330MW机组锅炉燃煤技术改造.pdf

第 3 5卷 第 5期 2 0 1 3年 5月 华 电技 术 Hu a d i a n l e c h n o l o g y VO 1 ． 3 5 No ． 5 Ma v． 2 01 3 3 3 0 MW 机组锅炉燃煤技术 改造 李福祥， 侯德安 ， 范晓明， 牛树森 华 电潍坊发 电有限公 司， 山东 ， 潍坊 ， 2 6 1 2 0 4 摘要 介绍了华电潍坊发 电有限公司一期 2 3 3 0MW 机组锅炉概况 ， 简要 分析 了锅炉运行存 在的主要 问题 ， 论述 了实 施改烧烟煤的可行性和具体实施方案， 重点对国产 1 0 2 5 t ／ h锅炉改烧烟煤的安全控制和经济效益进行了分析。 关键词 烟煤 ； 锅 炉 ； 稳燃 ； 结焦 ； 吹灰 ； 节 能 ； 效益 中图分类号 T K 2 2 7 ． 1 文献标志码 B 文章编号 1 6 7 4 1 9 5 1 2 0 1 3 0 5 0 0 1 00 3 1 锅炉概况 华电潍坊 发电有 限公 司 以下 简称潍坊公 司 一 期 2 3 3 0M W 机组锅炉是东方锅炉 集 团 股份 有限公司设计制造的 D G一1 0 2 5 ／ 1 8 ． 21 I 4型亚临 界、 中间再热 、 自然循环汽包 炉， 设计煤种为 山西晋 中贫煤 ， 四角切 圆燃烧方式 ， 制粉系统为中间仓储式 热风送粉 ， 配 4台型号为 D T M 3 5 0 ／ 6 0 0的单进单 出 钢球磨煤机。 1机组 于 1 9 9 3年 9月投产 ， 2机组 于 1 9 9 4年 l 1月投产 。配置上海新华 电站控制工程 有限公司生产 的 X D P S一4 0 0分散控制系统。一期 锅炉燃煤特性见表 1 。 2 一期锅炉运行中存在的问题 2 ． 1贫煤资源 日趋匮乏 潍坊公司 4台锅炉设计煤种均为贫煤 ， 由于 国 内烟煤资源丰富， 贫煤资源 13趋匮乏 ， 京沪铁路线 、 胶济铁路线运力紧张 ， 煤种单一造成煤炭采购 、 储备 困难 ， 2 0 0 8年以来多次 出现燃煤 紧张， 严重影响 了 机组 发 电 。 2 ． 2 锅炉大渣、 飞灰含碳量高 贫煤锅炉煤粉细度均匀性较差 ， 大渣 、 飞灰含碳 量偏 高 2 0 1 0年 飞 灰 中 碳 的 质 量 分 数 平 均 为 5 ． 8 ％ ， 是烟煤的 3倍 以上 ， 锅炉效率较低 。 2 ． 3 锅 炉 再热 汽温低 一 期锅炉蒸发受热面布置偏多 ， 炉膛 出 口烟温 低 ， 2 0 1 0年 1 锅炉平均再热汽温 5 3 4 c lC， 2锅炉平 均再热汽温 5 3 1 ℃ ， 达不到 5 4 0 c lc的设计值。 2 ． 4 锅炉低负荷稳燃能力差 炉膛容积大 ， 容积热负荷和断面热负荷较低 ， 虽 然 底部 2层燃烧器分别改造为双通道 、 单通道稳燃 收稿 日期 2 0 1 21 23 1 修 回日期 2 0 1 304 1 6 表 1 一期锅炉燃煤特性 型燃烧器 ， 低负荷稳燃能力仍达不到电网最低调度 负荷 5 0 ％的要求。 2 ． 5 锅炉启停和助燃用油多 贫煤锅炉冷态启动 ， 点火用油一般在 6 0 t 左右。 由于锅炉 低负荷 稳燃能 力差 ， 稳 燃用 油一 直居 高 不 下 。 2 ． 6 环 保指标 压 力较 大 贫煤一般含硫量较高 ， 燃烧过程 中形成 二氧化 硫和氮氧化物的浓度较高 ， 国家新环保标准 即将实 施 ， 环保指标压力较大。 