艾達(dá)高

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600MW鍋爐褐煤（印尼煤、蒙煤）摻燒應(yīng)用與分析

艾達(dá)高

褐煤（褐煤、蒙煤）是一種高揮發(fā)分、高水分、中高熱值、低灰分、低硫分、難磨、極易著火和燃盡、易自燃、低流動(dòng)性的煤，灰熔點(diǎn)一般低于1200℃，易結(jié)焦。通過(guò)試驗(yàn)摸清褐煤與煤種按不同比例摻配后，對(duì)鍋爐燃燒的安全性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性以及對(duì)環(huán)保設(shè)備運(yùn)行影響程度，并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果初步判斷“前、后墻對(duì)沖燃燒”機(jī)組鍋爐及環(huán)保設(shè)備對(duì)褐煤的適應(yīng)性，掌握褐煤與煤種的最佳摻配比例、不同比例下磨煤機(jī)的最大出力、對(duì)鍋爐及環(huán)保設(shè)備的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的影響。

褐煤；爆炸；揮發(fā)份；摻燒

1　前言

煤炭市場(chǎng)的急劇變化，鍋爐入爐煤種將不僅限于設(shè)計(jì)煤種，入爐煤的多樣性已成為火電廠燃煤的一種趨勢(shì)，且隨著火電廠的燃煤成本不斷增加，為響應(yīng)廠部節(jié)約燃料成本的思路，拓寬進(jìn)煤渠道，針對(duì)不同入爐煤種，必須通過(guò)燃煤摻燒試驗(yàn)來(lái)確定其對(duì)鍋爐燃燒的穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性、安全性的影響程度。

2　600MW機(jī)組鍋爐基本情況簡(jiǎn)介

600MW超臨界機(jī)組鍋爐為東方鍋爐廠引進(jìn)技術(shù)制造的國(guó)產(chǎn)超臨界參數(shù)、變壓、直流、本生型鍋爐；鍋爐設(shè)計(jì)燃用山西省晉城貧煤與河南省平頂山煙煤的混煤；采用雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)冷一次風(fēng)正壓直吹式制粉系統(tǒng)。褐煤為不適爐煤種。

3　褐煤摻燒的危險(xiǎn)分析及控制措施

3.1制粉系統(tǒng)易自燃、爆炸

（1）應(yīng)加強(qiáng)入爐煤揮發(fā)分的監(jiān)控，入爐煤分析基揮發(fā)分不超過(guò)20%。

（2）嚴(yán)格控制制粉系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)溫，磨煤機(jī)（分離器）出口溫度在80℃以內(nèi)，必要時(shí)開(kāi)啟冷風(fēng)門(mén)控制風(fēng)溫。

（3）600MW鍋爐制粉系統(tǒng)啟、停時(shí)應(yīng)控制分離器出口溫度在規(guī)定范圍內(nèi)，應(yīng)重點(diǎn)注意磨煤機(jī)內(nèi)溫度，防止發(fā)生磨煤機(jī)內(nèi)爆事件。

（4）運(yùn)行中發(fā)生給煤機(jī)斷煤或卡澀等故障時(shí)，應(yīng)特別注意控制磨煤機(jī)（分離器）出口溫度，若采取措施磨煤機(jī)出口溫度仍不能控制，應(yīng)停運(yùn)對(duì)應(yīng)磨煤機(jī)運(yùn)行，在處理過(guò)程中嚴(yán)格控制分離器出口溫度不超限，處理好后再投入磨煤機(jī)運(yùn)行。

（5）停止制粉系統(tǒng)前，確認(rèn)給煤機(jī)上插板關(guān)閉嚴(yán)密，磨煤機(jī)停運(yùn)前必須抽凈磨內(nèi)存粉，并控制分離器出口溫度低于80℃。

（6）制粉系統(tǒng)停運(yùn)后，應(yīng)監(jiān)視熱一次風(fēng)壓和風(fēng)溫，發(fā)現(xiàn)磨煤機(jī)的進(jìn)口熱風(fēng)電動(dòng)門(mén)關(guān)不嚴(yán)，應(yīng)手動(dòng)搖緊熱風(fēng)門(mén)；并加強(qiáng)對(duì)分離器出口溫度的監(jiān)視，若分離器出口溫度高于100℃，應(yīng)采取相應(yīng)措施進(jìn)行控制。

（7）600MW鍋爐制粉系統(tǒng)的惰化蒸汽系統(tǒng)應(yīng)能正常備用。

（8）運(yùn)行中磨煤機(jī)料位不許低于400mm。

（9）對(duì)于已進(jìn)褐煤的制粉系統(tǒng)，連續(xù)停運(yùn)時(shí)間應(yīng)小于8h，超過(guò)8h應(yīng)輪換啟動(dòng)對(duì)應(yīng)制粉系統(tǒng)運(yùn)行，以防原煤倉(cāng)自燃。

