300MW貧煤鍋爐改燒煙煤技術(shù)改造

【摘要】隨著煤炭?jī)r(jià)格的不斷上漲，為降低發(fā)電成本，保證有足夠的電煤供應(yīng)，電廠(chǎng)紛紛開(kāi)始尋找低價(jià)位煤種，而目前國(guó)內(nèi)電煤市場(chǎng)主要的煤種供應(yīng)量較多的為煙煤，為了增強(qiáng)鍋爐對(duì)煙煤的適應(yīng)能力，拓寬電廠(chǎng)煤源，湛江電廠(chǎng)決定把300MW貧煤無(wú)煙煤鍋爐徹底改造為燒煙煤鍋爐，同時(shí)結(jié)合機(jī)組增容改造至330MW項(xiàng)目，在鍋爐本體和輔助系統(tǒng)實(shí)施相應(yīng)改造。本文介紹了在不改變汽水系統(tǒng)和爐膛結(jié)構(gòu)的情況下，將原有設(shè)計(jì)1025t/h燒貧煤和無(wú)煙煤鍋爐改為燃用高揮發(fā)份煙煤鍋爐進(jìn)行改造技術(shù)，并通過(guò)改造前后的鍋爐性能參數(shù)，表明改造后的鍋爐滿(mǎn)足運(yùn)行的安全性、經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性，達(dá)到節(jié)能減排，優(yōu)化供煤結(jié)構(gòu)的目的。

【關(guān)鍵詞】貧煤；煙煤；鍋爐；改造

1、概述

湛江電廠(chǎng)二期#4機(jī)組鍋爐是東方鍋爐設(shè)計(jì)制造的型號(hào)為DG1025/18.2-II（5）型亞臨界壓力、一次中間再熱、自然循環(huán)、單爐膛、固態(tài)排渣、全鋼架懸吊結(jié)構(gòu)露天布置、平衡通風(fēng)、尾部雙煙道燃煤汽包爐。鍋爐改造前采用鋼球磨中間倉(cāng)儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)，配套MTZ3570鋼球磨4臺(tái)，制粉乏氣經(jīng)排粉機(jī)送入鍋爐對(duì)角的兩個(gè)三次風(fēng)噴口。制粉系統(tǒng)的干燥劑為熱風(fēng)+再循環(huán)劑乏氣。燃燒器為四角布置直流式，爐膛中心采用雙假想切圓，切圓直徑分別為Φ600mm與Φ800mm。每角燃燒器由8層二次風(fēng)噴口、4層具有穩(wěn)燃作用的多功能船形一次風(fēng)噴口和兩層三次風(fēng)噴口組成。過(guò)熱蒸汽氣溫調(diào)節(jié)采用三級(jí)噴水減溫，再熱蒸汽溫度調(diào)節(jié)采用煙氣擋板和噴水（微調(diào)）相結(jié)合。

鍋爐原設(shè)計(jì)煤種為晉東南無(wú)煙煤和貧煤各半的混煤，改造后設(shè)計(jì)煤種為平三煤，改造校核煤種為I為50%平三煤+50%印尼煤，改造校核煤種II為50%平三煤+50%神混三煤。

擬改燒的煙煤相比原設(shè)計(jì)混煤，干燥無(wú)灰基揮發(fā)分高達(dá)43%，由于燃用煙煤揮發(fā)分析出溫度、著火溫度較低，易燃燒，制粉系統(tǒng)容易發(fā)生著火和爆炸，而且改燒煙煤后，要求風(fēng)率、風(fēng)溫、風(fēng)速、煤粉細(xì)度、著火條件都發(fā)生改變，因此湛江電力有限公司于2008年在不改造燃燒器和鍋爐本體條件下，通過(guò)加裝冷風(fēng)旁路門(mén)和運(yùn)行調(diào)整的方式來(lái)開(kāi)展試燒煙煤實(shí)踐【1】，但是對(duì)于改燒煙煤與設(shè)計(jì)煤種差異較大時(shí)，對(duì)鍋爐的制粉系統(tǒng)、燃燒器和水冷壁等設(shè)備造成很大影響，需要多種措施保證運(yùn)行安全性的問(wèn)題，限制了鍋爐燃用高揮發(fā)份、低熱值煙煤的能力，所以應(yīng)燃燒器、制粉系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)等需要進(jìn)行相應(yīng)改造，以適應(yīng)高揮發(fā)分、低發(fā)熱量煙煤的燃燒。

2、鍋爐設(shè)備改造

將原有設(shè)計(jì)燒貧煤和無(wú)煙煤的鍋爐，在不改變汽水系統(tǒng)和爐膛結(jié)構(gòu)的情況下，改為燃用高揮發(fā)份煙煤，在經(jīng)過(guò)研究分析，決定對(duì)以下系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行改造。