2 ． 7制粉困难、 设备磨损严重 贫煤灰分较高 ， 近几年平 均在 3 5 ％以上 ， 可磨 第 5期 李福祥 ， 等 3 3 0 M W 机组锅炉燃煤技 术改造 性 系数低 ， 制粉 困难 ， 制约机组带高 负荷 。制粉系 统 、 锅炉受热面磨损严重 ， 影响机组设备的可靠性 。 3锅炉 改烧烟煤可行性 为提高锅炉效率 ， 降低供电煤耗 ， 解决燃用煤种 单一问题 ， 进一步拓宽进煤渠道 ， 潍坊公司经过多次 调研 ， 开展了一期锅炉改烧烟煤技术论证工作 。 3 ． 1 锅炉具备改烧烟煤的条件 潍坊公司一期锅炉炉膛宽度为 1 3 ． 3 3 5 m， 深 度 为 1 2 ． 8 2 9m， 顶棚高度为 6 1 m， 与邹县 电厂一期 、 二 期烟煤锅炉炉膛结构参数基本一致 ， 都为东方锅炉 集团 股份有限公司同时期产 品， 燃烧切 圆直径均 为 7 0 0 ／ 5 0 0 m m； 燃烧器 同样分上 下 2层布置 ； 锅 炉 容积热负荷 、 辐射受热面热负荷 、 断面热负荷基本一 致 ； 炉膛出口烟温相似。不同之处是 潍坊一期锅炉 炉膛宽度小 1 3 7 2 m m， 热风送粉 ， 布置 5层一次风燃 烧器 ， 最上部布置 2层三次风燃烧 器 ； 邹县 电厂一 期 、 二期锅炉为乏气送 粉， 布置 6层一次风燃烧器。 通过潍坊公 司贫煤锅炉和邹县电厂烟煤锅炉对 比， 经过咨询东方锅炉厂设计处技术人员 ， 潍坊公司一 期锅炉具备改烧烟煤 的可行性 。 3 ． 2 改烧烟煤后 ， 煤源有保障 潍坊公司对烟煤市场 、 运煤通道进行了广泛调 研和收资， 山东省全部为烟煤、 山西省大部分是烟 煤 、 秦皇岛等煤炭码头全为烟煤 ， 铁路 、 水路运输方 便 ， 确认一期锅炉改烧 烟煤后煤源是有保障的。拟 采用的烟煤煤质见表 2 。 表 2 改造后 的设计 和校核 煤质 3 ． 3辅机出力满足要求 潍坊公司按照拟采用的烟煤煤质对辅机出力进 行 了初步校核计算 ， 满足要求。校核如下 3 ． 3 ． 1 磨煤机 经计算 ， 锅 炉满 负 荷耗 煤 量 为 1 3 2 t ／ h ， 考 虑 1 5 ％裕量 ， 耗 煤量 为 1 5 2 t ／ h 。锅 炉共有 4台磨 煤 机 ， 单台磨煤 机 出力 为 3 8 t ／ h ， 原磨 煤机 出力满 足 要求。 3 ． 3 ． 2 送吸风机 、 排粉风机 经计算 ， 单台送风机风量为 5 2 1 2 8 4 k g ／ h ， 折算 成体积流量为 4 3 4 4 0 3 ． 3 m ／ h ， 压升为 5 k P a ， 改造后 单台送风 机功率需为 9 3 8 ． 5 k W， 原送风机 功率为 1 0 0 0 ． 0 k W， 能满足出力和压力要求 ， 但裕量较小。 单台排粉风机风量为 8 1 8 7 7 ． 1 m ／ h ， 压升为 l 3 k P a ， 改造后单 台排粉风机功率需为 5 6 6 ． 0 k W， 原排 粉风机功率为 6 8 0 ． 0 k W， 能满足出力和压力要求。 单台吸风机流量为 8 3 7 7 2 7 ． 3 m ／ h ， 压升为 4 ． 6 k P a ， 改造后 引风机功率需为 1 6 6 5 ． 1 k W， 原引风机 功率为 2 0 0 0 ． 