燃用高挥发分低熔点印尼煤的安全技术措施.pdfVIP

第 3 3卷第 1 期 湖南电力 H U N A N E L E C T R I C P 0 WE R 2 0 1 3年 2月 d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 8 0 1 9 8 2 0 1 3 0 1 0 0 8 燃用高挥发分低熔点印尼煤的安全技术措施 陈文 。吴立新 。孙海峰 ( 1 湖南省电力公司科学研 究院，湖南 长沙 4 1 0 0 0 7 ； 2 湖南华电长沙发 电有限公司，湖南 长沙 4 1 0 2 0 3 ) 摘要：针对湖南省 内火电厂 陆续购进与设计煤质特性差异较大的高挥发分低熔点印尼 煤的现状 对印尼煤煤质特性进行分析 。探讨双进双出钢球磨燃用印尼煤过程中存在 的 问题 ，立足 于某6 0 0 MW 机组实际运行情况，提 出双进双出钢球磨直吹式制粉 系统燃用 印尼 煤的 安全技 术措施 关键词：混煤掺烧；印尼煤 ；高挥发分 ；双进双出钢球磨 ；锅炉 中图分类号：T K 2 2 7 1 文献标识码 ：B 文章编号 ：1 0 0 8 0 1 9 8 ( 2 0 1 3 ) 0 1 0 0 2 4 0 4 S a f e t y t e c hn i c a l me a s u r e m e nt s o f I nd o n e s i a c o a l wi t h h i g h v o l a t i l i t y & l o w- me l t i n g p o i n t CHE N W e n W U L i x i n S UN Ha i - f e n g ( 1 H u n a n E l e c t r i c P o w e r C o r p o r a t i o n R e s e a r c h I n s t i t u t e ， C h a n g s h a 4 1 0 0 0 7 ， C h i n a 2 H u n a n H u a d i a n C h a n g s h a P o w e r G e n e r a t i o n C o ，L t d ，C h a n g s h a 4 1 0 2 0 3 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： C h a r a c t e r i s t i c s o f I n d o n e s i a n c o a l i s a n a ly z e d，a n d p r o b l e ms e x i s t i n g i n c o a l mi l l p r o c e s s us i n g d o u b le i n t o e n d e d s t e e l b a l l i s d i s c u s s e d a i me d t o t h e s i t u a t i o n t h a t t h e r ma l p o w e r p l a n t s i n Hu n a n p r o v i n c e c o n t i n u e d t o b u y I n d o n e s i a n c o a l wi t h h i g h v o c a t i l i t y l o we r me l t i n g p o i n t Ac c o r d i n g t o t h e r e a l o p e r a t i o n o f 6 0 0 MW u n i t s t h e s a f e t y t e c h n i c a l me a s u r e me n t s o f t h e d u a l i n d u a l - o u t d i r e c t - fir e d s y s t e m o f I n do n e s i a n c o a l a r e p r e s e n t e d Ke y wo r d s ： mi x e d c o , d c o mb u s t i o n；I n d o n e s i a c o a l ；h i g h v o l a t i l e ma t t e r ；d o u b l e e n d e d b a l l mi l l ；b o i l e r 受国内电煤供应市场的变化 、运输压力和运输 成本等多方面因素的影响 湖南省内各火电厂不断 拓宽煤源供应渠道 ，陆续购进一批印尼煤等高挥发 分的煤种。