脫硫運(yùn)行與摻燒高硫煤的探索

楊學(xué)玉

（大唐景泰發(fā)電廠，甘肅 白銀 730408）

0 引言

近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，耗煤量大幅度增長，而各煤礦卻因常年開采，導(dǎo)致原煤質(zhì)量出現(xiàn)劣化趨勢。煤炭市場的緊張進(jìn)一步加大了火電企業(yè)動(dòng)力煤的采購難度，為了降低標(biāo)煤單價(jià)，降低發(fā)電成本，大量摻燒小礦煤及高硫煤成為火電企業(yè)的選擇。但是由于前幾年設(shè)計(jì)投運(yùn)的脫硫設(shè)施的設(shè)計(jì)容量與現(xiàn)今的煤炭含硫量相比較，基本上已沒有余量，而我國的環(huán)保排放要求又在不斷提升，導(dǎo)致脫硫設(shè)施成為摻燒高硫煤最大的瓶頸。如何在保障脫硫設(shè)施安全運(yùn)行、達(dá)標(biāo)排放的前提下合理地?fù)脚涓吡蛎阂殉蔀楦鱾€(gè)火電企業(yè)急需解決的課題。

1 電廠設(shè)備簡介

某電廠1期工程2×660 MW超臨界直接空-冷燃煤機(jī)組采用上海電氣集團(tuán)鍋爐廠有限公司生產(chǎn)的SG-2210/25.4-M980型超臨界壓力直流鍋爐。該鍋爐為超臨界參數(shù)、變壓運(yùn)行、螺旋管圈、直流、單爐膛、四角切圓燃燒、一次中間再熱、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)Π型鍋爐，鍋爐布置為緊身封閉島式。爐后尾部布置2臺轉(zhuǎn)子直徑為14 236 mm的三分倉容克式空氣預(yù)熱器。鍋爐燃用煤由寧夏煤業(yè)集團(tuán)和靖遠(yuǎn)煤業(yè)有限公司提供，縣地方礦補(bǔ)充，設(shè)計(jì)煤種為寧夏靈武礦區(qū)羊腸灣采區(qū)煤，校核煤種為寧夏靈武礦區(qū)靈新礦煤。制粉系統(tǒng)采用ZGM113G型中速輥式磨煤機(jī)，冷一次風(fēng)機(jī)正壓直吹式系統(tǒng)，6臺磨煤機(jī)，6臺稱重式給煤機(jī)。5臺磨煤機(jī)運(yùn)行可滿足鍋爐BMCR(鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量)和BRL(額定工況)，1臺備用。每臺磨煤機(jī)的出口由4根直徑為660 mm×10 mm煤粉管道接至爐膛四角的同一層煤粉噴嘴。脫硫設(shè)施設(shè)計(jì)最高處理煙氣SO2濃度為1 568 mg/Nm3(原煤含硫量0.588 %)。輸煤系統(tǒng)設(shè)計(jì)為雙套設(shè)計(jì)出力1 000 t/h輸煤皮帶，3個(gè)煤場設(shè)計(jì)存煤量25萬t，配有2臺設(shè)計(jì)取料1 000 t/h、堆料1 200 t/h的斗輪堆取料機(jī)，2臺翻車機(jī)。設(shè)計(jì)主要燃用煤種為火車運(yùn)輸?shù)拇蟮V煤，考慮到需少量燃用本地小礦煤而設(shè)計(jì)有1座6車位的汽車卸煤溝。

2 燃用煤質(zhì)情況

2.1 寧夏煤業(yè)集團(tuán)煤質(zhì)

寧夏煤業(yè)集團(tuán)煤種是設(shè)計(jì)過程中考慮的主要燃用煤種，但是由于煤炭市場變化以及多年開采造成的煤質(zhì)變化，且寧夏煤業(yè)集團(tuán)下屬各礦點(diǎn)煤質(zhì)差別大，其煤種發(fā)熱量、含硫量變化較大。觀察近1年的入廠煤，發(fā)現(xiàn)該煤種含硫量最低約0.3 %，最高達(dá)到2.44 %，來煤情況不穩(wěn)定，變化較大。

2.2 靖遠(yuǎn)煤礦煤質(zhì)

靖遠(yuǎn)煤礦煤質(zhì)相比寧夏煤業(yè)集團(tuán)煤質(zhì)變化范圍較小，發(fā)熱量高，含硫量較低且較穩(wěn)定，但是靖遠(yuǎn)煤礦煤質(zhì)硬度較高，對中速磨煤機(jī)的磨損較大。

2.3 本地小礦煤

甘肅本地小礦煤由汽車運(yùn)輸，來煤煤質(zhì)變化極大。有些礦點(diǎn)煤的灰分達(dá)到40 %，硫分很低；有些礦點(diǎn)煤的發(fā)熱量較高，達(dá)到了靖遠(yuǎn)煤發(fā)熱量。

