鍋爐摻燒褐煤與中溫爐煙改造

孫飛鵬，張永輝，吳 濤

中電投東北撫順發(fā)電有限責(zé)任公司，遼寧 撫順 113008

近幾年電煤供應(yīng)緊張，各火電廠用煤供應(yīng)受到?jīng)_擊。為保證用煤穩(wěn)定性，降低發(fā)電成本，公司開(kāi)始大比例摻燒霍林河褐煤，比例達(dá)70%左右。

公司鍋爐設(shè)計(jì)燃用煙煤，霍林河褐煤屬易燃易爆煤種。由于兩煤種特性差異較大，在中儲(chǔ)式鍋爐上摻燒褐煤后，制粉系統(tǒng)存在重大安全隱患。為保證摻燒褐煤工作的安全、經(jīng)濟(jì)性，進(jìn)行中溫爐煙技術(shù)改造，并做了大量試驗(yàn)工作，得出改造后鍋爐經(jīng)濟(jì)運(yùn)行數(shù)據(jù)，保證了機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

1 設(shè)備概況

1.1 鍋爐本體設(shè)備簡(jiǎn)介

撫電公司鍋爐為哈爾濱鍋爐廠生產(chǎn)的HG-670/13.7-YM9型超高壓、一次中間再熱、單汽包、自然循環(huán)煤粉爐，與200mW汽輪發(fā)電機(jī)組成單元機(jī)組。

鍋爐呈“π”型。爐膛四周為膜式水冷壁，爐膛上方為前屏過(guò)熱器，出口處為后屏過(guò)熱器。水平煙道內(nèi)有對(duì)流過(guò)熱器和再熱器熱段。轉(zhuǎn)向室豎井布置再熱器冷段和高溫省煤器。尾部豎井布置高、低溫空氣預(yù)熱器和低溫省煤器。

表1 鍋爐主要設(shè)計(jì)參數(shù)

1.2 鍋爐燃料特性

霍林河褐煤熱值3100大卡/kg左右，揮發(fā)分大于46%、水份大于30%、硫份0.5%、灰熔點(diǎn)1200℃。1、2號(hào)爐原設(shè)計(jì)煤種熱值4500大卡/kg，揮發(fā)分43%、水分20%、硫份0.76%、灰熔點(diǎn)1400℃。

1.3 鍋爐制粉系統(tǒng)簡(jiǎn)介

鍋爐采用低速鋼球磨機(jī)，中間儲(chǔ)倉(cāng)式乏氣送粉系統(tǒng)。干燥介質(zhì)采用熱風(fēng)+溫風(fēng)+冷風(fēng)+冷爐煙，其中熱風(fēng)來(lái)自高溫段空氣預(yù)熱器出口，溫風(fēng)來(lái)自低溫段空氣預(yù)熱器出口，冷風(fēng)來(lái)自廠房?jī)?nèi)，冷爐煙來(lái)自引風(fēng)機(jī)出口。詳見(jiàn)表2。

表2 制粉系統(tǒng)參數(shù)

制粉系統(tǒng)圖

1.4 鍋爐燃燒系統(tǒng)簡(jiǎn)介

鍋爐采用四角布置直流式煤粉燃燒器，采用雙切圓布置，鍋爐假象切圓直徑為Ф600mm和Ф1200mm。一、二次風(fēng)口相間布置。每組燃燒器有4個(gè)一次風(fēng)噴口、13個(gè)二次風(fēng)噴口，一次風(fēng)量均勻分配。

2 鍋爐摻燒褐煤

2.1 摻燒褐煤相關(guān)問(wèn)題

鍋爐摻燒褐煤70%，在冷爐煙系統(tǒng)投運(yùn)時(shí)，出現(xiàn)以下問(wèn)題：

1）鍋爐出力受限，燃燒效率低；

2）煤粉中揮發(fā)份易被灰分所包圍，釋放阻力大，一直拖延至煤粉燃燒的末期，氣溫偏高且波動(dòng)大；燃燒不穩(wěn)定，容易結(jié)焦；

3）在現(xiàn)干燥介質(zhì)下大比例摻燒褐煤后，制粉系統(tǒng)出現(xiàn)了干燥出力不足的問(wèn)題，磨煤機(jī)出口溫度一般僅能維持55℃以下；

4）粗粉分離器、煤粉倉(cāng)都發(fā)生過(guò)爆炸，存在嚴(yán)重的安全隱患。

2.2 摻燒褐煤的系統(tǒng)改造

為保證鍋爐大比例摻燒褐煤的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，決定對(duì)鍋爐進(jìn)行中溫爐煙系統(tǒng)的改造。即采用“中溫爐煙＋熱風(fēng)”作為制粉系統(tǒng)的干燥介質(zhì)。示意圖如下。

