1050MW超超臨界鍋爐印尼煤摻燒分析

郭昊波 胡堯地

摘 ?要：由于近期煤炭資源供應緊張、煤價上漲、環(huán)保要求進一步提高，導致燃煤不可能在生產(chǎn)中使用單一煤種，使用的煤種多變?yōu)闄C組運行帶來許多新問題，比如結焦、爆燃、污染物的排放等。為了研究摻燒印尼煤對火電機組運行的影響，筆者對某電廠1050MW超超臨界機組進行印尼煤的摻燒試驗并從安全可靠性分析、制粉系統(tǒng)評估、原煙氣污染物排放的方面展開分析。從結果表明：適量摻燒低灰熔點印尼煤滿足對鍋爐運行安全性的要求，并可降低機組SO2排放量。

關鍵詞：燃煤鍋爐 摻燒試驗 印尼煤

1.前言

近來煤炭資源供應緊張，煤價上漲，許多燃煤電廠開始研究燃燒價格較低的經(jīng)濟煤種，為擴大火電廠的燃用煤種資源，了解低灰熔點印尼煤的燃燒情況，需要對鍋爐進行摻燒試驗和調(diào)整，以確定最佳的運行方案。本文將根據(jù)煤種特性，燃燒特性等提出試驗方案，通過現(xiàn)場試驗摻燒低灰熔點印尼煤對鍋爐的影響進行分析。

2.概述

試驗鍋爐部分是東方鍋爐2×1050MW復合變壓運行的超超臨界本生直流鍋爐，一次再熱、單爐膛、尾部雙煙道結構，采用煙氣擋板調(diào)節(jié)再熱汽溫，固態(tài)排渣、全鋼構架、全懸吊結構、平衡通風、露天布置、前后墻對沖燃燒，燃用煙煤。配有48只DRB-4ZTM煤粉燃燒器，前后墻各布置三層，每層各8只。后墻下層采用微油點火系統(tǒng)。制粉系統(tǒng)為中速磨煤機正壓直吹式系統(tǒng)，每臺鍋爐采用六臺HP1203/Dyn型中速磨煤機，每臺磨煤機對應鍋爐的一層8只燃燒器。前墻由下到上分別為E、D、C層，后墻由下到上分別為A、B、F層。在燃燒器上方前后墻上各布置8只NOx噴口。

3.試驗的煤種的分析及試驗方案

3.1對比試驗煤種與常用煤種

試驗用煤與常用煤煤種參數(shù)如表1所示

3.2煤種分析

由表1中對比分析可以得出

本批次印尼煤熱值較高，含硫量正常，全水稍高，揮發(fā)分偏高，主要關注制粉系統(tǒng)的積粉爆燃等問題;同時煤灰軟化溫度ST較低，灰分較低，但摻配的煤質(zhì)大混和富動53均屬高灰煤，應重點關注爐膛的結渣情況，撈渣機和碎渣機的運行情況。

3.3試驗工況

本次試驗分2個工況進行，如表2

每一工況對爐內(nèi)結渣情況檢查。觀察水冷壁和大屏結渣情況、渣井的掉渣情況并采用高溫測溫儀測量爐內(nèi)爐膛出口處的煙氣溫度，分幾層在各個觀火孔測量。記錄試驗期間鍋爐主汽壓力、溫度、流量、爐后各段煙溫及排煙溫度、熱風溫度、冷風溫度、爐膛出口氧量、系統(tǒng)風壓、一次風風壓、減溫水量、磨煤機出力、磨煤機出口溫度等。

4.安全可靠性分析

4.1鍋爐主要參數(shù)對比

本次摻燒試用煤種印尼煤在該電廠鍋爐摻燒1倉，2倉工況，由于2號機組的整體負荷較高，試驗期間主要觀察鍋爐的運行情況，同時對兩種工況的運行情況的安全性進行觀察。發(fā)現(xiàn)鍋爐在兩個工況下主、再蒸汽參數(shù)均能達到設計要求，過熱器、再熱器減溫水量正常;省煤器出口煙溫正常;三大風機正常運行。在相對穩(wěn)定運行狀態(tài)下根據(jù)DCS記錄分別統(tǒng)計了以上數(shù)據(jù)，詳細情況見下表3。

