楊潔峰

上海上電漕涇發(fā)電有限公司

0 前言

污泥作為一種固體廢棄物已成為繼城市垃圾污染物的第二大固體廢物污染源，目前固體廢物污染源無害化處置方式有焚燒、填埋和堆肥3種，其中焚燒是最佳方式，為此，國家能源局及相關(guān)部門出臺(tái)了一系列燃煤耦合生物質(zhì)發(fā)電的政策，但污泥摻燒對(duì)燃煤電廠是新的挑戰(zhàn)，主要問題為：污泥熱值低，燃燒不穩(wěn)定；含水量大，易堵煤；含硫量大，需投入更多的環(huán)保設(shè)備。

1 上海上電漕涇發(fā)電有限公司污泥摻燒主要設(shè)備及摻燒方法簡(jiǎn)介

1.1鍋 爐概況

上海上電漕涇發(fā)電有限公司有兩臺(tái)百萬機(jī)組，鍋爐為上海鍋爐廠生產(chǎn)的超超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行螺旋管圈水冷壁直流爐、單爐膛、一次中間再熱、四角切圓燃燒、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼懸吊結(jié)構(gòu)、塔式露天布置燃煤鍋爐。鍋爐BMCR工況下主要參數(shù)［1］見表1：

表1 鍋爐BMCR工況下主要技術(shù)數(shù)據(jù)

1.2制 粉系統(tǒng)

每臺(tái)鍋爐配置了6臺(tái)動(dòng)靜組合變頻旋轉(zhuǎn)分離器正壓直吹式中速磨煤機(jī)，煤粉細(xì)度R90為15%～40%，5臺(tái)磨煤機(jī)在鍋爐100%BMCR和設(shè)計(jì)煤種下能滿足鍋爐所需燃煤量的120%。

經(jīng)試驗(yàn)得出污泥最佳摻燒流程和方案為：在事故煤斗內(nèi)先行摻配少量的干燥動(dòng)力煤，然后在主皮帶上與褐煤摻配，比例不超過4%。對(duì)每次燃用完污泥摻燒的原煤倉，用50～80 t的動(dòng)力煤進(jìn)行沖刷，以保證煤倉壁的干燥。污泥分層摻配如圖1所示。

圖1 污泥分層摻配

1.3原 煤倉防堵

隨著污泥摻燒比例的增加，原煤倉堵煤、斷煤的概率也在增加，嚴(yán)重威脅鍋爐的安全運(yùn)行，為此，在原煤倉上方安裝—蝦米曲線一體化防堵振動(dòng)煤斗。原煤倉主要設(shè)備和功能如下：

1)蝦米曲線一體化防堵振動(dòng)煤斗：將原煤倉煤斗改成蝦米曲線一體化防堵振動(dòng)煤斗，分成多級(jí)單元料斗，利用仿生學(xué)原理，料斗間采用浮動(dòng)單元連接，使煤斗成為一個(gè)“活”的蝦米煤斗。

2)倉壁振打氣錘：蝦米曲線一體化防堵振動(dòng)煤斗有3層共7只氣錘：上層2只，中層3只，下層2只，下層2只布置在進(jìn)口煤閘門下方，氣源來自機(jī)組的雜用氣氣源。

倉壁振打氣錘就地設(shè)有操作柜，有“自動(dòng)”和“手動(dòng)”兩檔。正常運(yùn)行時(shí)在“自動(dòng)”檔，需就地操作時(shí)切至“手動(dòng)”檔，再按下“下錘”“中錘”“上錘”的振動(dòng)操作。

3)斷煤報(bào)警裝置：在給煤機(jī)平臺(tái)上安裝了一套斷煤報(bào)警裝置，以預(yù)防和消除煤顆粒團(tuán)聚、結(jié)拱、搭橋及柱化現(xiàn)象，確保燃料在煤斗內(nèi)暢通流動(dòng)。斷煤報(bào)警裝置動(dòng)作原理為：當(dāng)給煤機(jī)斷煤時(shí)，煤流信號(hào)監(jiān)測(cè)器發(fā)出啟動(dòng)指令啟動(dòng)輔助振動(dòng)裝置，使煤斗單元擺幅加大，原煤顆粒向下運(yùn)行引導(dǎo)力增加，團(tuán)煤、煤柱破碎分散，煤流恢復(fù)流動(dòng)。

2 污泥摻燒工況下控制系統(tǒng)的優(yōu)化

由于污泥具有高水分、低熱值的特性，污泥摻燒會(huì)大幅降低磨煤機(jī)出口風(fēng)粉溫度，影響制粉系統(tǒng)的安全運(yùn)行，進(jìn)而造成鍋爐燃燒和機(jī)組控制的不穩(wěn)定。