中溫爐煙系統(tǒng)的工作原理是利用磨機(jī)入口負(fù)壓與抽取點(diǎn)間形成的壓差，將高溫、低含氧量的煙氣從轉(zhuǎn)向室處抽出，送入制粉系統(tǒng)，改變了干燥介質(zhì)的成分，降低制粉系統(tǒng)終端含氧量在16%以下，滿足大比例摻燒褐煤后制粉系統(tǒng)的安全防爆要求。該系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：1）抽取點(diǎn)的煙溫較高、含氧量較低，可同時(shí)滿足制粉系統(tǒng)干燥出力和防爆要求；2）抽取點(diǎn)煙氣負(fù)壓較小，需克服的阻力小；3）抽爐煙管道布置不受鍋爐主要設(shè)備影響，不需增加額外動(dòng)力，管道安裝方便，成本較低。

鍋爐制粉系統(tǒng)在中溫爐煙系統(tǒng)改造前，磨機(jī)出口溫度在60℃以下，最差工況下，有時(shí)在50℃以下，制粉系統(tǒng)終端氧量在18%左右。當(dāng)中溫爐煙改造后，磨機(jī)通風(fēng)量維持在170000m3/h左右，制粉系統(tǒng)末端氧量控制在16%，磨機(jī)出口溫度能達(dá)到60℃以上，與冷爐煙系統(tǒng)相比，制粉系統(tǒng)末端氧量下降2%，出口溫度提高10℃以上。在大比例摻燒褐煤時(shí)，滿足了制粉系統(tǒng)防爆和提高干燥出力的設(shè)計(jì)要求，制粉系統(tǒng)通風(fēng)量也能滿足機(jī)組運(yùn)行的要求。

通過(guò)中溫爐煙改造及摻燒褐煤相關(guān)試驗(yàn)，得出以下結(jié)論：

1）褐煤摻燒達(dá)70%，及投入中溫爐煙時(shí)，磨機(jī)入口負(fù)壓保持在1000Pa～1200Pa之間，磨機(jī)出口溫度能維持在60℃～70℃，制粉系統(tǒng)終端含氧量均低于16%，能夠滿足大比例摻燒褐煤時(shí)制粉系統(tǒng)防爆和干燥出力要求；

2）褐煤摻燒達(dá)70%，及投入中溫爐煙時(shí)，煤粉細(xì)度R90為40.3%的試驗(yàn)條件下，測(cè)得磨煤機(jī)最大出力為70.8t/h，磨機(jī)總出力能夠達(dá)到規(guī)定的裕度要求；

3）當(dāng)投入中溫爐煙系統(tǒng)，機(jī)組負(fù)荷約為185mW時(shí)，摻燒比例在70%以下實(shí)測(cè)鍋爐熱效率為91.89%，修正后為91.11%；當(dāng)機(jī)組負(fù)荷約為155mW時(shí)，摻燒比例在80%以下實(shí)測(cè)鍋爐熱效率為90.50%，修正后為90.87%。

自2009年11月完成中溫爐煙系統(tǒng)改造后，解決了大比例摻燒褐煤后制粉系統(tǒng)的干燥出力和安全防爆問(wèn)題。2010年全年摻燒褐煤，未發(fā)生制粉系統(tǒng)爆發(fā)事故。兩臺(tái)爐制粉電耗1～12月份平均完成22.13kW·h/t煤，比同期下降1.04kW·h/t煤，1～12月份累計(jì)耗煤量1604709t，因制粉電耗降低共減少?gòu)S用電量167.377萬(wàn)kW·h。

3 結(jié)論

隨著電力生產(chǎn)的發(fā)展，電力用煤大幅增加，燃料供應(yīng)緊張的問(wèn)題與降低成本保發(fā)電的矛盾也將更加突出，為保證用煤穩(wěn)定，大比例摻燒霍林河褐煤任務(wù)越來(lái)越重，要求也越來(lái)越高。我公司褐煤的摻燒和相關(guān)改造措施，既有效的緩解了燃煤緊張，同時(shí)又保證了鍋爐的經(jīng)濟(jì)性和安全穩(wěn)定運(yùn)行。

[1]電站磨煤機(jī)及制粉系統(tǒng)性能試驗(yàn)（DL/T467-2004）.

[2]電站鍋爐及輔機(jī)性能試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)匯編（GB10184-88）.

[3]撫順發(fā)電有限責(zé)任公司200MW機(jī)組運(yùn)行規(guī)程.