2.4 高硫煤

高硫煤主要是指景泰本地小礦煤和寧夏煤業(yè)集團(tuán)的含硫量在1.2 %～2.7 %的煤種。

3 摻燒小礦煤所采取的方式

自2010年1月該電廠2臺機(jī)組投產(chǎn)以來，脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行成為制約機(jī)組負(fù)荷的主要因素。上半年由于燃料采購困難、來煤煤質(zhì)變化大、小礦煤含硫量難以掌握，輸煤鐵路線工期拖延火車無法進(jìn)煤、輸煤系統(tǒng)設(shè)備的缺陷多等因素制約了小礦煤的摻配方式，造成脫硫設(shè)施運(yùn)行困難，環(huán)保壓力非常大。下半年，為了保證脫硫系統(tǒng)安全運(yùn)行、環(huán)保達(dá)標(biāo)排放，該電廠采取了以下措施。

(1)加強(qiáng)燃料采購與監(jiān)督。燃料管理部門積極與礦方溝通，加強(qiáng)燃料采購工作和入廠煤的煤質(zhì)監(jiān)督力度以及對入廠煤煤質(zhì)監(jiān)督工作的管理，有效降低小礦煤的含硫量；加大大礦煤的采購工作，增加大礦煤的入廠量，大幅度增加燃煤儲備。

(2)改變管理模式，加強(qiáng)燃料采制化管理。改變?nèi)霃S煤和入爐煤的采制、化驗(yàn)管理分工，將入廠煤采制班交由燃料管理部管理，入爐煤采制工作和煤化驗(yàn)班交由發(fā)電部管理。燃料管理部及時(shí)與發(fā)電部溝通，相互監(jiān)督，有效提高了對入廠煤、入爐煤的管理工作，降低了入爐煤的含硫量。

(3)分類堆放，方便燃料摻配工作。該廠從南向北布置有3個(gè)煤場，根據(jù)來煤煤種和含硫量的高低，1號煤場主要存儲小礦煤，2號煤場主要存儲含硫量較低的大礦煤，3號煤場主要存儲含硫量較高的大礦煤。根據(jù)分煤場、分堆堆放情況，按需分倉配煤或皮帶摻混，很好地控制了入爐煤的含硫量，大大降低了配煤摻燒對脫硫排放超標(biāo)的影響。

(4)根據(jù)負(fù)荷調(diào)整配煤。根據(jù)機(jī)組負(fù)荷和運(yùn)行磨煤機(jī)臺數(shù)，采取鍋爐原煤倉分倉配煤方式，將小礦煤、大礦煤和高硫煤按比例分別上至指定的原煤倉中。當(dāng)機(jī)組在50 %～70 %負(fù)荷段時(shí)，將小礦煤與大礦煤的燃用比例提高到1:1，充分利用機(jī)組低負(fù)荷時(shí)脫硫設(shè)施的設(shè)計(jì)余量加大小礦煤的摻燒力度；當(dāng)機(jī)組負(fù)荷上升超過70 %時(shí)，由于脫硫設(shè)施的設(shè)計(jì)余量減少，提前根據(jù)負(fù)荷曲線及時(shí)調(diào)整配煤方式，減少高硫煤和小礦煤的摻配比例，保證機(jī)組帶負(fù)荷和脫硫設(shè)施運(yùn)行排放不超標(biāo)。另外，根據(jù)機(jī)組負(fù)荷和運(yùn)行磨煤機(jī)臺數(shù)，采取雙套皮帶同時(shí)運(yùn)行，在鍋爐原煤倉口進(jìn)行摻混的配煤方式。通過以上2種配煤方式，靈活機(jī)動(dòng)地掌握配煤摻燒，很好地控制了入爐煤含硫量的變化幅度，降低了入爐煤配煤摻燒對脫硫設(shè)施運(yùn)行排放超標(biāo)的影響。

(5)加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)，提高采樣的準(zhǔn)確性。設(shè)備部加強(qiáng)了對入廠煤、入爐煤自動(dòng)采樣設(shè)備的維護(hù)和消缺工作，有效提高了自動(dòng)采樣裝置的投運(yùn)率，保證了入爐煤采樣的準(zhǔn)確性。

(6)調(diào)整設(shè)備限制，加大小礦煤摻燒力度。該廠汽車卸煤溝葉輪給煤機(jī)最低出力為300 t/h，針對當(dāng)?shù)匦〉V煤硫分較高，無法大量摻燒的問題，適當(dāng)調(diào)整了汽車卸煤溝葉輪給煤機(jī)的變頻幅度，將葉輪給煤機(jī)最低出力由300 t/h調(diào)整到200 t/h。上煤的同時(shí)啟動(dòng)汽車卸煤溝輸煤皮帶和煤場輸煤皮帶(或翻車機(jī)輸煤皮帶)，在保證設(shè)備不超負(fù)荷運(yùn)行的情況下，在輸煤皮帶上將當(dāng)?shù)馗吡蛎号c低硫大礦煤在輸煤皮帶上進(jìn)行摻混后上至指定的煤倉。

