火電廠配煤摻燒運(yùn)行管理及技術(shù)措施

崔余平

(陽城國際發(fā)電有限責(zé)任公司，山西 晉城 048102)

某電廠一期工程裝機(jī)容量為6×350 MW，二期工程裝機(jī)容量為2×600 MW，鍋爐設(shè)計(jì)燃煤為無煙煤，采用專廠、專線、專供的方式直接向某省送電。該廠現(xiàn)為某省電網(wǎng)的主力電廠。

電廠的交通運(yùn)輸條件為：鐵路專用線包括整個工業(yè)站和電廠安裝線，專用線與新建成的某鐵路線上的某站接軌，總長約21 km；廠外公路從廠區(qū)固定端引接到某公路，為進(jìn)廠主干道，從擴(kuò)建端引接到某公路，為進(jìn)廠次干道。實(shí)際生產(chǎn)中汽車來煤量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出其設(shè)計(jì)量。

1 配煤摻燒應(yīng)考慮的煤質(zhì)特性指標(biāo)

1.1 煤的燃燒特性

配煤摻燒的首要原則是保證煤種摻燒過程中的燃燒性能，即保證混煤在鍋爐內(nèi)的燃燒穩(wěn)定性。煤種的燃燒特性主要是著火性能和燃燼性能，影響燃燒特性的最主要指標(biāo)為發(fā)熱量、揮發(fā)分和水分。

1.1.1 發(fā)熱量

發(fā)熱量表征了煤炭作為燃料使用的價值，是煤炭最重要的性能指標(biāo)。在機(jī)組運(yùn)行時，煤炭的發(fā)熱量還是鍋爐熱平衡、配煤摻燒及負(fù)荷調(diào)節(jié)的主要依據(jù)。發(fā)熱量過高會使鍋爐燃燒器區(qū)域水冷壁結(jié)焦趨勢增強(qiáng)，對煤粉在爐內(nèi)的燃燼性不利，且易引起爐膛內(nèi)熱負(fù)荷增加，從而影響到鍋爐的安全運(yùn)行；而發(fā)熱量過低則會增加制粉系統(tǒng)的運(yùn)行壓力，并可能使鍋爐無法滿足滿負(fù)荷運(yùn)行的需要。根據(jù)鍋爐設(shè)計(jì)煤種指標(biāo)并結(jié)合常用煤種的實(shí)際情況，該廠各鍋爐(非專門說明時特指一期6臺機(jī)組，下同)配煤摻燒時，低位發(fā)熱量加權(quán)平均值一般應(yīng)控制在18 900～23 100 kJ/kg。

1.1.2 揮發(fā)分

煤的揮發(fā)分是表征煤燃燒特性的重要指標(biāo)之一，它的高低直接影響到著火穩(wěn)定性、著火速度和燃燒產(chǎn)物的火焰形狀。煤中揮發(fā)分的多少與煤種有關(guān)。一般來說，揮發(fā)分的數(shù)量隨煤的碳化程度的加深而減少，混煤的揮發(fā)分亦可由各組成煤的算術(shù)比測算確定。煤種揮發(fā)分過低時，燃燒的穩(wěn)定性和燃燼性相對較差，尤其是低負(fù)荷穩(wěn)燃比較困難；煤種揮發(fā)分過高時，不僅著火距離縮短，對燃燒器和制粉系統(tǒng)的安全運(yùn)行構(gòu)成威脅，而且會因燃燒中心區(qū)域溫度過高而導(dǎo)致該區(qū)域四周水冷壁結(jié)渣。該廠各鍋爐配煤摻燒時，揮發(fā)分加權(quán)平均值Vad一般應(yīng)控制在10 %以下。著火及燃燼性能差別較大的煤種不宜摻配，否則會發(fā)生“搶風(fēng)”現(xiàn)象，造成鍋爐飛灰含炭量升高，甚至發(fā)生燃燒不穩(wěn)定。

