c h no l o g y Vo 1 ． 3 3 No ． 6 J u n ． 2 01 1 火 力发 电厂大 比例掺烧 褐煤 方案分析 陈立志 华电哈尔滨热电有限责任公司， 黑龙江 哈尔滨1 5 0 0 4 6 摘要 华电哈尔滨热电有限责任公司为了扩大煤源、 降低煤价， 开始按一定比例掺烧内蒙古宝 E t 希勒褐煤以调整煤种 结构， 取得了一定的经济效益。对掺烧褐煤后锅炉的运行参数进行了分析、 统计， 希望能为褐煤掺烧提供参考。 关键词 褐煤掺烧； 运行参数； 经济效益； 问题 ； 措施 中图分类号 T K 2 2 3 ． 7 2 文献标志码 B 文章编号 1 6 7 41 9 5 1 2 0 1 1 0 6 0 0 1 1 0 2 O 引言 火力发 电企业 的燃料成本 占企业经 营成本 的 7 0 ％ ～ 8 0 ％ ， 随着煤炭资源供应的紧张和煤价 的上 涨 ， 许多火力发电企业大幅亏损。为扭转亏损局面， 华电哈尔滨热电有限责任公司引进了价格相对较低 的内蒙古宝 日希勒褐煤。 1 烧褐煤给锅炉安全运行带来的危害 褐煤是煤化程度较低 的煤 ， 外观多呈褐色 ， 光泽 暗淡 ， 其特点是挥发分高 、 灰熔点低、 水分较大 、 燃点 低 、 低位发热量在 l 5 ． 9 6 M J ／ k g左右。褐煤 的这些 特点 ， 给锅炉 的安全运行带来 了一定的危害。 1 褐煤水分较大 ， 通常在 3 0 ％以上 ， 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 ， 为了保证磨煤机出力 和煤粉温度 ， 只能采用褐煤与水分较小 、 发热量较高 的烟煤掺烧的方式。 2 褐煤 的灰熔点一般 较低 ， 在燃 烧过程 中容 易沉积在锅炉水冷壁上造成炉 内结渣和炉膛 出口受 热面结焦 。 3 褐煤燃点低 ， 一般为 2 7 0～ 3 1 0℃ ， 在制粉时 容易在制粉系统 内积粉发生 自燃。 4 褐煤挥发分高达 4 0 ％以上 ， 虽然挥发分高 有利于着火 ， 但容易造成烧坏燃烧器喷口、 喷 口结焦 等问题。 5 褐煤发热量低， 若锅炉全烧褐煤， 只能达到 锅炉额定负荷的 8 0 ％左右。 2 锅炉设备概 况 锅炉为 H G一1 0 2 5＼ l 7 ． 5一Y M3 6型亚 临界参 数 、 一次中间再热 、 自然循环汽包炉 ， 采用单炉膛 、 全 收稿 日期 2 0 1 01 0 0 8 钢构架 、 悬 吊结构。在机组负荷为 3 3 6 ． 3 MW 时 ， 锅 炉最大连续蒸 发量为 l 0 2 5 t ／ h ； 机组 带负荷 为 3 0 0 MW 时， 锅炉的额定蒸发量为 8 9 2 ． 4 3 t ／ h 。 锅炉采用 一 次风正压直吹式制粉系统 ， 配置 3台 B B D 4 0 6 0 B 型双进双出钢球磨煤机 ， 分别对应 6层燃烧器。磨 煤机标准出力 为 5 5 t ／ h ， 设计煤种 为鸡 西烟煤。直 流式 煤粉 燃 烧器 可 上 、 下 摆 动 ， 最 大摆 动 角度 为 3 0 。 ， 采用水平浓淡燃烧器 ， 四角布 置， 切圆燃 烧。 摆动燃烧器调节再热汽温 ， 喷水减温调节过热汽温 ， 平衡通风 ， 三分仓容克式空气预热器 ， 刮板捞渣机连 续固态排渣。 3 煤掺烧 方案及采取 的措施 3 ． 1 设计煤种烟煤与掺烧煤种褐煤成分对比 设计煤种 烟煤 与掺烧 煤种 褐煤 成分对 比 见表 1 表 1 设计煤种 烟煤 与掺烧煤种 褐煤 成分对比 3 ． 