經濟適燒煤種在超臨界機組的摻燒分析

周 明，龐邦堯，馮成凱

（浙江浙能樂清發(fā)電有限責任公司，浙江樂清 325609）

0 前言

近年來，國內外煤炭價格持續(xù)走高，導致燃煤電廠的經濟效益不斷壓縮，為此，電廠采取了燃用經濟適燒煤種的方式。經濟適燒煤種是通過摻配后能夠安全、環(huán)保燃用，且綜合考慮到廠標煤價格和機組運行成本影響等因素后的性價比較高的煤炭。經濟適燒煤種分為高硫、低熱、非標3大類。經濟適燒煤種效益主要來源為經濟煤采購價格、運輸價格、電廠增加的成本總額與同期內貿煤成本的差額，而電廠增加的成本包括檢修成本、運行成本、人工成本等。樂清電廠于2017年共燃用約30萬t高水分、高揮發(fā)分、低熱值的經濟適燒煤，取得了一定經濟效益。

1 鍋爐概況

（1）電廠共有4臺超/超超臨界機組，帶負荷能力均為660 MW。一期/二期鍋爐分別為超/超超臨界參數變壓運行螺旋管圈直流爐，單爐膛、一次中間再熱、采用四角切圓燃燒方式、平衡通風、固態(tài)排渣、全鋼懸吊Π形結構、露天布置燃煤鍋爐。制粉系統(tǒng)為中速磨煤機正壓直吹式系統(tǒng)，每臺鍋爐配有6臺HP1003型中速磨煤機，正常滿負荷運行時為5用1備。

（2）制粉系統(tǒng)概況。見表1，表2。

（3）煤種對比。見表3。

2 摻燒技術措施

由于經濟適燒煤種具有高粘結性、制粉系統(tǒng)易自燃爆燃等特點，容易發(fā)生上倉系統(tǒng)、給煤機皮帶、磨煤機落煤管堵煤等現象，為了保證制粉系統(tǒng)的安全、經濟運行，電廠采用分磨摻燒的方法，即上1-2倉經濟適燒煤種，其余各倉制粉系統(tǒng)上高熱值煤種（5500 kcal/kg以上）。同時，為了預防爐膛滅火、制粉系統(tǒng)著火乃至爆炸，以及鍋爐結焦、高溫腐蝕等現象出現，經過多次摻燒試驗，采取以下措施來控制燃煤摻燒：

（1）高揮發(fā)分煤種上煤采用低煤位多次上倉的方式，倉位控制在12 m以內。倉位應當準確記錄，以判定高揮發(fā)分煤種燒到的時間，便于采用相應控制手段。

（2）經濟適燒煤應上倉至中、下層煤倉，帶有等離子的制粉系統(tǒng)原則上不上經濟適燒煤。（一期鍋爐暫定B，D制粉系統(tǒng)，二期鍋爐暫定C,D制粉系統(tǒng)。）

表1 HP1003型磨煤機

表2 GM-BSC22-26型給煤機

（3）高水、高揮發(fā)分經濟適燒煤。煤粉細度R90 μm控制在35%～40%。

（4）原煤倉溫度＞65℃，用常用煤種替換當前煤種。

（5）采用分磨摻燒方式，控制單臺磨煤量在（30～40）t/h，煤量控制采用手動方式。

（6）磨煤機出口溫度應控制在（58～65）℃，原則上≥55 ℃。經濟適燒煤普遍水份較大，正常運行時應根據干燥出力決定制粉出力，出口溫度不得低于露點溫度。

表3 鍋爐設計煤種和摻燒煤種參數比較

（7）加強對制粉系統(tǒng)的入口風溫的監(jiān)視，控制磨煤機入口風溫≤300℃。

（8）為避免燃燒器燒壞，制粉系統(tǒng)運行期間應適當加大一次風量，風煤比控制在2.2～2.6，相關磨煤機一次風量偏置＞+15 t/h。

（9）控制磨煤機磨碗差壓＜4 kPa，防止磨煤機堵塞。

（10）對于哈氏可磨系數較低的煤種，運行中需要注意磨煤機電流應≤60 A。

（11）合理分配一、二次風的配比，每2 h對燃燒器本體、水冷壁、屏式過熱器結焦結渣的情況進行檢查，根據排煙溫度等參數變化，適當調整吹灰頻率。嚴密監(jiān)視主再熱汽溫、排煙溫度、受熱面壁溫、空預器電流等參數。

（12）磨煤機啟停過程中或煤量＜25 t/h，應投入磨煤機惰化蒸汽。

（13）加強對石子煤火星檢查和石子煤排放，防止存積自燃，發(fā)現石子煤發(fā)紅現象，應降低磨煤機出口溫度，若無效則投入滅火蒸汽充惰運行。

（14）加強對落煤斗、給煤機落煤情況的巡檢，必要時啟動振打、空氣炮，防止堵煤引起磨出口溫度突變。

（15）原則上不直接啟停燃用經濟適燒煤的制粉系統(tǒng)，有計劃啟停前應將煤種換成常用煙煤，啟停制粉系統(tǒng)時入口風溫＜200℃。如急需停運，磨煤機停運時需大風量吹掃,必須對停運制粉系統(tǒng)加強巡檢，監(jiān)視煤倉溫度，嚴防自燃現象發(fā)生。