0 k W， 能满足出力和压力要求。 潍坊公司在初步核算的基础上 ， 委托东方锅炉 集 团 股份有限公司对锅炉汽水系统 和燃烧 系统 进行论证计算 ， 委托 山东 电力工程 咨询 院对锅炉烟 风系统和制粉系统进行详细的论证计算 ， 结论 为潍 坊公司一期锅炉燃用烟煤改造是可行 的。 4 改烧 烟煤后带来的 问题及解决措施 4 ． 1 炉膛出口烟温控制与燃烧器改造 因烟煤具有燃烧迅速等特点 ， 炉膛吸热较多 ， 将 改变锅炉蒸发受热面和对 流受热面吸热 比例 ， 并且 造成炉膛 出口烟温相对较低 ， 对流受热面的沾污将 比原设计贫煤时有所 增加 ， 这些 因素将导致过热汽 温和再热汽温偏低。结合环保脱硝要求 ， 必须进行 低氮燃烧器改造 ， 提高炉膛火焰 中心高度 ， 保证改烧 烟煤后锅炉主、 再热汽温能够达到设计值 。 4 ． 2 锅炉局部结焦 部分烟煤灰熔点较低 、 结焦性强 ， 炉膛局部区域 的热负荷会超出安全范围， 高负荷时锅炉水冷壁会 出现局部结焦 ， 低负荷时焦块脱落 ， 严重时会造成掉 焦灭火 ， 因此需要加强炉膛吹灰。 4 ． 3 热风送粉改为乏气送粉 原制粉 系统为中间仓储式热风送粉系统 ， 适用 于挥发份较低 、 燃烧特性较差 的贫煤。改烧烟煤后 ， 由于烟煤挥发分较高 ， 易燃易爆 ， 为保证制粉系统安 全运行 ， 需要控制磨煤机 出口温度小于 7 0℃ ， 满足 安全防爆规程中燃烧烟煤的要求 ， 因此 ， 必须将原热 风送粉系统改造为乏气送粉系统 。 l 2 华 老式 刁 c 第 3 5卷 5 改造 方案 5 ． 1 制粉系统改造 经过校核计算 ， 原制粉系统各辅机出力满足改 烧烟煤后的要求 ， 因此 ， 改造方案保 留原有的钢球磨 煤机 、 给粉机 、 排粉风机 、 煤粉管道、 粉仓 、 粗细粉分 离器等设备 ， 取消 2台一次风机 、 8条三次风管和 2 条一次风道 ， 每台排粉风机增加 出口风箱及对应 的 6只一次风管 风门 。 5 ． 2 燃烧器改造 为满足 1台排粉风机和 6个燃烧器对应 布置 ， 需增加 1层燃烧器 ， 由原 2 0台给粉机对应 5层燃烧 器 ， 改造为 2 4台给粉机对应 6层燃烧器。新的燃烧 器仍为四角切 圆布置 ， 采用水平浓淡百叶窗直流式 煤粉燃烧器 ， 全部喷 口设计 2 0 。 摆角功能 ， 取消顶 部原 2层三次风燃烧器 ， 新增 4层燃尽风燃烧器 ， 采 用分级燃烧技术 以适应低 N O 燃烧需要。 5 ． 3 炉膛吹灰器改造 燃用烟煤改造后 ， 恢复 5 6台炉膛 吹灰器 ， 保证 锅炉运行期间的正常吹灰 ， 防止锅炉水冷壁结焦。 5 ． 4空气预热器改造 取消原空气预热器一次、 二次风道之间的扇形 板 ， 将 3分仓空气预热器改为 2分仓空气预热器 ， 相 应改造其 出口热风道和进 口冷风道。 5 ． 5控制部分改造 配套改造制粉系统、 燃烧器 、 吹灰系统调节设备 及相关控制逻辑 ， 火检系统改造为 目前 国内应用效 果较好的 A B B S F 8 1 0分体式火检。 改造后的给粉机动力及控制 电源配置满足冗错 设计标准， 热风送粉改乏气送粉后， 修改锅炉大联 锁 、 R B及 MF T保护逻辑。 