2 掺烧方案 第 1阶段 给 1 磨煤机供煤 的 1 ， 2原煤仓各 上 5 0 ％褐煤 、 5 0 ％烟煤 ； 给 2， 3磨煤机供煤 的 3 ， 4 ， 5 ， 6原煤仓均上烟煤。 1 磨煤机对应的燃烧 器喷 口在燃烧器下部 ， 2磨煤机对应的燃烧器喷 口 在燃烧器 中部 ， 3磨煤机对应 的燃烧器喷 口在燃烧 器上部 ， 这种上煤方法保证 了主力磨煤机 2磨 煤 机 及上部 3磨煤机的稳定燃烧 ， 以保证炉膛形 成 稳定 的燃烧条件 。 1 ， 2原煤仓煤位保持 在 6～7 m， 既要保证下煤顺畅， 又要控制在最短的时间 内调 整和更换煤种 。褐煤掺烧 比例为 1 6 ． 5 ％。 第2阶段 在 1磨煤机 1 ， 2原煤仓各上 5 0 ％褐煤、 5 0 ％烟煤； 2 磨煤机 3 ， 4 原煤仓各上 5 0 ％褐煤、 5 0 ％烟煤； 3磨煤机上烟煤。褐煤掺烧 比例为 3 3 ％。 1 2 华 电技 术 第 3 3卷 第 3阶段 在 1磨 煤 机 l ， 2原煤 仓 各上 5 0 ％褐煤 、 5 0 ％烟煤 ； 2磨煤机 3 ， 4原煤仓各上 5 0 ％褐煤 、 5 0 ％烟煤 ； 3磨煤机 5 ， 6原煤仓各上 5 0 ％褐煤 、 5 0 ％烟煤 。褐煤掺烧比例为 5 0 ％。 3 ． 3 褐煤掺烧采取的技术措施 1 褐煤掺烧后 ， 为避免燃烧器喷 口附近结焦 ， 磨煤机出 口粉管 内一次风速由 2 4 m ／ s 提高到 2 8～ 3 0 m ／ s 。提高一次风速推迟了煤粉 的着火点 ， 使着 火点距离燃烧器喷口0 ． 5 m左右 ； 同时 ， 一次风速的 提高， 可 以防止粉管内煤粉的沉积 、 自燃。 2 为保证混配煤粉初期燃烧 风量 ， 二次风箱 差压上调至 0 ． 8 k P a ， 二次风风门开度适 当调大。 3 炉膛内氧量控制应在 同等负荷对应氧量 曲 线基础上 ， 提高 0 ． 5 ％左右 。保证煤粉与空气 的 良 好混合 ， 防止炉膛 内出现局部还原性气氛而结焦。 4 混配煤粉分离器 出口温度控制在 6 O一 7 5 ℃ 分离器出 口温度正常控制在 7 5～ 8 5 ℃ ， 防止温度 低时磨煤机粉管内煤粉结露堵管 ， 防止温度高时粉 管内煤粉爆燃 。 5 加强对二次风风 门及燃烧 器摆角的调整。 保持合理的火焰中心位置， 使火焰中心位置不要过 度上移 ， 防止炉膛 出 口受热面结焦 。增加配风 的均 匀性 ， 防 止火 焰 中心 位 置偏 斜 、 贴 边 而使 水冷 壁 结焦 。 6 按时进行炉膛吹灰 ， 若发 现炉 内有结焦趋 势 ， 应增加吹灰次数 。 7 根据煤 粉取样化 验结果 及时 调整煤粉 细 度 。保 持煤粉 细度在 2 0 ％左 右， 防止因煤粉颗 粒 粗 、 燃尽慢而引起结渣。 8 加强对炉内燃烧的调整 ， 保 持适 当的过燃 风风门开度 ， 保持 良好的炉内空气动力场， 防止产生 热 偏 差 。 3 ． 4 褐煤掺烧采取的安全措施 1 加强对炉膛 看火孔的检查 ， 发 现结焦及 时 处 理 。 2 加强对制粉系统 原煤仓 、 落煤管 、 分离器 、 一 次风管弯头 、 燃烧器入 口、 磨煤机入 口绞笼 、 热一 次风箱 及其他高温管道部位积粉情况的检查。 3 保证磨煤机蒸汽消防系统处于热备用状 态 ， 能够随时投入。 4 发现磨煤机断煤后， 立即关闭磨煤机断煤 侧旁路风门、 关小热风门， 开大冷风门。