1.1.3 水分

水分是煤的固有成分，它的存在使煤中可燃物質(zhì)含量相對減少。在燃燒過程中，水分含量過高，會使煤著火困難，影響燃燒速度，從而降低爐膛溫度，增加化學(xué)和機(jī)械不完全燃燒熱損失，同時增加引風(fēng)機(jī)的能耗。另外，水分過高還容易導(dǎo)致輸煤系統(tǒng)阻塞、制粉系統(tǒng)出力下降等一系列問題。

1.2 煤的可磨性

煤的可磨性系數(shù)是煤炭的一項(xiàng)特性指標(biāo)，表征煤炭被磨制成粉的難易程度。煤種的可磨性直接影響制粉系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。該廠各鍋爐均配置了中速磨煤機(jī)直吹式制粉系統(tǒng)，由于制粉系統(tǒng)的余量不足，一次風(fēng)量普遍偏高，當(dāng)煤種的可磨性較差時，制粉系統(tǒng)的出力將受到嚴(yán)重影響，性能明顯惡化。在配煤摻燒時，哈氏可磨系數(shù)HGI加權(quán)平均值宜控制在45以上。

1.3 污染物排放特性

配煤摻燒對污染物排放的影響主要考慮煙塵、二氧化硫和氮氧化物。由于該廠鍋爐電除塵效率較高，常用煤種配煤摻燒時，都能達(dá)到99.7 %以上的除塵效率。如果煤灰的比電阻過高將會影響電除塵的效率，其加權(quán)平均值一般應(yīng)控制在1×1012Ω·cm以下。

二氧化硫排放主要與煤種的含硫量相關(guān)，在未投脫硫設(shè)備情況下，摻燒配煤的加權(quán)平均含硫量應(yīng)小于1.0 %；在脫硫設(shè)備投運(yùn)情況下應(yīng)小于2.0 %。

氮氧化物排放與煤種的揮發(fā)分和含氮量相關(guān)，揮發(fā)分高而含氮量低的煤種，氮氧化物排放相對較低，應(yīng)在配煤摻燒中適當(dāng)考慮?？刂频趸锱欧诺氖侄沃饕遣捎玫偷紵夹g(shù)和尾部脫硝。

2 配煤摻燒管理

針對公司燃用煤種復(fù)雜、鍋爐的煤種適應(yīng)性相對較差的實(shí)際情況，為把公司的配煤摻燒經(jīng)驗(yàn)不斷積累固化，保障鍋爐安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，公司制定了合理的配煤摻燒運(yùn)行管理辦法，以便指導(dǎo)實(shí)際配煤工作，避免盲目性。

2.1 煤的質(zhì)量驗(yàn)收與進(jìn)煤計(jì)劃

為確保到廠煤質(zhì)符合機(jī)組燃燒要求，防止劣質(zhì)煤進(jìn)廠，要從源頭上嚴(yán)格實(shí)施監(jiān)督。首先，要求供煤單位提供煤質(zhì)化驗(yàn)數(shù)據(jù)，以提前了解來煤質(zhì)量是否符合本廠的要求，并作為是否卸入煤溝的條件；其次，利用磅房新安裝的2套汽車采樣機(jī)對每一輛汽車來煤進(jìn)行現(xiàn)場采樣，對于火車來煤，每一節(jié)車皮都要人工采樣，目的是為了提高煤樣代表性。

燃料部每天都要有進(jìn)煤計(jì)劃，并提前一天列出。此計(jì)劃中要詳細(xì)列出每個煤源礦點(diǎn)日進(jìn)煤計(jì)劃量，且要附上煤種的熱值與含硫量。進(jìn)煤計(jì)劃還要以表格文檔方式輸入電廠計(jì)算機(jī)MIS系統(tǒng)，并告知輸煤專業(yè)認(rèn)真瀏覽，以便于開展工作。

2.2 輸煤管理

2.2.1 煤場管理

該電廠輸煤系統(tǒng)煤場分為東西走向的北、中、南三大煤場，南、北煤場采用回轉(zhuǎn)分層定點(diǎn)堆料工藝，中煤場采用走行分層連續(xù)堆料的工藝。推煤機(jī)司機(jī)進(jìn)行整平壓實(shí)操作。