该煤种参数与湖南省电站锅炉设计煤种 参数差别很大 ，且属于高水分 、高挥发分 、易燃易 爆的煤种。湖南省内多家火 电厂均掺烧不同比例的 高挥发分印尼煤，由于缺乏运行经验 ，在燃用过程 中曾发生制粉系统着火 、爆炸事故。煤种与制粉系 统不匹配、人炉煤与设计煤种之间煤质特性相差大 必然会给生产运行带来安全隐患。本文立 足于某 6 0 0 MW 机组实际运行情况 。从燃运管理 和运行调 整控制出发 探讨燃用高挥发分低熔点印尼煤存在 的问题及控制技术措施。 收稿 日期 ：2 0 1 2 0 8 0 9 2 4 1 设备概况及掺烧方式 某 电厂 2 x 6 0 0 MW超临界机组锅炉为东方锅炉 厂引进技术制造的国产超临界参数 、变压 、直流 、 本生型锅炉，锅炉 型号 D G 1 9 0 0 2 5 4 一I 1 1型，单 炉膛 ，一次中间再热，尾部双烟道 ，并带有脱硝装 置，采用平行挡板调节再热汽温，固态排渣，全钢 构架 ，全悬 吊结构，平衡通风 ，露天布置 ，为内置 式启动分离系统。制粉系统采用双进双出钢球磨煤 机冷一次风正压直吹式 锅炉设计燃用山西省潞安 贫煤与晋城无烟煤的混煤。燃烧设备采用 H T N R 3 旋流燃烧器。前后墙布置 、对冲燃烧 。 受煤炭市场影响 ，人厂煤结构 、形势发生了很 第3 3卷第1 期 陈文等：燃用高挥发分低熔点印尼煤的安全技术措施 2 0 1 3年2月 大变化 。煤场中高挥发分烟 褐煤的 比重逐渐增 大，一段时间印尼煤、蒙煤、神华烟煤掺烧比例等 曾达到 8 0 ， 改变了以往以无烟煤、贫煤为主的 煤炭库存结构，给燃运管理、煤场安全、上煤方 式、机组运行带来了一系列新的问题。入炉煤掺烧 方式随煤场储存情况而改变 ，前期在高挥发分煤量 不多时采取与其它劣质烟煤、 贫煤掺混的方式，在 印尼煤储量逐渐增大的情况下采取印尼煤单独入磨 方式。 2印尼煤的煤质特性 根据文献 1 2 ，印尼煤在地质年代分布上 主要集中在中新世从其典型特征来说属于高挥发 分 、高水分 、中高热值 、低灰分 、低硫分 、难磨 、 极易着火和燃尽 、易结渣 、易 自燃的煤。广东 、浙 江等沿海地区电厂燃用较多 ，2 0 1 1年底某 厂开始 试烧印尼煤 ，设计煤质与印尼煤质特性数据见表 1 ( 由于印尼煤来煤变化较大 ，表 中数据 为来煤化验 典型数据 ) 。 表 1 设计煤种与印尼煤对比参考数据 表 1中数据显示 印尼煤与设计煤种之间煤质 特性差异较大 ，国内燃用 印尼煤主要是在中速磨上 使用，且都是采取掺混方式，掺混 比例一般 为 3 3 ，最多为 5 0 ，在 双进双 出钢球磨上 的燃用 报道甚少 。 3 燃用印尼煤带来的主要问题 湖南省电站锅炉的设计煤种以贫煤和无烟煤为 主，制粉系统也是根据此设计煤种进行选型，采用 双进双 出钢球磨。根据规程规范的要求 ，高挥发分 煤种应采用中、高速磨煤机，一次风温、风速、燃 烧器选取原则也不同，对褐煤等特高挥发分煤种干 燥介质宜采用烟气。电厂考虑到经济利益 ，燃用严 重偏离设计值且不适用现有制粉及燃 烧系统的煤 种，势必带来一系列问题 。 1 )锅炉出力下降 在锅炉设备正常情况下 锅炉的出力主要取决 于制粉系统的出力。影响制粉系统出力的主要因素 是 ：印尼煤水分大 ，磨煤机干燥出力不足；印尼煤 哈氏可磨性指数为 4 5 ，相对较难磨 ，磨煤机 出力 降低 。 2 )制粉系统着火和爆炸 印尼煤的高挥发分、易爆特性使印尼煤在燃用 过程 中极易出现着火和爆炸 。制粉系统的着火和爆 炸主要是落煤不畅、积粉自 燃引起的，运行中常见 于制粉系统启停阶段。 3 )结焦风险增大 印尼煤的挥发分高比设计值高3 倍多。着火 点温度低 ，容易在燃烧器喷 口处着火 ，使燃烧器喷 嘴结焦。由表 l的数据可知 ，印尼煤灰熔点低 ，灰 的变形温度、软化温度、熔化温度各值之间相差 3 0。且各值 均低于设计煤种 ，易使锅炉受热 面 结焦。 4 )排烟温度升高 为控制磨煤机进出口温度 ，制粉系统冷风量 比 设计值增大，参与空预器换热的冷风量减少，导致 排烟温度升高 ；印尼煤水分大 ，燃烧后产生的烟气 量大于设计煤种 ，排烟温度呈升高趋势。 5 )煤场管理难度增大 印尼煤 的挥发分较高，堆放时间稍长 ，煤场易 出现 自燃现象 ，也易造成热值损失。 6 )其它 由于印尼煤水分高 使烟气流速增大，飞灰对 锅炉尾部受热面的冲刷磨损加剧，增加了炉管减薄 泄漏的潜在风险。 4 安全技术措施 印尼煤与设计煤种之间煤质特性差异太大 。制 粉系统选型与入磨煤不匹配，在实际燃用过程中应 遵循 “ 替代原则” 、 “ 最小化原则”和 “ 缓和原 则” 。 2 5 第3 3卷第 1 期 湖南电力 2 0 1 3年 2月 4 1 防止制粉系统着火和爆炸技术措施 煤粉爆炸需要 3个基 本条件 即可燃 物的存 在 、合适的氧浓度和足够的点火能量。