掺烧印尼煤对机组安全稳定运行的影响.pdf

A而 电 力 安 全 技 术 第1 3 卷(2 0 1 1 年 第8 期) 掺烧印尼煤对机组安全稳定运行的影响 易晓波 ( 福建 大唐 国际宁德 发电有限责任公司，福建 福安3 5 5 0 0 6 ) 摘要介绍了 福建大唐国际宁德发电有限责任公司 超临界机组配煤掺烧( 主要是印尼煤) 的 运行过程中所产生的一些实际问题，以及为解决这些问题在调整运行方式、制定配煤方案等方面采 取的一些措施，以期对其他机组掺烧类似煤种的安全、经济、环保运行起到一定的参考作用。 关键词锅炉；掺烧；运行；安全；制粉系统 1 概述 福建大唐国际宁德发电有限责任公司位于福建 省宁德市沿海地区， 电厂来煤全部依靠海运。目前， 由于国内电煤供应及海运运力紧张，同时考虑到燃 料发电成本，电厂开展了配煤掺烧工作；在掺烧国 内煤炭的同时，还大幅提高进 口煤炭的掺烧比例， 产生了良 好的经济效益，这在国内，特别是东南沿 海地区有着广泛的应用前景 。由于掺烧煤种与设计 煤种参数差别很大，尤其是一些挥发分较高、具有 易燃特性的印尼褐煤， 影响了机组的安全稳定运行。 经过不断试验和总结经验，获得了各种掺烧方法下 机组的运行特性参数及设备主要性能，掌握了一些 应对的方法，为机组长期稳定运行提供了技术参考。 宁德发 电公 司 6 0 0 MW 超临界燃煤 发 电机组 配置哈尔滨锅炉厂的 H G - 1 9 0 0 2 5 4 一 Y M4 型超 临界变压运行直流锅炉， 锅炉形式为一次再热、单 炉膛 、前后墙对冲燃烧、固态排渣、平衡通风、全 悬吊结构 n型炉。锅炉燃烧系统采用低 N O 轴向 旋流煤粉燃烧器 ( L N A S B ) ，不仅具有较好的 自稳 燃能力和较大的调节比，且在炉膛中布置的节距较 大，相邻的燃烧器之间不需要相互支持。制粉系 统采用中速磨煤机正压直吹冷一次风方式，每台 锅炉配 6 台 H P 1 0 0 3 型磨煤机；设计为 5 台磨煤机 运行可满足锅炉B MC R工况出力。锅炉配置 2台 3 1 V N T 1 7 2 0 ( 1 0 0 ) 型容克式三分仓回转式空气预热 器，2 台 A N 3 5 e 6 ( V 1 9 + 4 。 ) 型静叶可调轴流式引风 机，2台F A F 2 5 1 4 1 型动叶可调轴流式送风机， 2 台P A F 1 8 一 l 1 8 2 型两级动叶可调轴流式一次风 一 一 机。锅炉吹灰蒸汽系统分锅炉本体受热面吹灰和空 气预热器吹灰两部分。烟气脱硫系统采用石灰石一 石膏湿法脱硫工艺，输灰方式为气力正压式。 2 设计煤种和掺烧煤种的燃料特性 宁德发电公司设计煤种为大同塔山煤 ，其掺烧 煤种则较多，国内煤炭主要有伊泰煤、平? 昆 煤等， 进 口煤炭主要有 印尼煤、越南煤 、澳大利亚煤等。 其 中，以印尼煤掺烧量最多，且煤种最复杂。表 1 列举了大同塔 山煤及几种主要 印尼煤 的燃料特性， 包括高挥发分、高硫分、高灰分 、低发热量煤种。 表 1 设计煤种和掺烧煤种的燃料特性 名称 景 3 印尼煤的高挥发分对机组运行的影响和 应对措施 印尼煤的高挥发分对机组安全运行影响最大， 第 l 3 卷 ( 2 0 1 1 年第 8 期 ) 电力 安全技术 主要表现在制粉系统的自燃爆炸上。