試燒布爾臺低質(zhì)煤的分析

蔡國權(quán),王寶良,李 英

(1.廣東國華臺山發(fā)電廠,廣東 江門 529200;2.神華國華北京電力研究院,北京 100069)

試燒布爾臺低質(zhì)煤的分析

蔡國權(quán)1,王寶良2,李 英2

(1.廣東國華臺山發(fā)電廠,廣東 江門 529200;2.神華國華北京電力研究院,北京 100069)

國華公司 4廠共 6臺機(jī)組進(jìn)行了摻燒布爾臺低質(zhì)煤的試驗(yàn),介紹了試燒情況,對出現(xiàn)的問題進(jìn)行了安全性和經(jīng)濟(jì)性的分析,并提出燃用低質(zhì)煤的建議措施。

低質(zhì)煤;摻燒;燃燒

0 引 言

布爾臺煤屬于低發(fā)熱量、高灰分的低質(zhì)煤,為適應(yīng)煤資源結(jié)構(gòu)變化形勢,國華電力公司在 4廠 6臺機(jī)組進(jìn)行了布爾臺煤與神華煤的摻燒試驗(yàn)工作,試燒前根據(jù)初步的煤質(zhì)特性制定了試燒方案,經(jīng)過一周的試燒,積累了燃用布爾臺煤的實(shí)際經(jīng)驗(yàn),并進(jìn)行了安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等方面的分析。

1 試燒情況介紹

1.1 煤質(zhì)對比情況

試燒布爾臺煤前,4廠為控制鍋爐結(jié)渣,已按 20%～30%的比例摻燒石炭煤,4家電廠鍋爐設(shè)計(jì)煤種與現(xiàn)混燒煤種見表 1、表 2,實(shí)際布爾臺煤發(fā)熱量、摻燒份額及試燒負(fù)荷分別見表 3。可以看到,布爾臺煤的發(fā)熱量明顯偏低,最低偏低20%以上,布爾臺煤本身的發(fā)熱量變化也比較大,可達(dá)到 6%以上。

表 1 鍋爐設(shè)計(jì)煤種數(shù)據(jù)Tab.1 Parameter of kinds of coal

表 2 煤質(zhì)特性基礎(chǔ)數(shù)據(jù)Tab.2 Basic data of coal characteristics

表 3 鍋爐摻燒布爾臺煤情況Tab.3 Data o fm ixed buertai coal

1.2 鍋爐運(yùn)行情況

試燒布爾臺煤后,各廠因鍋爐型式和特性不同而采取不同的調(diào)整手段,但統(tǒng)一表現(xiàn)為：鍋爐吹灰次數(shù)適當(dāng)增加,鍋爐結(jié)焦積灰因吹灰次數(shù)增加而變化不明顯,主汽和再熱蒸汽減溫水有不同程度的增加,爐底排渣量增大,鍋爐排煙溫度增加2～7℃。

除三河電廠采取煤場混煤外,其余 3廠沒有煤場混煤條件,采用分磨摻燒的方式。由于布爾臺煤發(fā)熱量低、含灰量大,燃燒器出口著火點(diǎn)向后推遲,低負(fù)荷時爐膛整體溫度降低,再加上布爾臺煤發(fā)熱量變化大,存在火檢閃爍問題[1]。如定洲電廠低負(fù)荷300 MW時火檢閃爍較嚴(yán)重,鍋爐運(yùn)行存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。

1.3 燃料系統(tǒng)運(yùn)行情況

不同煤質(zhì)在儲煤場要分堆存放,增加分堆數(shù)必然會降低儲煤場容量。如盤山電廠設(shè)計(jì)容量10.5萬 t,目前實(shí)際日常存煤8～12萬 t左右,存放第 3種煤分出堆煤區(qū)和取煤區(qū),煤場實(shí)際存煤量將降低至6～8萬 t。

分堆存放卸煤、取煤工作量增大,運(yùn)行時間增加,加速了設(shè)備損耗,甚至?xí)斐煞嚈C(jī)系統(tǒng)壓車,影響正常的卸車。

布爾臺煤發(fā)熱量低,上煤量加大,輸煤系統(tǒng)各設(shè)備的運(yùn)行時間延長,輸煤系統(tǒng)上煤時間平均增加 15%～20%,加劇了設(shè)備的磨損老化。

