800 MW超臨界機(jī)組摻燒褐煤的研究與應(yīng)用

白永會(huì)，王 輝，高繼錄

(1．神華國(guó)華綏中發(fā)電有限責(zé)任公司，遼寧 葫蘆島 125222;2．遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽 110006)

受電煤供應(yīng)緊張等因素影響，國(guó)內(nèi)燃煤發(fā)電機(jī)組普遍燃用非設(shè)計(jì)煤種的混煤［1－4］。綏電公司自二期2臺(tái)百萬機(jī)組投產(chǎn)以來，主燒煤種供應(yīng)緊缺的局面尤為突出，鑒于實(shí)際情況，綏電公司從2011年初開始大比例摻燒褐煤。為了安全地進(jìn)行摻燒，專業(yè)人員進(jìn)行了一系列試驗(yàn)，最后總結(jié)了行之有效的安全摻燒措施。通過1年的摻燒，鍋爐運(yùn)行穩(wěn)定，未發(fā)生過不安全事件，同時(shí)由于褐煤價(jià)格低廉，也給綏電公司節(jié)約了大量的燃煤成本，有效提升了綏電公司的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力［5－8］。

1 設(shè)備概況

綏電公司一期工程鍋爐為俄羅斯生產(chǎn)的ПП－2650－25－545KT型超臨界中間再熱直流鍋爐，設(shè)計(jì)煤種為山西晉北煙煤。鍋爐燃燒方式為對(duì)沖燃燒，每臺(tái)爐配有8套正壓直吹式制粉系統(tǒng)，采用MBC－260型中速磨煤機(jī)，對(duì)應(yīng)配有ПC－1100/5000型刮板式給煤機(jī);鍋爐采用平衡通風(fēng)，配有2臺(tái)軸流式BДOД－41－500－I型送風(fēng)機(jī)，2臺(tái)離心式BДH－28×2－I型雙吸一次風(fēng)機(jī)，3臺(tái)軸流式ДOД－43－500－I型引風(fēng)機(jī);在鍋爐尾部布置有3臺(tái)PBП－13.8型回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器和3臺(tái)ЭГД2－128－9－6－6型雙層雙室6電場(chǎng)電氣除塵器;除灰渣系統(tǒng)采用水力除渣方式，配有7套撈、碎渣設(shè)備。鍋爐主要設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示。

表1 鍋爐主要設(shè)計(jì)參數(shù)

表2 燃料特性

2 摻燒褐煤情況

2.1 投產(chǎn)前后煤種變化

綏電公司原設(shè)計(jì)燃燒煤種為山西晉北煙煤，在設(shè)計(jì)工況下，耗煤量為336.5 t/h，其燃料特性如表2所示?，F(xiàn)主要燃用煤種為神混煤和褐煤。

2.2 摻燒褐煤采取的技術(shù)措施

為了安全可靠地?fù)綗置海楇姽具M(jìn)行了不同配比的褐煤摻燒試驗(yàn)。運(yùn)行中控制磨煤機(jī)出口溫度為60～70℃，如磨煤機(jī)出口溫度低于60℃，則采取如下措施。

a． 增大磨煤機(jī)一次風(fēng)量，但不得超過9.5×104Nm3/h。

b． 降低給煤機(jī)轉(zhuǎn)速，但不得低于700 r/min。

c． 適當(dāng)減小出口溫度較高的制粉系統(tǒng)一次風(fēng)量，但不得低于8.3×104Nm3/h，同時(shí)適當(dāng)降低一次風(fēng)空預(yù)器出口一次風(fēng)壓，但不得低于9.5 kPa。

d． 可根據(jù)實(shí)際需要增加磨煤機(jī)運(yùn)行臺(tái)數(shù)并降低機(jī)組負(fù)荷。

e． 如7臺(tái)及以上磨煤機(jī)運(yùn)行時(shí)各磨煤機(jī)出口溫度仍低于60℃且機(jī)組負(fù)荷已降至480 MW時(shí)，及時(shí)投入油槍進(jìn)行助燃，至磨煤機(jī)出口溫度高于60℃后停止。

