摻燒印尼煤對機組安全穩(wěn)定運行的影響

易曉波

(福建大唐國際寧德發(fā)電有限責任公司，福建 福安 355006)

1 概述

福建大唐國際寧德發(fā)電有限責任公司位于福建省寧德市沿海地區(qū)，電廠來煤全部依靠海運。目前，由于國內(nèi)電煤供應及海運運力緊張，同時考慮到燃料發(fā)電成本，電廠開展了配煤摻燒工作；在摻燒國內(nèi)煤炭的同時，還大幅提高進口煤炭的摻燒比例，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟效益，這在國內(nèi)，特別是東南沿海地區(qū)有著廣泛的應用前景。由于摻燒煤種與設計煤種參數(shù)差別很大，尤其是一些揮發(fā)分較高、具有易燃特性的印尼褐煤，影響了機組的安全穩(wěn)定運行。經(jīng)過不斷試驗和總結經(jīng)驗，獲得了各種摻燒方法下機組的運行特性參數(shù)及設備主要性能，掌握了一些應對的方法，為機組長期穩(wěn)定運行提供了技術參考。

寧德發(fā)電公司600 MW超臨界燃煤發(fā)電機組配置哈爾濱鍋爐廠的HG-1900/25.4-YM4型超臨界變壓運行直流鍋爐，鍋爐形式為一次再熱、單爐膛、前后墻對沖燃燒、固態(tài)排渣、平衡通風、全懸吊結構Π型爐。鍋爐燃燒系統(tǒng)采用低NOx軸向旋流煤粉燃燒器(LNASB)，不僅具有較好的自穩(wěn)燃能力和較大的調(diào)節(jié)比，且在爐膛中布置的節(jié)距較大，相鄰的燃燒器之間不需要相互支持。制粉系統(tǒng)采用中速磨煤機正壓直吹冷一次風方式，每臺鍋爐配6臺HP1003型磨煤機；設計為5臺磨煤機運行可滿足鍋爐BMCR工況出力。鍋爐配置2臺31VNT1720(100)型容克式三分倉回轉式空氣預熱器，2臺AN35e6(V19+4°)型靜葉可調(diào)軸流式引風機，2臺FAF25-14-1型動葉可調(diào)軸流式送風機，2臺PAF18-11.8-2型兩級動葉可調(diào)軸流式一次風

機。鍋爐吹灰蒸汽系統(tǒng)分鍋爐本體受熱面吹灰和空氣預熱器吹灰兩部分。煙氣脫硫系統(tǒng)采用石灰石—石膏濕法脫硫工藝，輸灰方式為氣力正壓式。

2 設計煤種和摻燒煤種的燃料特性

寧德發(fā)電公司設計煤種為大同塔山煤，其摻燒煤種則較多，國內(nèi)煤炭主要有伊泰煤、平混煤等，進口煤炭主要有印尼煤、越南煤、澳大利亞煤等。其中，以印尼煤摻燒量最多，且煤種最復雜。表1列舉了大同塔山煤及幾種主要印尼煤的燃料特性，包括高揮發(fā)分、高硫分、高灰分、低發(fā)熱量煤種。

表1 設計煤種和摻燒煤種的燃料特性

3 印尼煤的高揮發(fā)分對機組運行的影響和應對措施

印尼煤的高揮發(fā)分對機組安全運行影響最大，主要表現(xiàn)在制粉系統(tǒng)的自燃爆炸上。一般優(yōu)先采用和其他煤種爐前混配的方式對印尼煤煤質進行調(diào)整，以避免發(fā)生自燃爆炸。但當印尼煤來煤量較大時，一部分制粉系統(tǒng)就必須單獨磨制印尼煤。

3.1 對制粉系統(tǒng)運行中的影響

對于磨制印尼煤的制粉系統(tǒng)，在運行中可以采用以下方法來防止其自燃爆炸。

(1) 合理確定磨煤機出口溫度。出口溫度過高，會導致磨煤機著火和煤粉在輸粉管中自燃；出口溫度過低，煤粉可能在輸粉管中結塊、沉積，造成輸粉管堵塞，進而也會引起輸粉管局部自燃、燒紅甚至引發(fā)事故。通過試驗發(fā)現(xiàn)，單獨燃用印尼煤的磨煤機出口溫度控制在55～70 ℃比較合理，在此范圍內(nèi)可以根據(jù)揮發(fā)分含量進行一定的調(diào)整。

(2) 運行過程中磨煤機入口冷熱一次風會有混合不充分、溫度場不均勻的情況，可能造成磨煤機一次風入口局部溫度偏高，而且溫差隨著給煤量(磨煤機出力)的增大而增大。對易燃的印尼煤來說，這是磨煤機內(nèi)部著火潛在的點火源。因此，運行中應重點監(jiān)視磨煤機入口溫度，防止磨煤機出口溫度合適而入口溫度過高造成磨煤機中煤著火，一般情況下磨煤機的入口溫度應控制在260 ℃以下。此外，要加強對磨煤機石子煤的排放工作，及時將有著火危險的石子煤排出。

