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        燃煤機組摻燒劣質(zhì)褐煤制粉系統(tǒng)試驗及分析

        2015-08-22 01:46:17田俊義天津大唐國際盤山發(fā)電有限責任公司天津301900
        中國設(shè)備工程 2015年9期
        關(guān)鍵詞:盤山煤量褐煤

        田俊義(天津大唐國際盤山發(fā)電有限責任公司,天津`301900)

        燃煤機組摻燒劣質(zhì)褐煤制粉系統(tǒng)試驗及分析

        田俊義
        (天津大唐國際盤山發(fā)電有限責任公司,天津`301900)

        摘`要:介紹盤山發(fā)電有限責任公司選擇高水分、高硫分、低發(fā)熱量的內(nèi)蒙古劣質(zhì)褐煤進行摻燒的燃燒試驗,證明了劣質(zhì)褐煤摻燒技術(shù)實際應(yīng)用的可行性,同時對摻燒劣質(zhì)褐煤的經(jīng)濟性進行了分析。

        發(fā)電成本;劣質(zhì)煤;摻燒比例;經(jīng)濟性分析

        2010年,中國大唐發(fā)電集團要求將摻燒劣質(zhì)煤作為雙增雙節(jié)的一項重要措施,為此,天津大唐國際盤山發(fā)電有限責任公司(以下簡稱“盤山發(fā)電公司”)積極開展了褐煤摻燒工作試點。

        一、設(shè)備簡介

        盤山發(fā)電公司2×600MW火電機組是我國華北地區(qū)建設(shè)投產(chǎn)最早的600MW等級火電機組,工程于1998年10月開工,其中3號機組于2001-12-18正式投產(chǎn),4號機組于2002-06-05日正式投產(chǎn)。盤山發(fā)電公司選用哈爾濱鍋爐有限責任公司制造HG-2023/17.6-YM4型鍋爐。鍋爐為亞臨界壓力、一次中間再熱、固態(tài)排渣、單爐膛、Π型布置、全鋼構(gòu)架懸吊結(jié)構(gòu)、半露天布置、控制循環(huán)汽包爐。采用三分倉回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器,平衡通風,擺動式燃燒器四角切圓燃燒。設(shè)計燃料為準格爾煙煤。6套制粉系統(tǒng)為正壓直吹式制粉系統(tǒng),配置ZGM-123型中速磨煤機。

        盤山發(fā)電公司設(shè)計上采用鐵路專線運輸燃煤,以高發(fā)熱量、低硫分的準格爾優(yōu)質(zhì)煙煤為設(shè)計煤種,以準格爾—黑岱溝煤和晉北煤為校核煤種。其燃料特性及參數(shù)如表1、表2所示。

        盤山發(fā)電公司多年來所使用的燃煤煤質(zhì)基本穩(wěn)定,熱值平均在20MJ/kg以上,燃燒工況穩(wěn)定,沒有發(fā)生過因為燃煤煤質(zhì)問題引發(fā)的鍋爐滅火、制粉系統(tǒng)自燃等事故。2010年5月實際使用的煤種特性及參數(shù)見表3。

        二、劣質(zhì)褐煤的實際情況

        盤山發(fā)電公司進行劣質(zhì)煤摻燒的煤種為內(nèi)蒙古東勝利二號礦的褐煤。該褐煤具有水分高、硫分高、發(fā)熱量低等特性,摻燒后給機組的效率和安全帶來一定問題。東勝利二號礦褐煤收到基水分在38%左右,低位發(fā)熱量約11.8MJ/kg,含硫量1.91%,具有高水分、高含硫量、高灰分、低熱量、灰熔點低等特點。盤山發(fā)電公司首批購入準備進行摻燒試驗的褐煤特性參數(shù)以及和實際燃用煤種參數(shù)的對比情況如表4所示。

        表1 設(shè)計及校核煤種參數(shù)特性

        表2 設(shè)計煤種的灰渣特性

        表3 盤山發(fā)電公司2010年5月實際燃煤特性參數(shù)

        表4 首批購入褐煤與近期實際燃煤化驗數(shù)據(jù)對比

        從表4對比可以看出:褐煤的各項指標與盤山發(fā)電公司設(shè)計煤種、目前實際煤種都存在著較大的差距。摻燒褐煤后對機組的效率、經(jīng)濟指標、環(huán)保指標以及機組運行安全、設(shè)備安全等都帶來一定影響,尤其是加大了制粉系統(tǒng)自燃的可能性。為保證摻燒褐煤工作的正常進行,必須先進行慎重的實際燃燒試驗。