1.4 制粉系統(tǒng)運(yùn)行情況

燃煤的發(fā)熱量降低,為滿足負(fù)荷的需要,需要增加運(yùn)行的磨煤機(jī)數(shù)量或提高磨煤機(jī)的出力,機(jī)組設(shè)計(jì)上預(yù)留的磨煤機(jī)備用出力不足時,高負(fù)荷運(yùn)行時會出現(xiàn)沒有備用磨煤機(jī)或備用出力,降低了機(jī)組運(yùn)行的安全裕度,增加了機(jī)組非停的風(fēng)險(xiǎn)。如定洲電廠燃用 20%布爾臺煤,90%以上負(fù)荷需要保持 6臺磨煤機(jī)運(yùn)行,無備用磨。此時如果出現(xiàn)制粉系統(tǒng)設(shè)備故障,必須采取降負(fù)荷措施[2]。

1.5 灰渣系統(tǒng)運(yùn)行情況

布爾臺煤的灰分升高,增加了鍋爐的排灰和排渣量,除盤山電廠設(shè)計(jì)煤種收到基灰分 Aar接近20%外,其余3廠設(shè)計(jì)煤種灰分都在 8%以下,雖然電除塵、除灰、除渣系統(tǒng)設(shè)計(jì)時有一定的裕度,但布爾臺煤發(fā)熱量和灰分變化量較大,高負(fù)荷時除灰、除渣系統(tǒng)出力不足?；伊吭龃髸?dǎo)致電除塵及輸灰系統(tǒng)易出現(xiàn)高料位,而渣量增大會導(dǎo)致除渣系統(tǒng)設(shè)備磨損加快。

2 試燒布爾臺煤經(jīng)濟(jì)性分析

2.1 機(jī)組效率下降

2.1.1 排煙熱損失增加

燃煤的發(fā)熱量降低,則相同負(fù)荷的實(shí)際燃煤量增大,輸送煤粉所需的一次風(fēng)量也相應(yīng)增加,導(dǎo)致理論燃燒溫度和爐內(nèi)的溫度水平下降,使煤粉氣流的著火延遲,燃燒穩(wěn)定性變差,影響煤粉的燃盡。同時煙氣量增加,二者共同作用使排煙熱損失增加。如滄東、定洲電廠摻燒 20%布爾臺煤后,90%負(fù)荷情況下排煙溫度表盤數(shù)據(jù)上升了6～8℃,折合供電煤耗增加1.26 g/kW?h。

2.1.2 機(jī)械不完全燃燒熱損失和灰渣物理熱損失增加

燃煤的灰分增加,影響著火和燃燒過程。煤質(zhì)中灰分在鍋爐燃燒中起到阻礙氧氣與碳產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的作用,灰分升高導(dǎo)致著火延遲,同時爐膛燃燒溫度下降,煤的燃燼度變差,從而造成較大的不完全燃燒損失。其次,灰分不可燃,由爐膛排出的高溫爐渣,損失了一定的物理顯熱。

如定洲電廠,按照年計(jì)劃發(fā)電量64億 kW?h計(jì)算,鍋爐排煙溫度升高約5～8℃,影響發(fā)電煤耗增加1.4 g/kW?h左右,多燒標(biāo)煤8 960 t,影響發(fā)電成本增加430萬元;再熱汽減溫水增加約12 t/h,影響發(fā)電煤耗增加 0.48 g/kW?h,多燒標(biāo)煤3 072 t,影響發(fā)電成本增加147萬元,全年合計(jì)增加發(fā)電成本570余萬元。

2.1.3 輔機(jī)電耗增大,燃料運(yùn)輸成本增加

鍋爐需要原煤量增加,導(dǎo)致制粉系統(tǒng)耗電率升高。因風(fēng)量和煙氣量的增加,送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、上煤系統(tǒng)等的電耗均上升。燃料系統(tǒng)的運(yùn)輸、混煤過程也增加了電耗和運(yùn)行成本。按發(fā)熱量降低 20%,摻燒 20%布爾臺煤計(jì)算,輔機(jī)電耗就要 4%～6%左右。如定洲電廠引、送、一次風(fēng)機(jī)、增壓風(fēng)機(jī)耗電率升高,增加發(fā)電成本約158萬元。

2.2 檢修和維護(hù)費(fèi)用增加

因布爾臺煤發(fā)熱量低、灰分大,造成燃料系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行時間延長,制粉、灰渣系統(tǒng)部件磨損量加大,鍋爐受熱面沖刷磨損加劇,設(shè)備使用壽命將縮短,致使檢修維護(hù)費(fèi)用上升,甚至部分設(shè)備還需要進(jìn)行技術(shù)改造。

初步估算,按 20%～40%燃用布爾臺煤鍋爐理論煙氣量約增加 1% ～7%、飛灰含量約增加23.9%～47.8%,布爾臺煤灰中二氧化硅的含量超過 50%,較神混煤增加 10%～20%。受熱面的磨損與煙氣流速的 3次方成正比 (只此一項(xiàng)磨損速率增加到原來的 1.13～1.23倍),與飛灰濃度和灰中二氧化硅含量成正比,將導(dǎo)致鍋爐的省煤器、過熱器、再熱器及空氣預(yù)熱器等受熱面磨損加劇,管壁變薄,加大四管泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。