一般优先采 用和其他煤种炉前混配的方式对印尼煤煤质进行调 整，以避免发生自燃爆炸。但当印尼煤来煤量较大 时，一部分制粉系统就必须单独磨制印尼煤。 3 1 对制粉系统运行中的影响 对于磨制印尼煤的制粉系统，在运行中可以采 用 以下方法来防止其 自燃爆炸。 ( 1 )合理确定磨煤机出口温度。出口温度过高， 会导致磨煤机着火和煤粉在输粉管中自 燃；出口温 度过低，煤粉可能在输粉管中结块、沉积，造成输 粉管堵塞 ，进而也会引起输粉管局部 自燃、烧红甚 至引发事故。通过试验发现，单独燃用印尼煤的磨 煤机出口温度控制在 5 57 O比较合理，在此范 围内可以根据挥发分含量进行一定的调整 。 ( 2 )运行过程中磨煤机人口冷热一次风会有混 合不充分、温度场不均匀的情况，可能造成磨煤机 一 次风入 口局部温度偏高 ， 而且温差随着给煤量 ( 磨 煤机出力 ) 的增大而增大。对易燃的印尼煤来说， 这是磨煤机内部着火潜在 的点火源。因此 ，运行 中 应重点监视磨煤机人 口温度 ，防止磨煤机出口温度 合适而入 口温度过高造成磨煤机中煤着火 ，一般情 况下磨煤机的人口温度应控制在2 6 0以下。 此外， 要加强对磨煤机石子煤的排放工作，及时将有着火 危险的石子煤排出。 ( 3 )应加强对制粉系统的就地检查。用测温仪 对磨煤机本体及 出口各输粉管的温度进行检查 ，监 视运行情况，发现超温、冒烟、冒火星、着火时要 及时处理。若输粉管烧红，应停止磨煤机运行并吹 扫干净 ， 待温度降至正常温度 、 分析 出故 障原 因后 ， 方可重新启动磨煤机运行。排渣斗或侧机体冒烟、 冒火星时，就地检查磨煤机有无异音， 判断刮板运 行情况 ，迅速清理石子煤 ，加大冷风量降低磨煤机 出、入 口温度 ，经上述处理无效时 ，再停运制粉系 统检查。 定期对制粉系统不严密处进行检查，检查的重 点部位为：磨煤机输粉管、喷燃器人 口、给煤机 平台、磨煤机顶部。若发现有漏粉现象，应立即处 理并清理干净。此外，还要加强对附近电缆的积粉 检查。 ( 4 )严密监视制粉系统各参数 ( 出、入口温度， 风量，风压等 ) 。如果能在第一时间发现着火，并 及时投入消防蒸汽，加大冷风量进行吹扫，降低磨 A而 出口温度，就有一定的机会将着火情况控制住。 3 2 对制粉系统启停时的影响 制粉系统磨制印尼煤时的自 燃爆炸绝大部分发 生在磨煤机的启动和停止阶段。因此，磨制印尼煤 时应尽量保持磨煤机连续运行， 避免不必要的启停。 制粉系统在启停时，可以采用以下方法来防止其自 燃爆炸。 ( 1 )在启动和停止阶段，应该控制磨煤机的出 口风粉温度 6 0 ，人 口风温 2 0 0。 ( 2 )磨煤机暖磨前通人消防蒸汽 5 mi n左右， 启磨时控制好出口温度，温度达到启动条件后，马 上启动磨煤机。启动时先开大冷风门，关小热风 门；降温后，再启动给煤机加煤，并及时将给煤 量加至 3 0 t h以上 。加煤 时先开大冷风 门，再开 大热风门，整个过程中控制磨煤机出口温度不超过 6 0 。 ( 3 )磨煤机停运时应先关小热风门再减煤，冷 风调门尽早开大 ，并及时关闭热风隔绝门。在准备 停运前磨煤机出15 1 温度应降至 5 0。