采用了煤場分質(zhì)分堆的辦法，即南北煤場堆放熱值高、硫分低的煤種，中煤場堆放熱值低、硫分高的煤種。為了適應(yīng)來煤復(fù)雜多變的特性，將各個煤場從東到西分成13個區(qū)，對于特別的煤種，按區(qū)堆放并在運(yùn)行日志上標(biāo)注。

2.2.2 卸煤溝進(jìn)行分類卸車

輸煤A/B系統(tǒng)的汽車卸煤溝都是18跨，為了混配煤需要，將其分成東西各9跨2個卸煤區(qū)域。根據(jù)煤質(zhì)信息，將入廠煤按熱值和含硫量分類卸車?；烀簳r，同一條皮帶上的2臺葉輪給煤機(jī)同時運(yùn)行，根據(jù)每天的配煤方案以適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速把多種不同煤質(zhì)的煤疊加到同一條皮帶上。由于葉輪給煤機(jī)采用變頻控制，可精確調(diào)整出力，這樣就從根本上保證了混配工藝的精確性?；疖囆断碌拿阂彩峭ㄟ^同一條皮帶上的2臺葉輪給煤機(jī)同時運(yùn)行的方式進(jìn)行混配。

汽車卸煤溝的煤也可以和火車卸煤溝的煤進(jìn)行精確混配。汽車、火車卸煤溝的煤還可以和煤場的煤進(jìn)行混配。但斗輪機(jī)是人工操作的，因此要不斷地提高斗輪機(jī)司機(jī)的操作水平。

無論是上煤還是堆煤，只要有混煤要求，都必須通過煤溝下的葉輪給煤機(jī)進(jìn)行混配。

2.3 配煤摻燒運(yùn)行管理

2.3.1 配煤指令下達(dá)

輸煤運(yùn)行主管根據(jù)部門要求的混煤煤質(zhì)加權(quán)指標(biāo)及煤場存煤與燃料進(jìn)煤的狀況，制訂混煤摻配方案，將配煤指令及時錄入運(yùn)行管理系統(tǒng)，并將配煤指令告知各主值。輸煤主值根據(jù)主管的配煤指令上煤，當(dāng)有特殊情況時，應(yīng)及時與值長聯(lián)系，禁止自行變更取煤地點(diǎn)和煤種。對指令執(zhí)行情況，應(yīng)有臺賬記錄。遇到節(jié)假日，主管必須根據(jù)煤場存煤情況，詳細(xì)制定鍋爐用煤摻配方案。

2.3.2 配煤摻燒現(xiàn)場管理

鍋爐專工要及時掌握各臺鍋爐的燃燒工況，根據(jù)鍋爐運(yùn)行中出現(xiàn)的新情況及時調(diào)整配煤摻燒方式，并把信息及時反饋給相關(guān)部門。

運(yùn)行各值要掌握管轄范圍內(nèi)的鍋爐燃用煤種狀況，合理配風(fēng)，防止鍋爐缺氧燃燒；根據(jù)爐內(nèi)結(jié)渣狀況及運(yùn)行參數(shù)合理安排鍋爐吹灰器的投運(yùn)，督促指導(dǎo)巡檢人員做好爐膛的觀焦，有異常情況時要親自到現(xiàn)場確認(rèn)，采取必要的控制措施。

在煤種更換、鍋爐燃燒調(diào)整試驗(yàn)或特殊運(yùn)行工況時，尤其要保證燃燒組織的合理性和爐膛受熱面的吹灰頻度，以便控制爐膛的結(jié)焦?fàn)顩r。

2.4 煤質(zhì)指標(biāo)分析

(1)環(huán)保技術(shù)部要將每天的入爐煤樣通過輸煤皮帶的自動采樣裝置采集后取走。

(2)對于化驗(yàn)煤樣，需在24 h內(nèi)提供煤質(zhì)分析報(bào)告。對入爐煤，每班要做一次工業(yè)分析，分析數(shù)據(jù)輸入電廠計(jì)算機(jī)MIS系統(tǒng)。

