淺談600MW超臨界直流鍋爐印尼煤種的摻燒

申磊++宋波

【摘 要】 原煤做為一次能源，在火電廠電力生產(chǎn)中起到至關(guān)重要的作用，隨著電力工業(yè)的快速發(fā)展，大容量、高參數(shù)的燃煤發(fā)電機(jī)組日益增多，對(duì)原煤的需求劇增，造成燃煤發(fā)電機(jī)組不可能在生產(chǎn)中使用單一煤種，很多電廠使用印尼煤做為摻燒煤種。結(jié)合我廠的系統(tǒng)狀況，通過(guò)總結(jié)前期的摻燒經(jīng)驗(yàn)，積極改變系統(tǒng)運(yùn)行方式，整理出一套摻燒印尼煤的最佳摻燒方案，除滿足電力生產(chǎn)對(duì)燃煤的基本需求外，對(duì)于輸煤系統(tǒng)、制粉系統(tǒng)及鍋爐安全運(yùn)行是有利的。

【關(guān)鍵詞】 超臨界鍋爐 摻燒印尼煤 摻配方式 著火爆炸 運(yùn)行方式 安全運(yùn)行

1 概述

鍋爐是由哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司引進(jìn)三井巴布科克能源公司（Mitsui Babcock Energy Limited）技術(shù)生產(chǎn)的超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行直流鍋爐，單爐膛、一次再熱、平衡通風(fēng)、露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)Π型鍋爐。型號(hào)為HG1980/25.4-YM1。

鍋爐燃燒方式為前后墻對(duì)沖燃燒，前后墻各布置4層三井巴布科克公司生產(chǎn)的低NOX軸向旋流燃燒器（LNASB），每層各有4只，共32只。在最上層煤粉燃燒器上方，前后墻各布置1層燃燼風(fēng)口，每層布置7只，共14只燃燼風(fēng)口。每只燃燒器配有一只油槍，用于點(diǎn)火和助燃。

鍋爐設(shè)計(jì)煤種為神府東勝煤，校核煤種1為混煤，校核煤種2為大同煤。點(diǎn)火及助燃油為0號(hào)柴油。

鍋爐制粉系統(tǒng)為雙進(jìn)雙出鋼球磨正壓直吹系統(tǒng)，磨煤機(jī)為4臺(tái)，每臺(tái)磨配兩臺(tái)給煤機(jī)，分別布置于磨煤機(jī)兩側(cè)。

2 印尼煤摻配方式

2.1 分倉(cāng)摻配方式

我司鍋爐制粉系統(tǒng)為雙進(jìn)雙出鋼球磨，每臺(tái)機(jī)共計(jì)四臺(tái)磨煤機(jī)，每臺(tái)磨煤機(jī)對(duì)應(yīng)兩個(gè)煤倉(cāng)，每臺(tái)機(jī)組共八個(gè)原煤倉(cāng)。摻配主要按照按照以下排序：煤種熱量、硫份、揮發(fā)份三個(gè)主要影響因素進(jìn)行配比加倉(cāng)。原則為：摻配硫份≤0.7%，發(fā)熱量≥4700千卡，揮發(fā)份≤30%，同時(shí)應(yīng)考慮灰分的配比情況，原則上摻配后灰分≤17%。將需要摻配的兩個(gè)煤種分別加入同一臺(tái)磨煤機(jī)的兩個(gè)煤倉(cāng)，每臺(tái)磨煤機(jī)對(duì)應(yīng)的兩臺(tái)給煤機(jī)同時(shí)運(yùn)行，將兩種煤在磨煤機(jī)內(nèi)混合。

2.2 混摻摻配方式

因印尼煤本身具有高揮發(fā)、低灰分特點(diǎn)，一般情況下，印尼煤空干基揮發(fā)分可達(dá)40%左右，極易發(fā)生自燃，給制粉系統(tǒng)的安全運(yùn)行會(huì)造成很大威脅。原有分倉(cāng)摻配方式存在混配不均勻的缺點(diǎn)，容易發(fā)生因混料不均，造成磨煤機(jī)爆炸。針對(duì)印尼煤的摻配選擇將兩種煤在進(jìn)入煤倉(cāng)前進(jìn)行混配，避免這種情況發(fā)生。根據(jù)入廠煤的煤種是否符合摻配條件，采取兩種不同摻配方式，以下分別介紹這兩種摻配方式：

2.2.1 皮帶混配

如入廠煤不符合摻配的條件，即入廠煤灰分≤15%、揮發(fā)分≥30%的煤，直接堆放在煤場(chǎng)，再?gòu)拿簣?chǎng)選擇可摻配的煤種與印尼煤分別使用兩臺(tái)斗輪機(jī)同時(shí)取用，各自取煤量控制在650t/h以下，分別通過(guò)209皮帶機(jī)上的入爐電子皮帶秤在210皮帶機(jī)上混合加入煤倉(cāng)。這種摻配方式可以保證混配的均勻度，但在取用過(guò)程中，一定要保證兩臺(tái)斗輪機(jī)取煤都在要求范圍以下，不但不能保證混配均勻程度，且容易發(fā)生取煤量超限，造成撒煤或者堵煤。