2.1制粉系統(tǒng)的改造

將目前的鋼球磨中儲(chǔ)式熱風(fēng)送粉系統(tǒng)改為中速磨煤機(jī)正壓冷一次風(fēng)機(jī)直吹式制粉系統(tǒng)，設(shè)計(jì)為4臺(tái)運(yùn)行1臺(tái)備用，磨煤機(jī)型號(hào)為MPS170-HP-II。

改造后的正壓直吹式制粉系統(tǒng)，原煤通過(guò)具有密封性好，計(jì)量精度高，可以自動(dòng)調(diào)節(jié)的電子稱(chēng)重皮帶給煤機(jī)輸送到磨煤機(jī)，進(jìn)行碾磨和干燥后，由一次風(fēng)帶入磨煤機(jī)出口的靜態(tài)分離器進(jìn)行分離，細(xì)度合格的煤粉由4根一次風(fēng)管送入同一層對(duì)應(yīng)的4個(gè)燃燒器，進(jìn)入爐膛燃燒，不合格的煤粉又返回磨煤機(jī)繼續(xù)進(jìn)行碾磨，而不易磨碎的雜物排到石子煤箱。每臺(tái)磨煤機(jī)分別對(duì)應(yīng)1層燃燒器，送粉管道上裝設(shè)有可調(diào)縮孔，保證煤粉的均勻分配。制粉系統(tǒng)的干燥劑由2臺(tái)一次風(fēng)機(jī)提供，分為2路，一路經(jīng)空氣預(yù)熱器加熱后的熱一次風(fēng)，另一路為冷一次風(fēng)。通過(guò)磨煤機(jī)入口前熱一次風(fēng)調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)和冷一次風(fēng)調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)共同調(diào)整磨煤機(jī)出口溫度和干燥劑的流量。磨煤機(jī)入口前風(fēng)管道上裝設(shè)有風(fēng)量測(cè)量裝置，用來(lái)測(cè)量一次風(fēng)量以便于風(fēng)煤比調(diào)節(jié)。鍋爐在冷爐啟動(dòng)時(shí)，在與第一層燃燒器對(duì)應(yīng)的磨煤機(jī)進(jìn)口熱風(fēng)管道上設(shè)置一蒸汽加熱器，用以加熱一次風(fēng)，蒸汽來(lái)自輔助蒸汽母管，保證磨煤機(jī)出口一次風(fēng)粉混合物的溫度，在磨煤機(jī)入口風(fēng)道上加裝自啟閉式安全門(mén)用以防爆。

系統(tǒng)中設(shè)2臺(tái)密封風(fēng)機(jī)，1臺(tái)運(yùn)行，1臺(tái)備用，用于對(duì)正壓制粉系統(tǒng)的設(shè)備密封，防止煤粉外泄。密封風(fēng)機(jī)采用離心式，風(fēng)機(jī)入口空氣從一次風(fēng)機(jī)出口壓力冷一次風(fēng)引來(lái)。

2.2燃燒系統(tǒng)改造

爐膛中心的兩個(gè)假想切圓直徑改為Φ669mm和Φ720mm；燃燒器中心線(xiàn)與背火側(cè)水冷壁的夾角由原設(shè)計(jì)的41.724°和43.742°改為41.5°和44°。

每角燃燒器由原分為上、下兩組改為上、中、下三組。下組噴口的布置型式為2-1（微油）-2-1-2（輕油）-1-2，中組噴口的布置型式為2-1-2-1-2，上組布置兩層燃盡風(fēng)噴口?？偣?層一次風(fēng)，4運(yùn)1備，每組中的一次風(fēng)噴口間距均為1500mm，最下層一次風(fēng)噴口標(biāo)高不變，燃盡風(fēng)噴口到最上層一次風(fēng)噴口的平均距離為～4500mm。

燃燒系統(tǒng)種的燃燒器（除第一層）更換為水平濃淡燃燒器，并增加或改動(dòng)部分調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。煤粉氣流通過(guò)百葉窗式煤粉濃縮器分成濃淡兩股，濃煤粉氣流從向火側(cè)噴入爐膛，淡煤粉氣流從背火側(cè)噴入爐內(nèi)。煤粉濃縮器采用新型分離葉片，在降低濃縮器阻力的同時(shí)，可以以防止葉片背后產(chǎn)生氣流渦旋造成濃縮器內(nèi)積粉。燃燒器噴口中采用垂直半錐體，半錐體位于濃側(cè)噴口內(nèi)，使?jié)饷悍蹥饬鞣辞袊娙霠t內(nèi)，以增強(qiáng)煤粉氣流的著火和穩(wěn)燃能力同時(shí)延遲與二次風(fēng)的混合，增加煤粉在爐內(nèi)的停留時(shí)間。一次風(fēng)噴口兩側(cè)布置偏置周界風(fēng)，背火側(cè)的周界風(fēng)噴口較大，向火側(cè)較小。以減小周界風(fēng)對(duì)煤粉氣流著火的不利影響，又可以使周界風(fēng)在背火側(cè)與淡煤粉氣流共同起到防止煤粉沖刷水冷壁引起結(jié)焦和高溫腐蝕的作用。