3.2預(yù)防粉管、燃燒器燒損

（1）控制燃燒器運(yùn)行溫度：600MW鍋爐控制燃燒器入口粉管風(fēng)溫在80℃以內(nèi)。

（2）加強(qiáng)燃燒器和粉管運(yùn)行狀況監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)粉管、燃燒器磨損漏粉或自燃，應(yīng)立即退出對(duì)應(yīng)粉管、燃燒器進(jìn)行搶修。

（3）加強(qiáng)各一次風(fēng)速監(jiān)控，維持一次風(fēng)速在21m/s以上。

（4）600MW鍋爐將燃燒器的三次風(fēng)調(diào)整至60%，減小旋流強(qiáng)度，防止著火提前損壞燃燒器。

（5）嚴(yán)防發(fā)生一次粉管堵塞異常。

3.3因褐煤水分高，流動(dòng)性差，給煤機(jī)易斷煤，原煤倉(cāng)易掛壁

（1）燃用褐煤時(shí)，增加1～2名敲煤人員，專門(mén)負(fù)責(zé)處理褐煤磨煤機(jī)的斷煤工作。

（2）燃運(yùn)部每白班檢查該煤斗的掛壁情況，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)匯報(bào)當(dāng)班值長(zhǎng)，根據(jù)掛壁情況安排進(jìn)行一次降煤位，敲打原煤斗處理掛壁煤工作。

3.4防止?fàn)t膛結(jié)焦

（1）控制爐膛氧量在3%以上運(yùn)行，杜絕缺氧運(yùn)行。

（2）控制入爐煤含硫在1.5%以內(nèi)。

（3）加強(qiáng)對(duì)撈渣機(jī)及爐渣樣的巡查，發(fā)現(xiàn)有結(jié)焦現(xiàn)象，及時(shí)進(jìn)行煤質(zhì)調(diào)整。

3.5褐煤摻配不均勻，爐膛熱負(fù)荷波動(dòng)大

值班人員應(yīng)根據(jù)運(yùn)行參數(shù)及時(shí)調(diào)整試驗(yàn)?zāi)コ隽?，盡可能穩(wěn)定鍋爐壓力及機(jī)組負(fù)荷。

3.6褐煤試燒期間，氮氧化物的排放可能會(huì)超標(biāo)

試驗(yàn)期間爐膛出口氧量按正常運(yùn)行控制，如氮氧化物超標(biāo)應(yīng)適當(dāng)降低機(jī)組負(fù)荷運(yùn)行。

4　褐煤摻燒方案

為了摸清褐煤與煤種按不同比例摻配后，對(duì)鍋爐燃燒的安全性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性以及對(duì)環(huán)保設(shè)備運(yùn)行影響程度，組織了褐煤摻燒試驗(yàn)，具體試驗(yàn)情況如下：

4.1褐煤工業(yè)分析

燃管部按煤取樣制樣標(biāo)準(zhǔn)要求在煤場(chǎng)對(duì)褐煤進(jìn)行工業(yè)分析，將化驗(yàn)數(shù)據(jù)報(bào)試驗(yàn)領(lǐng)導(dǎo)小組。

4.2摻混褐煤工業(yè)分析

預(yù)計(jì)褐煤的混煤已經(jīng)進(jìn)入磨煤機(jī)后，取煤粉樣，由化學(xué)進(jìn)行一次摻混煤的工業(yè)分析。

4.3試驗(yàn)工況

4.3.1分磨摻燒試驗(yàn)

（1）第一工況試驗(yàn)：同時(shí)在 #4C、#4E磨煤機(jī)進(jìn)行摻燒試驗(yàn)；試驗(yàn)時(shí)間：2～3d。

（2）確認(rèn)第一工況摻燒試驗(yàn)對(duì)機(jī)組運(yùn)行沒(méi)有明顯影響的情況下，進(jìn)行第二工況試驗(yàn)：#4爐全爐配摻。

4.3.2如燃運(yùn)不能實(shí)現(xiàn)分磨摻燒，則直接進(jìn)行全爐摻燒試驗(yàn)

（1）第一工況：褐煤摻燒比例為20%，摻混煤的分析基揮發(fā)份控制在11～20%；試驗(yàn)時(shí)間：2～3d。

（2）確認(rèn)第一工況摻燒試驗(yàn)對(duì)機(jī)組運(yùn)行沒(méi)有明顯影響的情況下，進(jìn)行第二工況試驗(yàn)：褐煤摻燒比例為30%，摻混煤的分析基揮發(fā)份控制在11～20%；試驗(yàn)時(shí)間：2～3d。

4.3.3試驗(yàn)方法

（1）預(yù)計(jì)褐煤的混煤已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)入磨煤機(jī)作為試驗(yàn)工況的開(kāi)始時(shí)間。實(shí)驗(yàn)前調(diào)試人員應(yīng)將磨煤機(jī)分離器下、上擋板分別置于75%、35%位置。