2.3 環(huán)保排放費(fèi)用增加

布爾臺煤的硫分略有增加,加上燃煤量增加,燃燒產(chǎn)生的 SO2有所升高,脫硫石灰石漿液用量較試燒前同負(fù)荷下增加 20%～30%,這會造成脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用上升 10%以上。同時,灰分增加,電除塵耗電量上升,脫硫 GGH板結(jié)速度也要受到影響[3]。如盤山電廠在摻燒布爾臺煤種后,脫硫系統(tǒng)入口SO2含量明顯增加,原含硫量為600～1 200 mg/Nm3,摻燒后,為 900～1 350 mg/Nm3,增加量平均為200mg/Nm3。脫硫系統(tǒng)制漿等耗電也有少量增加,統(tǒng)計(jì)每天增加耗電800～1 000 kW? h。

3 結(jié) 論

經(jīng)過一周的試燒,目前,4廠可實(shí)現(xiàn)布爾臺煤摻燒比例 20%以上,但是定洲和滄東在 50%低負(fù)荷下分別存在火檢閃爍嚴(yán)重和汽溫偏低的問題。摻燒布爾臺煤會導(dǎo)致機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性變差,運(yùn)行成本增加,檢修和維護(hù)成本提高,但時間較短尚不能作具體評估。

由于布爾臺煤的發(fā)熱量低、灰分大且波動大,給鍋爐等系統(tǒng)造成一定的影響,需要采取措施調(diào)整運(yùn)行參數(shù)。重點(diǎn)做好低負(fù)荷摻燒的安全保障措施,防止火檢嚴(yán)重閃爍跳機(jī),低負(fù)荷燃燒布爾臺煤時,不應(yīng)采取退出火檢保護(hù)的方式防止機(jī)組跳閘,若確認(rèn)是因灰量過大造成的火焰變黑使火檢誤報(bào),則應(yīng)采取方案提高火檢的準(zhǔn)確性;做好煤質(zhì)的檢驗(yàn),及時掌握入爐煤質(zhì)變化情況,加強(qiáng)取煤、輸煤系統(tǒng)、制粉、除灰、除渣系統(tǒng)設(shè)備的維護(hù),提高設(shè)備可靠性;做不同布爾臺煤摻燒比例,不同的鍋爐負(fù)荷下的燃燒試驗(yàn),直至最低穩(wěn)燃負(fù)荷試驗(yàn),深入檢驗(yàn)、評估設(shè)備燃燒布爾臺煤的能力與安全性。

[1]陳冬林,鄢曉忠,夏侯國偉,等.基于準(zhǔn)恒溫燃燒概念的低質(zhì)煤穩(wěn)燃新技術(shù) [J].發(fā)電設(shè)備,2001,(6)：1-6.

Chen Donglin,Yan Xiaozhong,Xiahou Guowei,et al.A new technology for stable combustion of lean coal based on the quasi-isothermal combustion concept[J].Power Equipment,2001,(6)：1-6.

[2]劉振東,楊杰.劣質(zhì)煤對電站鍋爐安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的影響 [J].電站系統(tǒng)工程,2006,22(6)：23-24.

Liu Zhendong,Yang Jie.In fluence of inferior coal on safe and economic operation of utility boiler[J].Power System Engineering,2006,22(6)：23-24.

[3]溫立.燃燒劣質(zhì)煤對鍋爐運(yùn)行的影響及對策 [J].黑龍江電力,2007,(5)：387-388.

Wen Li.Effectof combustion inferior coal on boiler s safe operation and its countermeasure[J].Heilongjiang E-lectric Power,2007,(5)：387-388.

Analysis about the Probation of Buertai In ferior Coal

CaiGuoquan1,Wang Baoliang2,LiYing2
(1.Guangdong Guohua Taishan Power Plant,Jiangmen 529200,China;2.Shenhua Guohua Beijing Electric Power Research Institute,Beijing 100069,China)

The six generator sets ofGuohua No.4 Plant conducted experiments on burning themixed Buertai inferior coal.We briefed the situation about the burning experiments and analyzed the security and economy of the appeared problem,then we put forward the suggestion aboutburning themixed inferior coal.

in ferior coal;blended fuel;burn

TK 229.63

A

2009-11-06。

蔡國權(quán) (1970-),男,助理工程師,從事發(fā)電廠鍋爐專業(yè)技術(shù)工作,E-mail：cgq3502@yahoo.com.cn。