(7)根據(jù)脫硫運(yùn)行情況，及時(shí)調(diào)整制粉系統(tǒng)。集控運(yùn)行值班員在運(yùn)行過程中加強(qiáng)監(jiān)視脫硫原煙氣、凈煙氣SO2濃度的變化情況，根據(jù)煙氣中SO2濃度的變化情況及時(shí)調(diào)整各臺運(yùn)行磨煤機(jī)的給煤量或者切換磨煤機(jī)，控制脫硫設(shè)施入口煙氣SO2濃度，以保證脫硫設(shè)施的穩(wěn)定運(yùn)行和排放達(dá)標(biāo)。

(8)加強(qiáng)脫硫管理，保證排放達(dá)標(biāo)。脫硫運(yùn)行值班員加強(qiáng)對脫硫設(shè)備的運(yùn)行調(diào)整及與集控運(yùn)行值班員的溝通聯(lián)系，共同努力保證脫硫系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。脫硫運(yùn)行值班員與集控運(yùn)行值班員加強(qiáng)對脫硫設(shè)備的缺陷管理，及時(shí)消除影響脫硫運(yùn)行的設(shè)備缺陷，保證脫硫設(shè)備正常投運(yùn)。

(9)加強(qiáng)同業(yè)交流，不斷提高。脫硫運(yùn)行管理人員經(jīng)常與其他火電企業(yè)脫硫運(yùn)行管理人員進(jìn)行技術(shù)交流，吸取各廠脫硫設(shè)施運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，不斷提高脫硫運(yùn)行的管理水平。

(10)采用新技術(shù)，提高脫硫效率。經(jīng)過多方調(diào)研后，在脫硫設(shè)施中采用了脫硫添加劑(催化劑)，提高了脫硫設(shè)施吸收煙氣中SO2的能力，提升了脫硫效率。

4 脫硫設(shè)施運(yùn)行與摻燒高硫煤的設(shè)想

4.1 完善燃料管理部職能

由于是燃料市場引起的電煤緊張，燃料管理部門將工作重點(diǎn)放在開拓煤源、增大原煤采購，保證入廠煤量上。而對于火電企業(yè)，燃料的采購、運(yùn)輸、存儲、合理分配、高效使用，以及全過程的煤質(zhì)、煤量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析等工作環(huán)環(huán)相扣，每一個(gè)過程的工作情況都會影響企業(yè)燃料成本的增減，因此全過程的燃料管理是保證配煤摻燒，降低燃料成本的關(guān)鍵所在。

4.2 開辟新煤場

為了保證高硫煤的摻配不會對脫硫系統(tǒng)、輸煤系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行造成不良影響，可另建煤場，以存儲高硫煤以及晾曬水分大、粘度高的低硫小礦煤。利用摻混設(shè)備(或配煤罐)將無法直接燃用的高硫煤與晾曬后的低硫小礦煤進(jìn)行摻混，降低原煤硫分后再送至原煤倉或煤場進(jìn)行存儲。

4.3 燃料管理系統(tǒng)和輸煤程控系統(tǒng)的完善、結(jié)合

目前的輸煤程控系統(tǒng)僅僅實(shí)現(xiàn)了輸煤系統(tǒng)的遠(yuǎn)方啟動(dòng)和監(jiān)視、上煤煤量的計(jì)量，但無法統(tǒng)計(jì)斗輪機(jī)取煤地點(diǎn)和取煤數(shù)量，來車卸煤的上料數(shù)量、堆料數(shù)量、地點(diǎn)等詳細(xì)數(shù)據(jù)。燃料管理系統(tǒng)只局限于入廠煤煤質(zhì)、數(shù)量以及入爐煤的煤質(zhì)、數(shù)量的統(tǒng)計(jì)工作，對于如何根據(jù)原煤存儲情況、入廠煤情況及脫硫運(yùn)行工況高效、合理地使用燃煤作用不大。

如果將燃料管理系統(tǒng)和輸煤程控系統(tǒng)結(jié)合并完善，將汽車磅房、翻車機(jī)過磅數(shù)據(jù)、斗輪機(jī)堆取料地點(diǎn)、皮帶秤計(jì)量等數(shù)據(jù)和煤質(zhì)分析情況有機(jī)地結(jié)合在一起；將燃料信息從入廠開始，把煤量、煤質(zhì)情況，上煤數(shù)量、堆料數(shù)量及地點(diǎn)，煤場存煤數(shù)量增減，鍋爐給煤機(jī)耗用量等信息綜合起來，可及時(shí)、準(zhǔn)確、全面地反映燃料情況。

4.4 脫硫系統(tǒng)的改造和新技術(shù)的利用

為了適應(yīng)煤炭供應(yīng)形勢變化和國家環(huán)保要求的提高，脫硫設(shè)施的增容改造工作勢在必行，利用新興的脫硫添加劑(催化劑)技術(shù)提高脫硫系統(tǒng)效率，降低脫硫運(yùn)行成本，保障脫硫系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行已成為一個(gè)新的趨勢。