        三、褐煤摻燒試驗及分析

        摻燒試驗按照褐煤和其他煤種摻配比例的不同分為3個階段進行。由于褐煤的水分大、揮發(fā)分高,屬于不易干燥但又容易自燃的煤種。因此摻燒期間磨煤機出口溫度是否能夠維持在最低允許溫度55℃以上,是整個試驗比例是否繼續(xù)增大的關(guān)鍵制約因素。

        1.褐煤和其他煤種按照1:3比例摻燒

        28日上午1:3比例摻燒試驗期間,4號爐D磨出口溫度設(shè)定值70℃,熱風偏置3。煤量逐步由40t/h增至60t/h。試驗期間,磨煤機煤量和出口溫度曲線見圖1。

        圖1 褐煤和其他煤種按1∶3摻燒時煤量和磨出口溫度曲線

        由圖1可以看出:在煤量由40t/h逐漸增加到60t/h的過程中,磨煤機出口溫度基本能保持在設(shè)定值70℃。試驗過程中燃燒情況穩(wěn)定,脫硫參數(shù)變化不大,鍋爐渣量、渣塊顆粒度均無明顯變化、汽溫及壁溫處于可控??沙醪秸J為此比例摻燒對鍋爐燃燒影響不大、磨煤機干燥能力余量較大、從渣量及渣塊顆粒上看爐膛結(jié)焦情況不明顯??梢赃M行下一階段即按1∶1比例摻燒的試驗。

        2.褐煤和其他煤種按照1:1比例摻燒

        5月28日下午16∶00~19∶00進行了1∶1比例摻燒試驗。試驗期間,4號爐D磨出口溫度設(shè)定值70℃,熱風偏置3,煤量逐步由45t/h增加到60t/h。試驗期間,磨煤機煤量和出口溫度曲線見圖2。

        由圖2可以看出,在1∶1摻燒比例下,磨煤機出口溫度反應(yīng)明顯。煤量45t/h時,將熱風偏置逐漸提高至10,出口溫度最低66℃,無法維持設(shè)定溫度(70℃)。試驗煤量最高60t/h時磨煤機出口溫度最低能維持在59℃,熱風調(diào)門開度最大為41%,一次風量89.7m3/ h,從出口溫度上看(經(jīng)驗數(shù)據(jù)認為最低不能低于55℃),磨的干燥出力還有一定余量,但余量不大。

        圖2 褐煤和其他煤種按1∶1摻燒時煤量和磨出口溫度曲線

        在整個試驗過程中,脫硫出口SO2參數(shù)基本正常能保證在60mg/m3以下,但是煙氣出口氮氧化物NOX含量明顯增大,第一階段3∶1摻配時能維持300mg/m3以下,1∶1摻配時,一直在300mg/m3以上,29日下午15∶15~18∶45超標1.5h,最高達710mg/m3(標準為小于450mg/m3)。摻燒過程中,除灰專業(yè)檢查鍋爐排渣量、渣塊顆粒度無明顯變化,汽溫超溫趨勢沒有增加,初步認為水冷壁結(jié)焦情況應(yīng)該不嚴重。

        綜合第二階段1∶1試驗分析結(jié)論,提出了如下建議:可以繼續(xù)進行第3階段即百分百褐煤摻燒試驗,但對試驗前景需持謹慎態(tài)度;在4號機停機檢修前完成全部3個階段的摻燒試驗,檢修時對鍋爐受熱面結(jié)焦情況進行實際檢查,以完善整個摻燒試驗分析。

        3.百分百純褐煤摻燒

        從6月19日02∶00~8∶00期間,在3號爐C磨進行了百分百純燒褐煤試驗。試驗開始,磨煤機煤量保持33t/h,最低減至30t/h。試驗期間,磨煤機煤量和出口溫度曲線見圖3。

        圖3 百分百純褐煤燃燒時煤量和磨出口溫度曲線

        從圖3可以看出,百分百燒純褐煤對磨煤機出口問題影響很大,煤量只能在30~33t/h范圍內(nèi)運行。33t/h煤量對應(yīng)磨出口溫度只能維持在57℃左右,對磨煤機的出力有了較大限制。試驗期間,從汽溫、渣量及渣塊顆粒大小等方面情況看,受熱面結(jié)焦情況應(yīng)該不嚴重;環(huán)保參數(shù)方面,出口SO2基本在合格可控范圍內(nèi),NOX含量還是比較高(最高427mg/m3),需要從運行調(diào)整上加強調(diào)整。