2.2.2 平鋪混取摻配

如入廠煤符合摻配的條件，即入廠煤灰分≥15%、揮發(fā)分≤30%的煤，先將入廠煤采用回轉(zhuǎn)的堆煤方式平鋪在印尼煤煤堆上層（采用這種方式前提在堆煤時(shí)應(yīng)控制煤堆高度在8米左右，不能堆至最高），厚度約為1.5米左右，再將兩種煤同時(shí)取用加入煤倉(cāng)，如圖1所示。這種摻配方式，即可不影響卸煤效率，還可使混配的均勻度達(dá)到最大，保證鍋爐制粉系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

3 印尼煤不同摻配方式下的對(duì)比

3.1 機(jī)組出力的影響

印尼煤采用分倉(cāng)摻配方式下，對(duì)機(jī)組出力影響偏小，由于我廠使用的印尼煤發(fā)熱量相對(duì)較低，因此在進(jìn)行加倉(cāng)時(shí)，同一臺(tái)磨煤機(jī)的另外一個(gè)原煤倉(cāng)加發(fā)熱量較高的煤種，在機(jī)組需要帶高負(fù)荷，鍋爐燃燒率滿足不了要求時(shí)，可以增加同臺(tái)磨中高發(fā)熱量煤種一側(cè)給煤量，減小印尼煤在同臺(tái)磨中的摻燒比列，提高入爐煤的整體發(fā)熱量，滿足機(jī)組出力要求，因此此種方式下對(duì)機(jī)組負(fù)荷的調(diào)整方式上相對(duì)靈活。

印尼煤采用混摻摻配方式下，如同臺(tái)磨的對(duì)應(yīng)的兩個(gè)原煤倉(cāng)中，一個(gè)倉(cāng)使用摻配后的煤種，另一個(gè)倉(cāng)為高發(fā)熱量的單一煤種時(shí)，在機(jī)組負(fù)荷調(diào)整中不受限制，可采取分倉(cāng)摻配的方式進(jìn)行調(diào)節(jié)；如同臺(tái)磨的兩個(gè)原煤倉(cāng)都加混摻印尼煤后的煤種時(shí)，入爐煤的總體放熱量將固定，在機(jī)組負(fù)荷調(diào)整中，熱負(fù)荷調(diào)整的余地小，相對(duì)不靈活。

3.2 磨煤機(jī)干燥出力的影響

印尼煤采用分倉(cāng)摻配方式下，由于印尼煤本身的高揮發(fā)分、低灰分的特性，容易自燃著火，對(duì)制粉系統(tǒng)的運(yùn)行帶來(lái)不安全因素，因此在磨煤機(jī)出口溫度的控制上，按照不超過(guò)60℃進(jìn)行控制，這樣講導(dǎo)致磨煤機(jī)入口溫度相對(duì)較低，引起對(duì)同臺(tái)磨的另一種煤種干燥不足，影響制粉系統(tǒng)的干燥出力，導(dǎo)致制粉系統(tǒng)整體出力降低，增加電耗，且煤粉的溫度降低也會(huì)引起煤粉著火點(diǎn)推遲，火焰中心上移，對(duì)于鍋爐蒸汽溫度及受熱面金屬壁溫的控制不利。同時(shí)煤粉溫度的降低，也會(huì)造成煤粉在PC管中的流動(dòng)性差，存在煤粉管道積粉的風(fēng)險(xiǎn)。

印尼煤采用混摻摻配方式下，煤的整體特性改變，降低了自燃著火的風(fēng)險(xiǎn)，因此在磨煤機(jī)出口溫度的控制上，可以提高至70℃運(yùn)行，相應(yīng)的磨煤機(jī)入口溫度提高，增加了磨煤機(jī)的干燥出力的同時(shí)也保證了鍋爐系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性。