(3) 應加強對制粉系統(tǒng)的就地檢查。用測溫儀對磨煤機本體及出口各輸粉管的溫度進行檢查，監(jiān)視運行情況，發(fā)現(xiàn)超溫、冒煙、冒火星、著火時要及時處理。若輸粉管燒紅，應停止磨煤機運行并吹掃干凈，待溫度降至正常溫度、分析出故障原因后，方可重新啟動磨煤機運行。排渣斗或側機體冒煙、冒火星時，就地檢查磨煤機有無異音，判斷刮板運行情況，迅速清理石子煤，加大冷風量降低磨煤機出、入口溫度，經(jīng)上述處理無效時，再停運制粉系統(tǒng)檢查。

定期對制粉系統(tǒng)不嚴密處進行檢查，檢查的重點部位為：磨煤機輸粉管、噴燃器入口、給煤機平臺、磨煤機頂部。若發(fā)現(xiàn)有漏粉現(xiàn)象，應立即處理并清理干凈。此外，還要加強對附近電纜的積粉檢查。

(4) 嚴密監(jiān)視制粉系統(tǒng)各參數(shù)(出、入口溫度，風量，風壓等)。如果能在第一時間發(fā)現(xiàn)著火，并及時投入消防蒸汽，加大冷風量進行吹掃，降低磨出口溫度，就有一定的機會將著火情況控制住。

3.2 對制粉系統(tǒng)啟停時的影響

制粉系統(tǒng)磨制印尼煤時的自燃爆炸絕大部分發(fā)生在磨煤機的啟動和停止階段。因此，磨制印尼煤時應盡量保持磨煤機連續(xù)運行，避免不必要的啟停。制粉系統(tǒng)在啟停時，可以采用以下方法來防止其自燃爆炸。

(1) 在啟動和停止階段，應該控制磨煤機的出口風粉溫度≤60 ℃，入口風溫≤200 ℃。

(2) 磨煤機暖磨前通入消防蒸汽5 min左右，啟磨時控制好出口溫度，溫度達到啟動條件后，馬上啟動磨煤機。啟動時先開大冷風門，關小熱風門；降溫后，再啟動給煤機加煤，并及時將給煤量加至30 t/h以上。加煤時先開大冷風門，再開大熱風門，整個過程中控制磨煤機出口溫度不超過60 ℃。

(3) 磨煤機停運時應先關小熱風門再減煤，冷風調(diào)門盡早開大，并及時關閉熱風隔絕門。在準備停運前磨煤機出口溫度應降至50 ℃。當給煤量降至最小時停運給煤機；磨煤機電機電流降至空載后繼續(xù)運轉10 min，徹底排盡石子煤再停運；磨煤機停運后再吹掃10 min，通入消防蒸汽3 min。整個過程中通風吹掃風量不低于60 t/h。

(4) 制粉系統(tǒng)計劃停運時間超過1天時，建議提前將原煤倉印尼煤燒盡，更換煤種后運行不少于5 h。在燃用易燃煤的制粉系統(tǒng)備用期間，應加強檢查，防止煤在煤倉中或磨內(nèi)自燃。

3.3 設備檢查、調(diào)整和改造

(1) 及時調(diào)整磨煤機分離器的擋板開度，適當增大煤粉細度。這一方面可以減少煤粉在制粉系統(tǒng)內(nèi)的停留時間，降低自燃爆炸的可能性；另一方面可以增加煤粉著火時與燃燒器噴口的距離，防止噴口附近結焦，燃燒器燒損、變形。此外，還能大大降低磨煤機電耗，節(jié)能效益可觀。如分離器擋板開度從45 %減小到20 %后，煤粉細度R90從12.30 %增大到25.05 %，磨制每噸印尼煤可以節(jié)省約1.11 kW?h 電量。

(2) 利用制粉系統(tǒng)停運機會，檢查磨煤機出口粉管可調(diào)縮孔的蓋板間隙和上方低速回流區(qū)域、輸粉管閥門擋板及彎頭等處積粉情況，并進行清理。用防火泥填充間隙效果良好，可以大大減少自燃爆炸事故的發(fā)生次數(shù)。

4 印尼煤的其他燃燒特性對機組運行的影響和應對措施

(1) 如果所用的摻燒煤種發(fā)熱量過低，在高負荷時即使制粉系統(tǒng)磨煤機全部運行，鍋爐可能也無法達到滿出力。這不僅限制了機組的負荷，還降低了安全性，使引、送、一次風機等輔機調(diào)節(jié)性能變差，空預器差壓增大，受熱面結渣、超溫、磨損加劇。在低負荷時機組又存在穩(wěn)燃的問題。此外，機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)可能會由于煤質偏差大而動作異常。因此，制定配煤方案時要合理安排低熱值煤種的比例，使燃煤平均熱值滿足機組安全運行的需要。下層、中層燃燒器對應的煤倉不宜單獨上低熱值煤種，以免低負荷時影響穩(wěn)燃。