控制磨煤机 分离器 出口温度不超限。 5 发现磨煤机跳 闸后 ， 立 即关 闭磨煤机一 次 风总风 门、 热风门 、 冷风门、 密封风门、 给煤机人 口及 出口门。投入磨煤机慢速驱动装置， 必要时投入磨 煤机蒸汽消防装置降温 。 6 若机组计 划停机 ， 停机前 应将 原煤仓 内褐 煤烧尽。在停磨煤机之前 ， 对磨煤机抽粉 1 0 m i n以 上 ， 磨煤机 电流显著下降后再停磨 ， 保证磨煤机大罐 内混配煤粉抽净。 3 ． 5 负荷调整 负荷高峰时保持掺烧褐煤的 1 ， 2给煤机转数 不变 ， 增加燃用正常烟煤的 2 ， 3磨煤机出力。低谷 时保持掺烧褐煤的 1 ， 2给煤机转数不变， 减少燃用 正常烟煤的 2 ， 3磨煤机出力。保证褐煤掺烧量。 4 褐煤掺烧制粉系统及锅炉燃烧数据分析 以2 0 1 0年 8月 5日为例 1 磨煤机上 5 0 ％褐 煤、 5 0 ％烟煤； 2 ， 3磨煤机均上 烟煤。具体数 据 见表 2 。 表 2 褐煤掺 烧制粉系统及 锅炉燃烧数据 2 0 1 1 } 一 0 8 0 5 分析 1磨煤 机 1 ， 2原煤仓 上 5 0 ％褐 煤 、 5 0 ％烟煤后 ， 1磨煤机出口粉管处风粉混合物温度 由平时 的 7 58 5℃降至 6 0 c 【 左右 ， 基本不需要开 启旁路风门干燥提温， 说明按 5 0 ％褐煤、 5 0 ％烟煤 掺烧 ， 比例适当。当煤湿或其他原 因导致 1 磨煤机 出口煤粉温度降至 6 0℃以下时 ， 需要开启旁路风 门 干燥煤粉使磨煤机出口煤粉温度提高至 6 0 c 【 左右。 旁路风门开启后， 磨煤机出力会有所下降， 对机组有 功负荷会产生一定影响。通过定期对锅炉看火孔 的 检查 ， 未发现炉内有大面积结焦情况发生。对锅炉 燃烧器进行检查 ， 发现燃烧器喷 口附近有轻微结焦 情况 ， 及时清除。通过对炉膛火焰电视 画面及火焰 检测装置参数的观察 ， 确定炉 内燃烧工况正常。 5 掺烧褐煤期间出现的问题及处理 某 日， 8锅炉 1 磨煤机 1 ， 2原煤仓为 5 0 ％ 褐煤 、 5 0 ％烟煤 。 1 磨煤机料位指示 下转g5 6页 5 6 华 电 技 术 第 3 3卷 l J 1 J 司 『 图 1压 力 变送 器测 量原 理 制精度要求不是很高 ， 这一误差不影响系统运行 ， 可 忽略。但塔内介质液位是系统稳定运行的一个重要 参数 ， 通常采用“ 二选一 ” 或“ 三选二” 的冗余设计 。 2 ． 2 压力变送器的选型 由于测量方法本身存在误差 ， 所以通常要求使 用测量精度较高的隔膜式法兰压力变送器。由于塔 内介质易表面凝结 ， 所 以一般选用法 兰直径较大的 变送器 如 D N 8 0 并在选型时配带冲洗环 ， 以便凝 结堵塞 时用 冲洗水 冲洗维护 。 为了适应 酸性 环境 ， 变送器接液材料通常选用 哈氏合金 。3 0 5 1 L型液位 变送器本身液位测量精度达 0 ． 0 7 5 ％ ， 小巧而质轻 ， 易于安装与维护。此种压力变送器 目前市场价格一 般为七八千元 ， 远低于科氏质量流量计的价格 ， 而且 安装简单 ， 不 占空间 ， 无特殊要求 ， 但要 防止测量计 接液面凝 固堵塞。 3 结论 综上所述 ， 对于测量塔内液体的密度 ， 用质量流 量计测量精度高， 但安装管路复杂 、 价格昂贵； 而用 压力变送器测量的缺点是精度不太高 ， 但安装简单 、 运行稳定 、 易维护 ， 最重要 的是价格便宜 。