當(dāng)濕黏的污泥和大眾污泥（水分大于30%的濕污泥）存儲(chǔ)在原煤倉時(shí)易出現(xiàn)煤位異常、原煤倉積煤、磨煤機(jī)斷煤、堵煤等異常情況，為此，濕污泥投到位置較低的磨煤機(jī)且每天輪換摻燒倉位可最大限度地消除水分，達(dá)到充分燃燒的目的，而對(duì)優(yōu)質(zhì)污泥（水分低于30%，不太黏的干污泥），由于較少出現(xiàn)磨煤機(jī)斷煤等異常情況，可投入到位置較高的磨煤機(jī)并每天輪換摻燒倉位。

對(duì)機(jī)組控制的影響：低熱值污泥大幅摻燒后，入爐煤實(shí)際熱值將嚴(yán)重偏離設(shè)計(jì)煤種熱值，而控制系統(tǒng)燃煤的熱值修正難以消除此偏離，使負(fù)荷與煤量、水量、風(fēng)量的基準(zhǔn)關(guān)系產(chǎn)生誤差，造成系統(tǒng)調(diào)節(jié)不穩(wěn)定，調(diào)節(jié)品質(zhì)下降，給機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來較大的威脅，為此，優(yōu)化控制如下：

2.1磨 煤機(jī)分層熱值修正優(yōu)化

1)鍋爐DCS畫面增加“FUEL CALORIE INPUT”信號(hào)；

2)根據(jù)分倉煤種熱值，在“FUEL CALORIE INPUT”畫面中輸入各倉煤種的熱值，輸入范圍為3 000～6 000 kcal；

3)對(duì)照設(shè)計(jì)煤種標(biāo)準(zhǔn)熱值5 600 kcal，分層設(shè)置后的平均熱值修正系數(shù)K2通過各層的煤量加權(quán)計(jì)算得出，結(jié)合原來自動(dòng)調(diào)節(jié)回路的熱值修正系數(shù)K1得到最終的熱值修正系數(shù)K（K=K1＊K2），該系數(shù)在“機(jī)組主控”畫面顯示為“CAL CORR”。

2.2磨 煤機(jī)點(diǎn)火能量優(yōu)化

隔層運(yùn)行磨煤機(jī)組點(diǎn)火能量成立條件由原設(shè)計(jì)的BM≥30%調(diào)整至BM≥26%，計(jì)算煤量為：355 t/h×26%=92.3 t/h，優(yōu)化保護(hù)邏輯如下：

1)低負(fù)荷下三臺(tái)磨運(yùn)行時(shí)，當(dāng)中間磨因斷煤、給煤機(jī)故障、火檢失去、磨煤機(jī)故障等引發(fā)磨組“ON”消失造成隔層二臺(tái)磨運(yùn)行時(shí)，將原隔層運(yùn)行磨組成立條件由BM≥30%修改為BM≥26%；

2)機(jī)組負(fù)荷＞600 MW或＞400 MW并延時(shí)2 h，機(jī)組低于負(fù)荷三臺(tái)磨運(yùn)行時(shí)，任意一臺(tái)磨組“ON”消失時(shí)，SCR進(jìn)口煙溫跳出條件由308℃自動(dòng)切到260℃；

3)低負(fù)荷下三臺(tái)磨運(yùn)行時(shí)，任意一臺(tái)磨組“ON”消失，給煤量偏置原為負(fù)偏置的自動(dòng)歸0，原為“正偏置”的保持不變；

4)低負(fù)荷下三臺(tái)磨運(yùn)行時(shí)，發(fā)生磨組“ON”消失，立即投運(yùn)助燃輕油槍。

輕油槍對(duì)磨組點(diǎn)火能量的支撐條件為：本層3根輕油槍運(yùn)行且耗油量≥1.8 t/h，或上/下任意一側(cè)相鄰層4根輕油槍運(yùn)行且耗油量≥1.8 t/h，或上面鄰層和下面鄰層各有3根輕油槍投運(yùn)且耗油量≥1.8 t/h。

2.3摻 燒工況下煤水比的調(diào)整

機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中煤水比關(guān)系主要是通過鍋爐主控指令對(duì)應(yīng)的給水曲線和煤量曲線形成的，給水曲線和煤量曲線分別形成給水前饋指令和煤量指令信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)變負(fù)荷時(shí)給水和煤量調(diào)整的“一步到位”，減少后期的修正量，提高機(jī)組穩(wěn)態(tài)及變負(fù)荷性能。

通過對(duì)污泥摻燒工況下機(jī)組各負(fù)荷點(diǎn)穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)的比較和分析，調(diào)整給水曲線和煤量曲線以確保機(jī)組在各負(fù)荷點(diǎn)時(shí)能準(zhǔn)確地保持煤水比的合理匹配，保持調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。調(diào)整后的給水量和煤量見表2、表3。

表2 調(diào)整后的給水量

表3 調(diào)整后的煤量

3 結(jié)論

通過對(duì)原鍋爐能量的綜合分析，合理優(yōu)化煤量、給水量、煙氣余熱等運(yùn)行參數(shù)，優(yōu)化協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)邏輯，提升控制系統(tǒng)整體調(diào)節(jié)品質(zhì)，提高低熱值污泥摻燒量，達(dá)到了效益與安全運(yùn)行的平衡。