(2) 摻燒高硫分的煤種，要注意配比不能過高，否則會導致脫硫效率達不到環(huán)保要求。高硫分煤要優(yōu)先上至下部燃燒器對應的煤倉，這樣，在低負荷時煙氣量小硫分高，在高負荷時煙氣量大硫分低，保證了脫硫系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，而不至于在高負荷時出現(xiàn)煙氣脫硫參數(shù)超標。另外，還要特別注意空預器的低溫腐蝕，及時開啟空預器熱風再循環(huán)門，提高空預器冷端平均溫度控制值。當空預器進出口煙氣差壓有上升趨勢時，可增加空預器的吹灰次數(shù)，適當提高吹灰壓力，防止空預器堵灰，造成換熱效率下降、引風機電耗上升甚至引發(fā)失速搶風。同時，維持適當?shù)牡脱跞紵?，盡量減少三氧化硫的生成。

(3) 摻燒高灰分的煤種時，焦炭燃盡程度變差，機械不完全燃燒熱損失和灰渣物理熱損失增加，從而降低機組的經(jīng)濟性。如果灰分過高，還可能超出輸灰系統(tǒng)的處理能力。所以，在確定上煤方案前，應該綜合計算煤種總的灰分含量是否超標。在灰量較多時，可以增加空壓機運行臺數(shù)，適當提高輸灰系統(tǒng)壓縮空氣壓力，減少輸灰系統(tǒng)各灰斗落灰時間，避免發(fā)生堵灰的現(xiàn)象；同時，減少每個輸灰周期間的等待時間，即提高輸灰系統(tǒng)的運行速度。

(4) 摻燒高水分的煤種時，汽化潛熱隨之增加，爐膛溫度水平降低，妨礙煤粉的燃盡，同時使排煙體積增加，排煙溫度上升，排煙熱損失增加，鍋爐效率下降。此外，高水分原煤流動性差，會引起原煤斗、給煤機、落煤管內(nèi)原煤粘結堵塞以及輸粉管堵塞，降低設備運行的可靠性和安全性，造成燃燒穩(wěn)定性下降。要加強就地巡檢，以及時發(fā)現(xiàn)原煤堵塞現(xiàn)象，檢查煤倉和給煤機的振打疏松裝置運行情況，增加運行頻率，避免原煤粘結堵塞。還要適當提高磨煤機出口溫度及一次風速，防止輸粉管堵塞。

(5) 摻燒高灰分、高硫分、灰熔點低的煤種時，鍋爐結渣和高溫腐蝕會加劇。為了避免這種情況，就要維持燃燒器附近的氧化性環(huán)境，防止貼壁燃燒，降低水冷壁溫度，減少對鍋爐的損害。定期對現(xiàn)場人孔門和灰斗檢查渣量情況，發(fā)現(xiàn)有結渣跡象時，及時更改配煤比，調(diào)整燃燒，降低負荷運行。每天都要進行全爐膛吹灰工作，保持受熱面的清潔；積灰嚴重時，可適當增加吹灰次數(shù)。

(6) 2種不同配煤方案交替的過程中，必然存在制粉系統(tǒng)煤質發(fā)生變化的一個時間點，在這個時間點前后，制粉系統(tǒng)以及鍋爐的運行都會受到影響。如，摻燒煤種從煙煤變成褐煤后，如果調(diào)整不及時，可能導致制粉系統(tǒng)自燃；從不易結渣的煤變成易結渣的煤后，如果不調(diào)整配風，就會加劇結渣。所以，配煤摻燒過程中，集控運行與輸煤運行之間應加強協(xié)調(diào)，記錄上煤時間及各煤倉煤位，推算出煤質變化的時間點，及時做出調(diào)整，保證機組穩(wěn)定運行。

5 結束語

綜上所述，摻燒印尼煤時要充分考慮其對機組運行的影響，靈活運用摻燒方式，合理制定配煤方案，計算其發(fā)熱量、硫分、灰分等是否超出了機組的承受范圍。根據(jù)不同配煤方案的熱值、硫分、灰分、水分等參數(shù)，提前做好應對準備，合理安排制粉系統(tǒng)運行方式，針對每個煤倉所上煤種的不同，也要分別做出相應的調(diào)整。對單獨磨制印尼煤的制粉系統(tǒng)，為了防止其自燃爆炸，要降低出口風粉溫度，增加煤粉細度，嚴密監(jiān)視出入口溫度、風量、風壓等參數(shù)，加強就地檢查。啟停制粉系統(tǒng)過程中，在控制好參數(shù)的同時要注意操作的每一個細節(jié)，將危險性降到最低。

實際運行經(jīng)驗表明，經(jīng)過充分研究、認真分析并制定切實有效的應對措施，是能夠保證機組摻燒印尼煤時的安全穩(wěn)定運行的。

1 朱全利. 鍋爐設備及系統(tǒng)[M]. 北京：中國電力出版社，2008.