煤粉爆炸的 过程是悬浮在空气中的煤粉的强烈燃烧过程 ，影响 煤粉爆炸的因素 主要 有煤 质特性 、煤粉混合物温 度 、煤粉细度和煤粉浓度等。防止制粉系统爆炸的 主要措施一般都是从控制磨煤机进出口温度 、控制 煤粉细度 、防止煤粉沉积 、控制氧浓度和控制煤粉 干燥条件 、防止煤粉热解产生大量可燃气体等方面 人手。 1 )磨煤机进出口温度控制 燃用印尼煤时，磨煤机入口温度最高不超过 2 7 0 c IC将分 离器 出口温度控制在 6 0 6 5 ，不 得低于 5 5 ，防止煤粉结露而沉积。 暖磨过程中控制温度不超过 6 O c I = 。 将燃用印尼煤的磨煤机部分逻辑值进行更改 并增加声光报警 ：如任意一侧分离器出口温度达到 7 0 c 【 = 时 应联锁全开对应磨煤机 的冷风 门，全 热风门 ( 热T连锁投入惰化蒸汽) ； 把分离器出口温度高跳闸值改为 8 0 c lC 跳闸。 启停制粉系统和给煤机断煤时，尤其要注意 分离器出口温度不超过 7 0 当温度异常时及时 投人惰化蒸汽。 2 )煤粉细度控制 磨制印尼煤的磨煤 机其分离器折 向挡板应开 大 ，煤粉 颗 粒 可适 当变 粗 煤 粉 细 度 可 维 持在 2 5 3 5 左右 。 3 )磨煤机 出力控制 磨制印尼煤的制粉系统维持高出力运行 ，容 量风门开度控制在 5 0 以上 ，运行 中尽量少做调 整，加减负荷时调整其它磨的出力。 磨制印尼煤的制粉系统不能采取单进双 运 行方式 ，当发生单侧 给煤机 断煤 ，超过 1 0 m i n处 理不好时应按照要求及时停运对应磨煤机 处理过 程中严格控制分离器出口温度不超限，处理好后再 投入磨煤机运行。 4 )磨煤机料位控制 燃用印尼煤时 ，为防止断煤后磨煤机内煤粉浓 度很快达到爆炸极 限范围内，应控制磨煤机料位在 5 0 0 7 0 0 P a的稍高料位运行 。 5 )磨煤机粉管风速控制 提高一次风速至2 8 3 5 m s ，任何时候风速不 得低于2 2 r n s 增强一次风携带煤粉的能力，防止 发生积粉和燃烧器烧坏事故。 2 6 6 )磨煤机惰化蒸汽的投人 发生下列情况 时。须立 即投入惰化蒸汽 系统 ， 确认料位恢复正常后再停止惰化蒸汽 ：给煤机发生 断煤：给煤机发生故障跳闸；分离器m口 温度超过 7 O；磨煤机简体料位 ( 均值)低于3 0 0 P a 。 4 2 防止锅炉结焦技术措施 锅炉受热面结焦的根本原 因是熔化状态下的灰 沉积在受热面上 ，影响结焦的因素很多 ，受热面结 焦的机理也很复杂但防止结焦的基本原则是改善 产生结焦的基本条件 ，阻止受热面结焦。 1 )锅炉运行 中适 当增大二次风量，控制省煤 器出口氧量 3 0 ，保持 炉内氧化性气氛，防止 炉内因缺氧导致结焦加剧。 2 )保证 炉膛 出 口烟 温不超 过设计值 。锅炉 B MC R负荷下设计出口烟温为 1 0 1 3 o C，保证 炉膛 出口烟温不超过印尼煤熔点 ，防止过热器 、再热器 及水平烟道的结焦。 3 )锅炉受热面定期 吹灰 防止受热面积灰后 影响传热 ；发现受热面结焦及时清除 ，防止继续恶 化 特别是高负荷时应加强对炉膛受热面的吹灰 l丁作。 4 )加强就地看火孔 、炉底排渣和捞渣机T作 的巡视检查 ，观察 D C S烟道压力 、减温水量和炯 温等的变化，综合判断锅炉结焦状况。根据结焦和 垮焦情况及时投入吹灰器运行 。并视结焦程度可适 当增加吹灰次数。 5 )当炉膛结焦情况发展趋势明显，且锅炉增 加吹灰频率难以控制时机组可采取快速降负荷方 式 ，以降低炉内温度水平。 6 )调整二次风及燃尽风配比使燃烧中心下 移 ，控制炉膛 出口炯温 。防止过热器结焦；尽量使 燃烧器配风均匀 ，防止火焰中心偏斜和贴边 ，防止 灰渣附在炉壁而形成结渣。 7 )调整每台磨煤机的煤量 ，确保前 、后墙热 负荷均匀 和同层燃烧器的煤粉量均匀。 4 3 其它技术措施 1 )煤场及输煤安全措施 煤场和煤斗应加强巡视和测温T作，尤其是 夏季环境温度高期间，防止 自燃 。 当煤的温度较高或有自 燃现象时，应在上煤 前实施喷淋。煤温超过 5 0 时，不得进入煤仓。 输煤沿线的积粉、积煤及时清理。 2 )制粉系统优化改造措施 增大冷风管直径。因为湖南省大部分火电厂 第3 3卷第1 期 陈文等： 燃用高挥发分低熔点印尼煤的安全技术措施 2 0 1 3 年2月 燃烧及制粉系统是按 照燃用贫瘦煤或无烟煤设计 冷风管路设计流量较小 。 装设防爆门。在制粉系统驱动端和非驱动端 两侧加装防爆门，降低制粉系统爆炸产生的危害。 加装热工测点。在回粉管上加装温度测点 对 回粉管温度进行实时监控 避免回粉管堵塞积粉