4.2爐內(nèi)結渣情況和干渣機排渣情況

此次試驗期間觀察鍋爐內(nèi)結渣情況。工況1下屏過區(qū)域無明顯掛焦現(xiàn)象，吹灰期間渣井觀察孔處未出見現(xiàn)大面積大渣掉落的情況，少許大渣經(jīng)液壓裝置擠碎后能正常掉落。工況2下渣量相對較多，撈渣機觀察孔處無大渣搭橋情況。

4.3減溫水投運情況

試驗期間鍋爐減溫水整體投運情況正常，水冷壁、過熱器及再熱器壁溫正常，無報警、超溫情況發(fā)生。各級減溫水流量如表4所示。

4.4爐膛煙溫

試驗期間整體負荷處于700MW～800MW，負荷率不高，選取B側對在鍋爐側墻觀火孔位置對爐膛的4層燃燒器與SOFA風B側側墻墻噴口位置進行了爐膛測溫。爐膛燃燒器噴口位置測溫情況基本正常，其中后墻噴口附近爐溫相對前墻稍高。詳細數(shù)據(jù)如表5所示。

5.制粉系統(tǒng)評估

5.1磨煤機運行情況

本批次印尼煤屬低灰熔點煤軟化溫度為1190℃，哈式可磨系數(shù)51。干燥無灰基揮發(fā)分Vdaf為48.28%。本次摻燒印尼煤期間，磨出口溫度控制上限65℃，適當提高了一次風量正偏置（+10t/h ～ +25t/h），單臺磨一次風量裕量充足，機組負荷較為穩(wěn)定期間將煤量投自動運行。詳細參數(shù)如表6所示。

試驗期間對磨制印尼煤的磨煤機頂部出口粉管和彎頭易積粉外壁位置進行紅外點溫測試，最高溫度均未超過60℃，無超溫情況。

5.2石子煤排放情況

試驗期間觀察燃用印尼煤的磨煤機的石子煤排放量正常，整體的石子煤顏色偏黑，無發(fā)白等燃燒過的跡象。

6.原煙氣污染物排放

摻燒2倉印尼煤與1倉印尼煤相比，隨著印尼煤摻配比例的提高，原煙氣污染物NOX和SO2均有所降低，試驗期間脫硝和脫硫設備均能正常運轉。詳細數(shù)據(jù)如表7所示。

7.結論及建議

本文通過試驗電廠摻燒驗結果可以得出，摻燒1倉、2倉低灰熔點印尼煤時，鍋爐燃燒穩(wěn)定，運行安全，每套制粉系統(tǒng)均可穩(wěn)定運行。磨制印尼煤的磨煤機石子煤排放量正常，整體顏色偏黑，無發(fā)白情況。主輔機電流無異常，減溫水量正常，主再熱蒸汽未超溫，水冷壁無超溫現(xiàn)象。在機組穩(wěn)定運行期間，鍋爐爐膛測溫結果正常，無大面積大渣掉落情況，撈渣機觀察孔處無大渣搭橋情況。但隨著印尼煤摻燒比重升高后，鍋爐排渣量也會隨之增多。 摻燒試驗期間，原煙氣NOx和SO2生產(chǎn)量正常，維持在正常水平，脫硝和脫硫系統(tǒng)能正常工作，且隨著摻燒比例上升后，SO2生產(chǎn)量有所降低。試驗期間對各燃用印尼煤磨煤機分離器出口頂部、煤粉管道彎頭及膨脹節(jié)易積粉處進行管壁紅外點溫測試，均無超溫情況。綜上所述，試驗電廠可進行2倉低灰熔點印尼煤摻燒工作。本次試驗期間機組負荷大部分時間處于700～800MW之間，負荷率不高，爐膛的結渣情況較為良好。但后續(xù)若有連續(xù)高負荷運行情況，爐膛溫度隨之上升，印尼煤燃燒環(huán)境變惡劣，結渣傾向相應增加，建議運行人員加強關注爐膛結渣情況。通過本次摻燒試驗結果表明適量摻燒低灰熔點印尼煤對鍋爐運行安全并無太大影響，并可降低機組SO2排放量。不僅為該電廠摻燒經(jīng)濟煤種提供了一種行的可行性，也為其他電廠摻燒印尼煤提供了借鑒。

參考文獻：

[1]章德龍. 超超臨界火電機組培訓系列教材.鍋爐分冊[M].北京-中國電力出版社，2013.