2.3點(diǎn)火及穩(wěn)燃系統(tǒng)改造

燃燒系統(tǒng)取消兩層重油系統(tǒng)，在下組燃燒器的第二層和第三層煤粉燃燒器之間增加一層采用壓縮空氣氣泡霧化方式的輕油槍系統(tǒng)。每個(gè)角燃燒器布置一支輕油槍?zhuān)饕饔檬窃诘拓?fù)荷情況下是穩(wěn)定燃燒，在鍋爐啟動(dòng)過(guò)程中磨煤機(jī)不具備啟動(dòng)條件的情況下能夠使鍋爐帶一定負(fù)荷，鍋爐產(chǎn)生的蒸汽可供熱風(fēng)道上的暖風(fēng)器使用，以最終使磨煤機(jī)能投入運(yùn)行。單獨(dú)投運(yùn)輕油槍時(shí)不能進(jìn)行煤粉點(diǎn)火，煤粉點(diǎn)火必須通過(guò)微油煤粉燃燒器的投運(yùn)進(jìn)行，但在煤粉點(diǎn)火階段應(yīng)同時(shí)投運(yùn)輕油槍輔助煤粉點(diǎn)火，確保鍋爐安全運(yùn)行。

2.4汽溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)改造

原鍋爐采用雙煙道擋板調(diào)節(jié)再熱汽溫，反應(yīng)速度慢、調(diào)節(jié)范圍小，操作困難。改燒煙煤后，由于鍋爐穩(wěn)燃性能的提高，可以由擺動(dòng)氣動(dòng)執(zhí)行器來(lái)控制的燃燒器噴口的擺動(dòng)角度，輔助調(diào)節(jié)汽溫。燃燒器最上方設(shè)置2層燃盡風(fēng)噴口形成爐內(nèi)空氣整體分級(jí)燃燒，燃盡風(fēng)量占鍋爐總風(fēng)量的比例為25%，最下層燃盡風(fēng)噴口中心線(xiàn)到最上層一次風(fēng)噴口中心線(xiàn)的距離為～4200mm。2層燃盡風(fēng)噴口可手動(dòng)水平擺動(dòng)±20°，以調(diào)節(jié)燃盡風(fēng)對(duì)煙氣殘余旋轉(zhuǎn)的影響程度，減小爐膛出口兩側(cè)汽溫偏差。

2.5閥鍋爐受熱面及其他系統(tǒng)改造

汽水系統(tǒng)再熱器在尾部豎井前轉(zhuǎn)向室，增加一部分垂直段低溫再熱器受熱面積，材質(zhì)為12Cr1MoVG；過(guò)熱器保持不變；省煤器全部由光管更換為H型鰭片管。

水力排渣系統(tǒng)改為干除渣系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)干渣回收利用。

3、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)鍋爐增容及改燒煙煤項(xiàng)目，將原有設(shè)計(jì)燒貧煤和無(wú)煙煤的鍋爐，在不改變汽水系統(tǒng)和爐膛結(jié)構(gòu)的情況下，成功改造為燃用高揮發(fā)份煙煤鍋爐，同時(shí)實(shí)現(xiàn)以下鍋爐功能：機(jī)組增容：改造后機(jī)組額定出力達(dá)到了330MW的目標(biāo)，機(jī)組年增加發(fā)電量1.86億千瓦時(shí)。燃燒器改為水平濃淡低氮燃燒器，實(shí)現(xiàn)低氮燃燒功能；改燒煙煤后，NOx排放濃度在大部分煤種條件下可降低至350mg/Nm3以下，比燒貧煤降低約289mg/Nm3，機(jī)組節(jié)約燃煤量每年可減少二氧化硫約735噸、氮氧化物約1290噸和二氧化碳約112300噸，有利于實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)。鍋爐運(yùn)行穩(wěn)定性增強(qiáng)，節(jié)約鍋爐點(diǎn)火助燃用油。改造后鍋爐實(shí)現(xiàn)微油冷態(tài)啟動(dòng)和停爐的功能，鍋爐啟?？晒?jié)約燃油97%以上。鍋爐改燒煙煤以后，低負(fù)荷穩(wěn)燃能力提高，可以達(dá)到128.8MW不用助燃油，鋼球磨煤機(jī)改為中速磨煤機(jī)，降低制粉電耗；提高燃燒效率，節(jié)約燃料成本，降低發(fā)電煤耗，鍋爐改燒煙煤后，鍋爐效率提高到93.44%，比原來(lái)92.25%提高了1.19%。在額定負(fù)荷下，實(shí)測(cè)供電煤耗比改造前降低了27.36克/千瓦時(shí)。水力排渣系統(tǒng)改為干除渣系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)干渣回收利用。