3.3 制粉系統(tǒng)安全性的影響

印尼煤采用分倉(cāng)摻配方式下，由于印尼煤的煤質(zhì)特性決定了印尼煤具有易自燃著火的特點(diǎn)。除易發(fā)生煤場(chǎng)堆煤自燃及輸煤系統(tǒng)死角自燃外，在進(jìn)入原煤倉(cāng)及使用過(guò)程中也有著火的危險(xiǎn)，容易在原煤倉(cāng)、給煤機(jī)、磨煤機(jī)落煤管、磨煤機(jī)端部、煤粉分離器及PC管等處發(fā)生著火甚至出現(xiàn)制粉系統(tǒng)發(fā)生爆炸的惡性事故，對(duì)系統(tǒng)的安全運(yùn)行造成極大的隱患。特別是當(dāng)煤種中雜物較多時(shí)，容易積存在煤粉分離器的回粉管和內(nèi)椎體處，導(dǎo)致分離器出來(lái)的細(xì)度不合格的煤粉不能正常下落至磨煤機(jī)內(nèi)繼續(xù)研磨，積存在此處發(fā)生自燃，引起磨煤機(jī)爆炸。2014年1月份，由于分倉(cāng)摻燒印尼煤，共出現(xiàn)不同程度的制粉系統(tǒng)自燃著火故障15次。

針對(duì)此種加倉(cāng)方式出現(xiàn)的問(wèn)題，及時(shí)改進(jìn)了印尼煤的摻燒方式，采用摻配摻燒的方式，改變?nèi)霠t煤的煤種特性，降低制粉系統(tǒng)發(fā)生自燃著火的風(fēng)險(xiǎn)，自調(diào)整印尼煤摻燒方式后，制粉系統(tǒng)運(yùn)行情況良好，未發(fā)生著火事件。

3.4 鍋爐金屬腐蝕的影響

我廠使用的印尼煤具有低硫分的特性，對(duì)于防止鍋爐金屬的腐蝕是有利的，采取分倉(cāng)摻燒方式下，入爐煤的加權(quán)硫分并不高，由于我廠燃燒器布置方式為前后墻對(duì)沖，磨煤機(jī)的半側(cè)對(duì)應(yīng)一側(cè)墻，在分倉(cāng)摻燒階段，高硫分煤種對(duì)應(yīng)的燃燒器區(qū)域仍處于煙氣硫分較高的運(yùn)行環(huán)境中，會(huì)導(dǎo)致鍋爐局部腐蝕嚴(yán)重，對(duì)鍋爐的安全運(yùn)行產(chǎn)生不利影響。

采用混摻方式下，在入爐煤加權(quán)硫分一定的情況下，各燃燒器區(qū)域的煙氣硫分趨于均勻，有效緩解了局部受熱面腐蝕問(wèn)題。

3.5 磨煤機(jī)停運(yùn)方式的影響

印尼煤采用分倉(cāng)摻燒方式時(shí)，由于印尼煤的易自燃著火的特性，決定了在磨煤機(jī)停運(yùn)階段需對(duì)磨煤機(jī)筒體內(nèi)的煤利用另外一側(cè)不易自燃的煤種進(jìn)行置換，即加大另一側(cè)給煤機(jī)的給煤量，同時(shí)減小印尼煤的摻燒比列，此過(guò)程大約需要20-30min，同時(shí)為防止吹空停磨過(guò)程中發(fā)生爆炸事件，因此在吹空使用印尼煤的磨煤機(jī)時(shí)，需控制磨煤機(jī)入口溫降速度，控制在4℃/min，同時(shí)給煤機(jī)停運(yùn)至磨煤機(jī)吹空停運(yùn)期間需投入磨煤機(jī)筒體惰化蒸汽，磨煤機(jī)停運(yùn)后PC管需每根吹掃20min，單次磨煤機(jī)停運(yùn)（不包括PC管吹掃時(shí)間）共需要事件1.5小時(shí)左右，增加了磨煤機(jī)的電耗，且投入惰化蒸汽后筒體吹空效果差，容易有積粉存在。

采用印尼煤混摻方式下，由于煤種特性發(fā)生變化，極大降低了印尼煤自燃著火的風(fēng)險(xiǎn)，在磨煤機(jī)吹灰停運(yùn)階段煤種置換時(shí)間可縮短至10min左右，磨煤機(jī)入口進(jìn)行滑溫的速率可控制在10℃/min，且不適用惰化蒸汽，PC管吹掃時(shí)間控制在10min，單次磨煤機(jī)吹空停運(yùn)時(shí)間（不包括PC管吹掃時(shí)間）共需要40-50min左右，極大程度上減少了磨煤機(jī)的停運(yùn)階段需要的時(shí)間，減少運(yùn)行操作量的同時(shí)也降低了磨煤機(jī)的電耗、降低了制粉系統(tǒng)空轉(zhuǎn)時(shí)間，達(dá)到降低設(shè)備損耗的目的。

4 結(jié)語(yǔ)

印尼煤的特性決定了其更容易引發(fā)輸煤系統(tǒng)、制粉系統(tǒng)著火事件，通過(guò)調(diào)整印尼煤的摻燒方式，采用混摻的摻配方式。提高了系統(tǒng)運(yùn)行的安全性，提高了機(jī)組出力，提高了鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，降低了設(shè)備的磨損，對(duì)火電廠電力生產(chǎn)中合理使用印尼煤有著重要的意義。

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