f． 及時(shí)通知安全生產(chǎn)部值長(zhǎng)調(diào)整上煤比例，減少褐煤摻燒量。

由于摻燒褐煤后，燃煤發(fā)熱量相應(yīng)下降，進(jìn)行了不同褐煤配比試驗(yàn)，最終確定不同摻燒比例下上煤方式如表3所示。

表3 褐煤不同摻燒比例下上煤方式

2.3 大比例摻燒褐煤的影響

2.3.1 對(duì)鍋爐結(jié)焦的影響

由于褐煤灰熔點(diǎn)比神混煤略高，加大褐煤摻燒比例后使整體灰熔點(diǎn)提高，起到抑制鍋爐結(jié)焦的作用;另外，由于褐煤揮發(fā)分高，屬于極易燃燒煤種，在大比例摻燒褐煤后，運(yùn)行調(diào)整上采取了減小煤水比例、低氧燃燒、降低煤粉細(xì)度等措施，使?fàn)t內(nèi)的平均燃燒溫度與尖峰溫度均有所降低。同時(shí)，由于摻燒褐煤后燃煤發(fā)熱量下降，磨煤機(jī)運(yùn)行臺(tái)數(shù)增加，使得爐內(nèi)高負(fù)荷區(qū)溫度降低，從而緩解了爐內(nèi)結(jié)渣情況。

通過對(duì)摻燒過程中爐膛水冷壁吹灰期間爐膛掉渣及撈渣機(jī)出渣情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，摻燒后渣量較少，大塊掉渣情況較少，且均為疏松渣塊，撈渣機(jī)上未見大渣塊。綏電公司800 MW機(jī)組在增大褐煤摻燒比例后，各主要受熱面結(jié)焦情況有所減輕，滿足了現(xiàn)場(chǎng)安全運(yùn)行的需求。

2.3.2 對(duì)鍋爐煙風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行的影響

a． 一次風(fēng)機(jī)運(yùn)行情況

一次風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)擋板開度增大，導(dǎo)致其耗電量大幅度增大。2010年6月29日，機(jī)組負(fù)荷為800 MW，2臺(tái)一次風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)擋板開度分別為64%、63%，功率分別為2 200 kW、2 200 kW。而2011年8月30日，在相同機(jī)組負(fù)荷下，2臺(tái)一次風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)擋板開度分別為97%、96%，功率分別為2 541 kW、2 534 kW。

b． 送風(fēng)機(jī)運(yùn)行情況

送風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)擋板開度及功率均增大。2010年6月29日，機(jī)組負(fù)荷為800 MW，2臺(tái)送風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)擋板開度分別為55%、67%，功率分別為1 770 kW、1 790 kW。而2011年8月30日，在相同機(jī)組負(fù)荷下，2臺(tái)送風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)擋板開度分別為65%、78%，功率分別為2 132 kW、2 081 kW。

c． 引風(fēng)機(jī)運(yùn)行情況

引風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)擋板開度及功率均增大。如2010年6月29日，機(jī)組負(fù)荷為800 MW，3臺(tái)引風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)擋板開度分別為51%、63%、59%，功率分別為2 248 kW、2 278 kW、2 200 kW。而2011年8月30日，在相同機(jī)組負(fù)荷下，3臺(tái)引風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)擋板開度分別為66%、71%、72%，功率分別為2 640 kW、2 674 kW、2 648 kW。

d． 排煙溫度變化情況

2010年1～8月，鍋爐排煙溫度平均為136.2℃，負(fù)荷平均為644.5 MW，2011年1～8月，鍋爐排煙溫度平均為141.8℃，負(fù)荷平均為661.9 MW。由此可見，在機(jī)組負(fù)荷略有增大的情況下，排煙溫度平均上升5.6℃。

2.3.3 對(duì)汽水系統(tǒng)運(yùn)行的影響

由于大量摻燒褐煤，造成相同負(fù)荷下入爐煤量及鍋爐燃燒所需的一、二次風(fēng)量均增大，相應(yīng)導(dǎo)致鍋爐燃燒產(chǎn)生的煙氣量增大，大量摻燒褐煤對(duì)汽水系統(tǒng)運(yùn)行的影響主要表現(xiàn)為再熱汽事故減溫水量的大幅度增大。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，2010年1～8月，鍋爐再熱汽事故減溫水投入量平均為12.4 t/h，負(fù)荷平均為644.5 MW;2011年1～8月，鍋爐再熱汽事故減溫水投入量平均為21.6 t/h，負(fù)荷平均為661.9 MW。由此可見，在機(jī)組負(fù)荷略有增大的情況下，鍋爐再熱汽事故減溫水投入量增加約9 t/h。