(3)環(huán)保技術(shù)部對煤質(zhì)指標(biāo)分析工作的準(zhǔn)確性負(fù)責(zé)。

2.5 高揮發(fā)分煙煤摻燒技術(shù)措施

由于公司鍋爐設(shè)計(jì)煤種為無煙煤，揮發(fā)分較低（收到基揮發(fā)分為5.36 %），因此鍋爐制粉系統(tǒng)未設(shè)置防爆系統(tǒng)，只設(shè)計(jì)了一套磨煤機(jī)蒸汽惰化系統(tǒng)。隨著公司逐漸開拓區(qū)外來煤的市場，入廠高揮發(fā)分煤的數(shù)量逐漸增加。為保證鍋爐安全運(yùn)行，必須將區(qū)外高揮發(fā)分煤與本地區(qū)低揮發(fā)分煤按照一定比例摻配試燒。

公司制定了摻配高揮發(fā)分煤的安全措施，主要是為了控制煙煤摻配的均勻性，入爐前要與無煙煤充分混合，嚴(yán)禁出現(xiàn)煙煤集中在某區(qū)域或時斷時續(xù)的現(xiàn)象。

制粉系統(tǒng)的安全性是這種摻燒方案需關(guān)注的重點(diǎn)。由于所摻煙煤特性已經(jīng)接近褐煤，其爆炸自燃特性很強(qiáng)，特別是在啟停制粉系統(tǒng)及制粉系統(tǒng)檢修時更加危險，所以要引起警惕。

2.5.1 制粉系統(tǒng)自燃及爆炸的現(xiàn)象

(1)人孔、密封環(huán)處發(fā)現(xiàn)有火星。

(2)自燃處的外殼溫度異常升高。

(3)磨煤機(jī)出口溫度異常升高。

(4)爆炸時有響聲，從不嚴(yán)密處向外冒煙，爐內(nèi)負(fù)壓變正，火焰發(fā)暗，嚴(yán)重時可能滅火。

2.5.2 制粉系統(tǒng)自燃及爆炸的原因

(1)制粉系統(tǒng)內(nèi)積煤與積粉。

(2)磨煤機(jī)出口溫度過高。

(3)制粉系統(tǒng)檢修時有外來火源。

2.5.3 制粉系統(tǒng)自燃及爆炸的預(yù)防措施

(1)運(yùn)行中磨煤機(jī)出口溫度暫定保持在93 ℃以下，如出現(xiàn)給煤機(jī)斷煤等異常工況，要及時將磨煤機(jī)出口溫度降低，不得超過100 ℃。

(2)停磨煤機(jī)時，如工作需要不需走空的，要提前將磨煤機(jī)出口溫度降至75 ℃以下，同時將料位降至100 Pa以下，給煤機(jī)停運(yùn)后立即停磨煤機(jī)，防止磨煤機(jī)出口溫度反彈。如果停運(yùn)時間在1天以上或因工作需要走空磨煤機(jī)時，停運(yùn)給煤機(jī)后，磨煤機(jī)出口溫度要上升，這時要將一次風(fēng)量降至25 000 kg/h，并全開冷風(fēng)擋板，全關(guān)熱風(fēng)擋板吹掃20 min后停磨，同時也要求給煤機(jī)走空。

(3)停磨后嚴(yán)密監(jiān)視磨煤機(jī)出口溫度應(yīng)逐漸降低，不應(yīng)出現(xiàn)溫度不降或上升的現(xiàn)象，否則應(yīng)立即投入惰化蒸汽系統(tǒng)。停磨后要保持4個BSO(燃燒器關(guān)斷擋板)開啟并且投入密封風(fēng)。如有檢修需要，可以關(guān)閉密封風(fēng)，但4個BSO要開啟。有動火檢修工作時除測量粉塵濃度合格外，還要檢查確保工作地點(diǎn)沒有積粉。停磨后要監(jiān)視磨煤機(jī)入口溫度在150 ℃以下，否則開啟冷風(fēng)擋板降溫。