（16）制粉系統(tǒng)啟停前，集控人員及時通知附近工作人員、石子煤排放人員、保潔人員等及時回避，禁止在燃用經濟適燒煤制粉系統(tǒng)啟停過程中逗留和在附近工作。

（17）燃用經濟適燒煤的制粉系統(tǒng)滅火蒸汽投入熱備用，發(fā)生磨煤機著火時及時投入蒸汽滅火。

（18）燃用經濟適燒煤的制粉系統(tǒng)發(fā)生跳閘后，檢查該磨所有風門均關閉，若磨煤機出口溫度＞110℃，及時投入消防蒸汽。

（19）注意撈渣機出渣量及驅動油壓等運行情況。

3 問題與解決方案

3.1 粉管漏煤粉

為了保證機組帶負荷能力及干燥出力，將磨煤機出口折向擋板調至最大，相應的煤粉也越粗，粉管磨損情況也越嚴重。摻燒期間，漏粉現象明顯增多。主要發(fā)生在給煤機下降管、磨煤機出口分配器及彎頭、煤粉管三向補償器、燃燒器入口彎頭等煤粉沖刷嚴重的部位。漏粉不僅會嚴重污染周圍環(huán)境，還容易引起煤粉自燃，存在較大的安全隱患。

為了盡快發(fā)現漏粉，運行人員加強對煤粉易積聚、易漏粉部位的巡檢，發(fā)現有漏粉現象檢修人員應立即進行封堵，并及時清理現場的煤粉。維護人員對漏粉較多的部位進行統(tǒng)計，在機組大小修期間安排對磨損嚴重的部件進行更換。

3.2 粉管著火

由于經濟適燒煤種揮發(fā)份高易燃燒，當煤粉在某處沉積時，極易發(fā)生自燃乃至爆燃。例如，摻燒期間共發(fā)生粉管著火3次，著火位置分別在磨煤機出口分配器、氣動門彎頭、燃燒器入口彎頭處，導致粉管燒損，引起制粉系統(tǒng)停運，嚴重影響機組的安全運行。

為了盡早發(fā)現煤粉自燃現象，運行人員每2 h對易積粉自燃部位進行溫度測量，并將數據記錄于巡檢本。遇各粉管相同位置溫度偏差＞±5℃時，立即停磨通知維護處理；同時，為了防止煤粉堆積在保溫層內自燃，將易磨損部位的保溫層均拆除。

3.3 給煤機堵煤

由于經濟適燒煤種全水分含量高，粘結性強。濕煤容易堆積在給煤機滾筒、托輥上，引起皮帶跑偏和打滑；同時，濕煤容易在給煤機進口管、出口下降管處搭橋，引起給煤機堵煤。如摻燒期間多次發(fā)生堵煤現象，運行人員經振打器振打后，堵煤現象多數能消除。但也出現了因為堵煤引起制粉系統(tǒng)跳閘的故障。

為了降低堵煤的風險，采取措施：①增加振打器定時開啟功能。②密切關注制粉系統(tǒng)運行狀態(tài)。每次燒完經濟適燒煤種的制粉系統(tǒng)，均要求進行磨煤機、給煤機的內部檢查，將存煤清理干凈，防止?jié)衩憾逊e。

3.4 給煤機部件銹蝕

煤種含水分高，特別是處于皮帶輸送末端的4＃爐，給煤機內部均是水霧。設備長期在該環(huán)境下運行，導致給煤機筒體、稱重傳感器、托輥、清掃鏈等部件銹蝕嚴重，出現煤量稱重不準、托輥卡死，清掃鏈卡死、跑偏等故障。

處理方案是更換成耐銹蝕的部件。例如，在給煤機筒體內表面涂上防銹蝕的涂層，將普通托輥更換成防霧型的托輥等。

4 總結與展望

燃煤成本約占燃煤發(fā)電企業(yè)總成本的70%，是影響企業(yè)經濟效益的主要因素。摻燒性價比高的經濟適燒煤種，可以顯著降低燃煤成本。但摻燒低熱值煤種會影響機組帶負荷能力、AGC（Automatic Generation Control，自動發(fā)電量控制）負荷響應能力、供電煤耗、廠用電率以及制粉系統(tǒng)出力，縮短磨煤機維護周期等，因此會對機組的安全、環(huán)保、高效運行會產生一定影響。為保證機組安全、環(huán)保運行并降低燃料成本，需要對經濟適燒煤種技術性能和運行成本影響進行更加深入的分析、研究，通過持續(xù)有效的開展摻燒工作，來不斷提高企業(yè)的經濟效益。