在脱硫工 程竞争越来越激烈 ， 合同价越来越低 的情况下， 使用 压力变送器测量密度是一个不错 的选择 ， 在许多工 程中得到了实际应用 。 编 辑 白银 雷 作者简介 吴红锋 1 9 7 7 一 ， 男， 江苏泰兴人， 工程师， 从事脱硫行 业热控专业设计方 面的工作 E m a i l w u h o n g f e n g 7 7 1 2 0 3 y a h o o ． c o m． a l 1 。 ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● 上接第 l 2页 为 8 0 0 P a左右 料位指示表示磨煤 机大罐 内煤粉高度 ， 全量程为 1 5 0 0 P a ， 8 0 0 P a 表 示 煤粉高度在磨煤机大罐 内 1 ／ 2多一点 。巡检员发 现 1磨煤机左侧容量风至大罐人 口处管路过热烧 红 ， 立即减少 1 ， 2给煤机给煤量 ， 关小 1磨煤 机 入 口热风门， 开大冷风 门。降温后 ， 管路温度恢复正 常。分析原因为磨煤机大罐内煤粉高度高于大罐两 侧风 、 煤入 口管路高度后 ， 煤粉在入 口管道部位积粉 自燃使管路过热烧红。之后 ， 在磨煤机掺烧褐煤时 ， 适当降低 了磨煤机大罐 内煤粉 的高度 ， 该问题再未 出现过。 某 日， 7锅炉 1 磨煤机 1 ， 2原煤仓上 5 0 ％ 褐煤 ， 5 0 ％烟煤 ， 2 ， 3磨均上烟煤 ， 机组有功功率 为 2 5 5 M W， 检查发现， 炉底捞渣池 内掉下许多大块 灰渣 ， 炉 内煤灰结渣情况 比较严重。立 即采取以下 措施 减小 1 磨煤机出力 ， 增加 2 ， 3磨煤机出力 ， 减少进入炉 内的褐煤 量 ， 提 高氧量 ， 开大二次风挡 板 ， 增加二次风量 ， 结渣情况趋于好转 。 6 大比例掺烧褐煤 在 1 磨煤机按 5 0 ％褐煤 、 5 0 ％ 烟煤 比例掺烧 的一段时期内 ， 通过采取正确的措施 ， 机组 的安全运 行得到了保证。之后 ， 在 2磨煤机 3 ， 4原煤仓上 5 0 ％褐煤 、 5 0 ％烟煤 ， 在 3磨煤机 5 ， 6原煤仓上 5 0 ％褐煤 、 5 0 ％烟煤 ， 使褐煤掺烧 比例达到了 5 0 ％。 机组 的运行情况 良好 ， 未发现其他问题 ， 只是 由于褐 煤发热量低 ， 不能带额定负荷运行。褐煤掺烧 比例 达到 5 0 ％时 ， 机组有功功率为 2 4 0～2 5 0 MW， 在现 有设备当前运行方式下， 褐煤掺烧比例已经达到了 极限。如果 以 5 0 ％以上更大比例掺烧褐煤 ， 机组带 负荷能力下降会更大； 同时， 随着负荷的下降， 炉内 的燃烧工况会变差。建议对制粉 系统进行改造 ， 提 高制粉系统 出力。同时 ， 为 了防止制粉系统着火爆 燃 和锅炉结焦 ， 需制订更为严格的技术和安全措施 。 7 结束语 通过对掺烧褐煤采取安全 、 技术措施后 ， 基本上 保证 了锅炉 以 5 0 ％以下比例掺烧褐煤 时机组 的安 全运行 。褐煤掺烧是大趋势 ， 火力发 电机组大量燃 用褐煤可能会促使褐煤价格上涨。所 以， 发电企业 应提前做好褐煤的采购储备工作。 编 辑 白银 雷 作者简介 陈立志 1 9 7 2 一 ， 男， 黑龙江哈尔滨人 ， 工程师， 从事电 厂集控运行方面的工作 E m a i l y x h x 1 1 1 1 6 3 ． c o m 。