        如果采取單臺磨百分百純燒褐煤,每天燒褐煤600 ~700t,單臺爐的摻燒比例最大為20%,對燃燒情況以及鍋爐的穩(wěn)定運行目前看來影響不大,從技術(shù)和安全上來說,單臺爐單臺磨純燒褐煤是可行的。但是由于百分百燒褐煤嚴重限制了磨煤機的出力,磨煤機的一次風量大且煤量低導(dǎo)致高負荷時有可能6臺磨運行、低負荷4臺磨運行,使一次風機耗電量每天增加2萬多kW·h,同時磨煤機單耗增大,增加運行成本。

        4.褐煤摻燒試驗結(jié)論

        (1)由于摻燒褐煤導(dǎo)致磨煤機出口溫度降低,影響鍋爐效率降低,對機組的經(jīng)濟性產(chǎn)生一定影響;由于褐煤水分大對磨煤機出力有一定限制,增加了磨煤機的運行臺數(shù),磨煤機單耗升高;

        (2)由于燒純褐煤導(dǎo)致單臺磨的一次風量加大,使一次風機單耗升高;使廠用電率升高,有必要對摻燒方式做進一步調(diào)整;

        (3)據(jù)3種比例的試驗結(jié)果,以下幾個備選摻燒方案從安全和技術(shù)角度來講是可行的:一是單臺磨白天燒褐煤,晚上燒其他煤種,保證低負荷時3臺磨運行;二是一臺爐兩臺磨燒1∶1的混煤,提高每臺磨的出口溫度,提高鍋爐效率;三是兩臺爐各一臺磨進行1:1摻燒。

        盤山發(fā)電公司經(jīng)過3個階段的摻燒試驗,綜合摻燒的實際情況,最終采取的摻配方式以“分磨上煤,爐內(nèi)摻燒”為主,以煤場褐煤與低硫煤按1∶1比例混煤為輔的摻配方式進行摻燒,全年摻燒褐煤6.27萬t,較好的完成了年度劣質(zhì)褐煤的摻燒任務(wù)。

        四、經(jīng)濟性分析

        摻燒褐煤達到了降低燃料成本的目的,但是同時也使一些成本費用增加和機組經(jīng)濟性降低,需通過總體分析確定摻燒所產(chǎn)生的綜合經(jīng)濟效益。

        以7月為例,簡單進行褐煤摻燒的經(jīng)濟性分析。

        (1)盤山發(fā)電公司7月全月耗煤約25萬t,摻燒褐煤1.9萬t,折合標煤0.7萬t,褐煤摻燒帶來綜合標煤單價降低約131.8元/t,該月燃料成本共降低92.34萬元;

        (2)褐煤影響入爐煤熱量降低0.74MJ/kg,影響鍋爐效率降低0.21%;褐煤影響入爐煤水分升高2.02%,影響鍋爐效率降低0.04%,合計引起鍋爐效率降低0.25%,影響供電煤耗升高0.75g/kW·h,增加燃料成本26.84萬元;

        (3)褐煤影響入爐煤全水分升高2.02個百分點,引起送、引風機和制粉系統(tǒng)耗電率升高,廠用電率升高0.01%,入爐煤硫分升高0.06個百分點,引起脫硫耗電率升高,廠用電率升高0.01%,合計影響廠用電率升高0.02%,減少上網(wǎng)電量10.4萬kW·h,減少電費3.99萬元;

        (4)7月燃燒褐煤1.9萬t,硫分1.3%,SO2排放量19.86t,排污費12543元;不摻燒褐煤狀態(tài)下煤的硫分為0.51%,SO2排放量是4.03t,排污費2545元。燃燒褐煤比燃燒正常煤多排SO215.83t,多繳費9998元。即由于煤質(zhì)含硫量增加,造成SO2排放量增加,相應(yīng)排污費增加9998元,為保證脫硫效率石灰石增加570t,相應(yīng)增加材料費用85500元,以上兩項增加費用合計環(huán)保成本增加9.55萬元,未考慮氮氧化物排放量的增加。

        綜上所述,在不考慮設(shè)備磨損以及人工費增加的情況下,7月褐煤摻燒綜合效益約為51.96元。

        五、結(jié)語

        盤山發(fā)電公司2010年成功摻燒劣質(zhì)褐煤6.27萬t,節(jié)約燃料費用150多萬元,為完成全年的各項經(jīng)營指標做出貢獻。

        TM621.2

        B

        1671-0711(2015)09-0044-04

        (2015-07-29)

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