取消一次风机 R B保护逻辑 ， R B保护驱动逻辑 相应修改为 R B发生时 ， 将 自动保 留相邻 的 2套制 粉系统运行 ； 若此时 4套制粉系统运行 ， 则 自动切除 A制粉 系统 ， 延时 1 0 S 后 自动切除 B制粉系统 ； 若 A， B， C 3套 制粉系统运行 ， 则 自动切 除 A制粉系 统 ； 若 A， C， D制粉系统运行 ， 则 自动切除 A制粉系 统 ； 若 B， C， D制粉系统运行 ， 则 自动切 除 B制粉系 统 ； 若 A， B， D 3套制粉 系统运行 ， 则 自动切除 D制 粉 系统 。 R B发生时， 自动投入 A B层主油枪 ， 按照 A B 1 ， A B 3 ， A B 2 ， A B 4顺序间隔 1 0 s自动逐一投入 ， 油枪程 控快投时不进行油枪吹扫。 单一排粉风机事故跳闸， 不再切除其他运行制 粉系统 ， 但触发 自动投油， 制粉 系统正常停 止 ， 不执 行 自动投油程序。 6 改造效果 潍坊公司 2 0 1 1年 9 1 0月完成了 1锅炉改烧 烟煤改造， 2 0 1 2年 9 1 0月完成 了 2锅 炉改烧烟 煤改造。改烧烟煤后 2台锅炉运行正常， 试验结果 证 明， 改造达到了预期效果 ， 机组运行半年 即可全部 收回烟煤改造项 目投 资费用 包括低氮燃烧器 改造 费用 。 6 ． 1 优化了进煤结构 潍坊公司一期锅炉改烧烟煤后 ， 拓宽了煤种适烧 范围， 降低了燃煤采购难度， 优化了进煤结构 ， 解决了 潍坊公司燃用煤种单一的问题 ， 提高 了燃煤库存 ， 得 到了山东省经济和信息化委员会储煤电量奖励。 6 ． 2降低 了燃料 成本 2 0 1 2年烟煤平均标煤单价比贫煤低 3 0 t 以 上， 2台锅炉改烧烟煤后 ， 1年燃 用标准煤量 1 0 0多 万 t ， 年节约燃料成本 3 0 0 0万元以上。 6 ． 3 丰富了运煤通道 潍坊公 司一期锅炉改烧烟煤后 ， 拓宽 了运煤通 道。从原来单一的铁路运煤 ， 发展到以火车煤为主 、 船煤为辅的格局 ， 煤质也得到了保证 ， 煤炭供应更加 安全 、 可靠 ， 燃煤库存保持在较高水平 ， 有利于燃煤 掺烧掺配。 6 ． 4 提高了锅炉效率 烟煤改造后 ， 锅炉飞灰 、 大渣等可燃物较改造前 大为降低 ， 锅炉排烟温度降低 ， 锅炉再热汽温达到了 额定值 ， 节能效果显著。根据 山东 电力研究 院所做 华电潍坊发电有限公司 1 ， 2机组锅炉贫煤改烧 烟煤 性 能 测 试 报 告， 1 ， 2锅 炉 效 率 达 到 了 9 2 ． 8 ％以上 ， 较改造前提高近 2个 百分点 ， 降低机组 供电煤耗约 6 g ／ k W h 。 6 ． 5降低 了机组 厂用 电率 锅炉改烧烟煤后 ， 取消了 2台一次风机 ， 煤粉细 度 R 。 。 控制在 1 6 ％ ～ 2 0 ％ 改造前为 8 ％ ～1 2 ％ ， 厂 用 电率降低 0 ． 8 ％ ， 降低供电煤耗 2 ． 5 g ／ k W h 。 6 ． 6降低了锅炉助燃和启停油耗 贫煤锅炉冷态启动 1次耗油 6 0t 左 右 ， 改烧烟 煤后降至 1 0多 t ， 节约燃油 8 0 ％ 以上。锅炉低 负荷 稳燃能力增强 ， 不投油稳燃负荷达到 4 0 ％ 。自改烧 烟煤后 ， 1锅炉运行 1 年来未发生因稳燃能力差投 油助燃 问题。 6 ． 7 机组带高负荷能力增强 锅炉改烧烟煤后 ， 磨煤机出力增加 2 0 ％ 以上 ， 机组带负荷能力显著提高 ， 未发生 因制粉 困难造成 机组降出力的现象 。 下转第 3 2页