（2）各試驗(yàn)工況條件下，磨煤機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)飛灰可燃物、爐渣可燃物、煤粉進(jìn)行取樣，同時(shí)觀察燃燒穩(wěn)定性，結(jié)焦，煙氣含硫，NOx含量、石膏漿液等的變化。

（3）每個(gè)試驗(yàn)工況下持續(xù)時(shí)間暫定為8h，即上午8：00～下午17：00止，根據(jù)試驗(yàn)情況可適當(dāng)延長(zhǎng)試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間。

（4）試驗(yàn)期間利用SIS數(shù)據(jù)，進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的分析比較。

（5）試驗(yàn)期間，應(yīng)保持其他磨煤質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定。

（6）試驗(yàn)結(jié)束后對(duì)機(jī)組負(fù)荷、總給煤量、煙氣二氧化硫、脫硫系統(tǒng)漿液、制粉出力、鍋爐效率等參數(shù)進(jìn)行分析。

5　摻燒效果分析

（1）2012年2月開(kāi)始摻燒褐煤工作，褐煤的含水量達(dá)20～30%，具有易自燃、易爆炸、流動(dòng)性較差的特點(diǎn)，且蒙煤的可磨性較差，褐煤煤質(zhì)數(shù)據(jù)如表1。

表1　

（2）褐煤主要進(jìn)600MW鍋爐，褐煤的摻燒比例為20～25%左右，摻燒情況如表2。

表2　

（3）#3鍋爐摻燒褐煤的試驗(yàn)數(shù)據(jù)（如表3）。

表3　

（4）#4摻燒褐煤的試驗(yàn)數(shù)據(jù)（如表4）。

（5）褐煤摻燒數(shù)據(jù)分析：

褐煤在600MW機(jī)組可以適當(dāng)比例摻配入爐（摻配比例不宜大于40%），在300MW機(jī)組無(wú)法摻配入爐（300MW鍋爐為中儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)熱風(fēng)送粉），但褐煤摻配入爐后對(duì)鍋爐經(jīng)濟(jì)性和安全性有一定影響，具體如下：

表4　

①對(duì)飛灰和爐渣的影響。因水分高，摻燒褐煤后磨煤機(jī)出口溫度由80℃下降至60℃，下降幅度約 20℃，導(dǎo)致煤粉入爐后由于溫度下降煤粉著火困難，燃燒滯后，飛灰含碳和爐渣含碳上升，特別是褐煤與無(wú)煙煤種混摻時(shí)由于褐煤提前燃燒搶走氧量，導(dǎo)致煤粉更難燃盡，飛灰和爐渣上升尤為明顯。根據(jù)摻燒對(duì)比分析，當(dāng)全煙煤入爐時(shí)飛灰能控制在1.5%內(nèi)；當(dāng)按30%比例摻燒褐煤時(shí)飛灰上升至2.6～3%左右，能取得較好的效果；當(dāng)增加經(jīng)營(yíng)公司煤種15%時(shí)，由于含有無(wú)煙煤，飛灰上升2.5%以上。

②對(duì)磨煤機(jī)出力影響。因磨煤機(jī)出口溫度下降20℃，影響磨煤機(jī)干燥出力。鍋爐制粉總出力下降約30t/h，機(jī)組帶負(fù)荷能力下降明顯。

③由于低熔點(diǎn)，極易造成鍋爐結(jié)焦，頻繁掉大焦，影響鍋爐安全運(yùn)行。

④由于高水分，鍋爐煙氣中的水汽含量較高，空預(yù)器的低溫腐蝕、受潮的灰份對(duì)空預(yù)器受熱面堵塞可能加劇。

⑤由于高揮發(fā)分，在啟、停制粉系統(tǒng)、給煤機(jī)斷煤等變工況時(shí)，其煤粉濃度發(fā)生變化、磨煤機(jī)出口溫度升高，易落入煤粉爆燃的區(qū)域。

⑥在煤場(chǎng)易發(fā)生自燃，影響煤場(chǎng)和輸煤系統(tǒng)安全，造成熱值損失。

6　結(jié)束語(yǔ)

褐煤（印尼煤、蒙煤）在600MW機(jī)組鍋爐為可入爐煤種，但不是適爐煤種；因褐煤具有易燃易爆的特性，在摻燒過(guò)程中有較大的安全隱患，為響應(yīng)節(jié)約燃料成本的思路，2012年進(jìn)行了大量褐煤摻燒試驗(yàn)工作，并制定了“褐煤摻燒運(yùn)行技術(shù)措施”，在保證機(jī)組安全摻燒褐煤前提下，現(xiàn)600MW機(jī)組褐煤摻燒比例最大達(dá)40%。

2016-3-8

TM621.2

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2095-2066（2016）11-0216-02