(4)空磨啟動時，要控制入口溫度在150 ℃以下，如果磨煤機(jī)溫度還比較高，則只開冷風(fēng)擋板啟磨。啟動給煤機(jī)前，磨煤機(jī)出口溫度嚴(yán)禁超過70 ℃。如果未啟給煤機(jī)時，磨煤機(jī)出口溫度已經(jīng)超過70 ℃，則要先通冷風(fēng)冷卻，或者等磨煤機(jī)自然冷卻后再啟動。非空磨啟動時，先通小流量的冷風(fēng)，啟動后再將冷熱風(fēng)擋板投自動。

(5)啟停磨煤機(jī)時，一次風(fēng)流量嚴(yán)禁低于18 000 kg/h，防止一次風(fēng)低流速使煤粉沉積在磨煤機(jī)出口管路中。

(6)啟動磨煤機(jī)時嚴(yán)禁用熱風(fēng)暖磨。

(7)加強(qiáng)巡檢，特別對制粉系統(tǒng)漏粉要嚴(yán)加防范，發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)及時處理，積粉要清理干凈。

(8)磨煤機(jī)停運(yùn)后，如磨內(nèi)沒有走空，應(yīng)每隔2 h測一次筒體溫度及分離器人孔門處的溫度，發(fā)現(xiàn)溫度上升應(yīng)及時匯報(bào)處理。

(9)有計(jì)劃的長時間停磨時，要控制原煤倉煤位不能太高，必要時減少煙煤摻配比例。如果煤位沒來得及控制，輸煤專業(yè)要經(jīng)常性地檢查原煤倉，集控人員要檢查給煤機(jī)上閘板處的溫度。

2.5.4 制粉系統(tǒng)自燃及爆炸的處理

(1)如果制粉系統(tǒng)外部著火，應(yīng)立即通知消防隊(duì)和維護(hù)部門，用滅火裝置滅火。

(2)制粉系統(tǒng)內(nèi)部著火后，應(yīng)停運(yùn)磨煤機(jī)，切斷一次風(fēng)及密封風(fēng)，保持BSO開啟，投入磨煤機(jī)惰化蒸汽系統(tǒng)。

(3)應(yīng)熟悉磨煤機(jī)惰化系統(tǒng)，經(jīng)充分疏水后再投入。

(4)在沒有確認(rèn)煤粉著火已經(jīng)全部熄滅時，嚴(yán)禁啟動磨煤機(jī)。

3 結(jié)束語

由于不同煤種的組成及特性不同，摻燒時不同煤質(zhì)的煤粒在燃燒過程中會相互影響，相互制約。因此，若混煤配制合理則能發(fā)揮不同煤種各自的優(yōu)越性，取長補(bǔ)短，給燃燒設(shè)備的安全性和經(jīng)濟(jì)性帶來良好影響；若混煤配制不當(dāng)則會造成燃燒設(shè)備運(yùn)行水平下降、著火困難、燃燒不穩(wěn)定、效率降低、結(jié)渣積灰加劇、污染物排放量增加等問題，甚至造成停爐事故。因此，進(jìn)行配煤摻燒特性的試驗(yàn)研究和有效的數(shù)據(jù)分析能夠提高煤炭尤其是劣質(zhì)煤的利用率，節(jié)約煤炭資源。根據(jù)資料顯示，一般情況下，通過配煤摻燒，可以降低發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗3～6 g/kW·h。顯然，配煤摻燒帶來的經(jīng)濟(jì)效益是非常顯著和巨大的，可以最大限度地降低發(fā)電成本。

在參照其他電廠配煤摻燒經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，電廠經(jīng)過近3年的配煤摻燒實(shí)踐，從卸、儲、配、上到采制化驗(yàn)分析方面也積累了相當(dāng)成功的經(jīng)驗(yàn)，管理上方法簡單，適應(yīng)性強(qiáng)，收效顯著。