2.3.4 對(duì)制粉系統(tǒng)運(yùn)行的影響

由于褐煤的收到基低位發(fā)熱量較低，直接導(dǎo)致發(fā)電煤耗量增大，機(jī)組帶相同負(fù)荷時(shí)，給煤機(jī)轉(zhuǎn)速有所增大。2010年少量摻燒寶日希勒煤時(shí)，平均每萬kW負(fù)荷對(duì)應(yīng)的給煤機(jī)轉(zhuǎn)速約為80 r/min，而2011年大量摻燒褐煤期間，平均每萬kW負(fù)荷對(duì)應(yīng)的給煤機(jī)轉(zhuǎn)速約為90 r/min。根據(jù)近期實(shí)際運(yùn)行情況，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷高于650 MW時(shí)，至少需運(yùn)行7套制粉系統(tǒng);當(dāng)機(jī)組負(fù)荷高于550 MW時(shí)，至少需運(yùn)行6套制粉系統(tǒng)。

2.3.5 對(duì)鍋爐效率的影響

為了全面評(píng)估摻燒劣質(zhì)煤對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的影響，進(jìn)行了鍋爐熱效率試驗(yàn)，結(jié)果如表4所示。從測(cè)試結(jié)果看，鍋爐效率高于設(shè)計(jì)值，排煙熱損失與設(shè)計(jì)值接近，固體未完全燃燒熱損失低于設(shè)計(jì)值近1.3個(gè)百分點(diǎn)，散熱損失是按國(guó)標(biāo)公式計(jì)算得出。

2.3.6 對(duì)經(jīng)濟(jì)性的影響

a． 供電煤耗變化對(duì)經(jīng)濟(jì)性的影響

根據(jù)以往機(jī)組能耗分析試驗(yàn)結(jié)果，發(fā)熱量每降低100 kJ/kg，鍋爐熱效率約下降0.028%，機(jī)組供電煤耗約上升0.08 g/kWh。2011年1～10月，A廠實(shí)際燃燒煤種平均發(fā)熱量為19 184 kJ/kg，折算出的發(fā)熱量為21 386 kJ/kg，相差2 202 kJ/kg，導(dǎo)致機(jī)組供電煤耗降低約4.2 g/kWh，由此計(jì)算增加燃料成本2 104.88萬元。

表4 鍋爐熱效率測(cè)試結(jié)果

b． 摻燒后燃料價(jià)格對(duì)經(jīng)濟(jì)性的影響

根據(jù)計(jì)算，2011年1～10月，A廠摻燒價(jià)格較低的褐煤節(jié)約燃料成本約2.14億元，摻燒后加劇設(shè)備磨損增加維修費(fèi)共計(jì)約274萬元，因此摻燒褐煤共節(jié)省費(fèi)用約1.9億元。

3 結(jié)束語

經(jīng)過1年的摻燒試驗(yàn)，加大褐煤摻燒比例后鍋爐輔機(jī)電耗有所增加，鍋爐結(jié)焦情況有所緩解，同時(shí)排煙溫度增大，再熱汽事故減溫水投入量增大，供電煤耗升高。如能按照給定的方案進(jìn)行摻燒，可以保證鍋爐的安全運(yùn)行，同時(shí)由于褐煤價(jià)格低廉，可帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

［1］ 吳景興，李宏毅，李瑞芬．410 t/h鍋爐摻燒褐煤試驗(yàn)研究［J］．東北電力技術(shù)，2008，29(1):18－22．

［2］ 袁德權(quán)，冷 杰．200 MW機(jī)組鍋爐摻燒褐煤制粉系統(tǒng)安全性試驗(yàn)研究［J］．東北電力技術(shù)，2009，30(1):6－9．

［3］ 高繼錄，鄒天舒，李志山，等．1 000 MW機(jī)組神華煤摻燒霍林河褐煤的試驗(yàn)研究 ［J］．動(dòng)力工程學(xué)報(bào)，2012，32(6):430－434．

［4］ 黃 平，吳景興，幺世文．1 025 t/h劣質(zhì)煙煤鍋爐摻燒褐煤改造技術(shù)研究［J］．東北電力技術(shù)，2009，30(7):10－12．

［5］ 應(yīng)明良，戴成峰，胡偉鋒，等．600 MW機(jī)組四角切圓燃燒鍋爐摻燒褐煤技術(shù)分析 ［J］．熱力發(fā)電，2010，39(6):34－37．

［6］ 寧新宇，梁紹華，張希光，等．1 025 t/h煙煤鍋爐摻燒褐煤的可行性試驗(yàn)研究［J］．熱力發(fā)電，2010，39(12):53－55．

［7］ 王祥薇，張紅飛，宋振梁．1 150 t/h鍋爐摻燒褐煤的性能試驗(yàn)研究 ［J］．動(dòng)力工程，2009，29(12):1 088－1 092．

［8］ 王春昌，阮士周，宋太紀(jì)，等．煙煤鍋爐兩種方式摻燒褐煤的工程應(yīng)用［J］．中國(guó)電力，2010，43(10):35－38．