当给煤量降 至最小时停运给煤机 ；磨煤机 电机电流降至空载后 继续运转 1 0 mi n，彻底排尽 石子煤 再停 运；磨煤 机停运后再吹扫 1 0 ra i n ，通入消防蒸汽 3 ra i n 。整 个过程中通风吹扫风量不低于 6 0 t b _ 。 ( 4 )制粉系统计划停运时间超过 l 天时，建议 提前将原煤仓印尼煤烧尽，更换煤种后运行不少于 5 h 。在燃用易燃煤的制粉系统备用期间，应加强 检查，防止煤在煤仓中或磨内自燃。 3 3 设备检查、调整和改造 ( 1 )及时调整磨煤机分离器的挡板开度， 适当 增大煤粉细度。这一方面可以减少煤粉在制粉系统 内的停留时间，降低自燃爆炸的可能性；另一方面 可以增加煤粉着火时与燃烧器喷口的距离，防止喷 口附近结焦，燃烧器烧损、变形。此外，还能大大 降低磨煤机电耗，节能效益可观。如分离器挡板开 度从4 5 减小到2 O 后，煤粉细度扁。 从 1 2 3 0 增大到 2 5 0 5 ， 磨制每吨印尼煤可以节省约 1 1 l k W h电量。 ( 2 )利用制粉系统停运机会，检查磨煤机出口 粉管可调缩孔的盖板间隙和上方低速回流区域、输 粉管阀门挡板及弯头等处积粉情况，并进行清理。 用防火泥填充间隙效果良好，可以大大减少自燃爆 炸事故的发生次数。 一 一 A而 电 力 安 全技 术 第 1 3 卷(2 0 1 1 年 第8 期) 4 印尼煤的其他燃烧特性对机组运行的影 响和应对措施 ( 1 )如果所用的掺烧煤种发热量过低，在高负 荷时即使制粉系统磨煤机全部运行，锅炉可能也无 法达到满出力 。这不仅限制了机组的负荷 ，还降低 了安全性，使引、送、一次风机等辅机调节性能变 差， 空预器差压增大， 受热面结渣、 超温、 磨损加剧。 在低负荷时机组又存在稳燃的问题 。此外，机组协 调控制系统可能会由于煤质偏差大而动作异常。因 此， 制定配煤方案时要合理安排低热值煤种的比例， 使燃煤平均热值满足机组安全运行 的需要 。下层、 中层燃烧器对应的煤仓不宜单独上低热值煤种，以 免低负荷时影响稳燃。 ( 2 ) 掺烧高硫分的煤种， 要注意配比不能过高， 否则会导致脱硫效率达不到环保要求。高硫分煤要 优先上至下部燃烧器对应的煤仓，这样，在低负荷 时烟气量小硫分高，在高负荷时烟气量大硫分低， 保证了脱硫系统的稳定运行，而不至于在高负荷时 出现烟气脱硫参数超标。另外，还要特别注意空预 器的低温腐蚀，及时开启空预器热风再循环门，提 高空预器冷端平均温度控制值。当空预器进出口烟 气差压有上升趋势时 ，可增加空预器 的吹灰次数， 适当提高吹灰压力，防止空预器堵灰，造成换热效 率下降、 引风机电耗上升甚至引发失速抢风。同时， 维持适当的低氧燃烧， 尽量减少三氧化硫的生成。 ( 3 )掺烧高灰分的煤种时，焦炭燃尽程度变差 ， 机械不完全燃烧热损失和灰渣物理热损失增加，从 而降低机组的经济性 。如果灰分过高 ，还可能超出 输灰系统的处理能力。所以，在确定上煤方案前， 应该综合计算煤种总的灰分含量是否超标。在灰量 较多时，可以增加空压机运行台数，适当提高输灰 系统压缩空气压力， 减少输灰系统各灰斗落灰时间， 避免发生堵灰的现象；同时，减少每个输灰周期间 的等待时间，即提高输灰系统的运行速度。 ( 4 ) 掺烧高水分的煤种时， 汽化潜热随之增加， 炉膛温度水平降低，妨碍煤粉的燃尽，同时使排烟 体积增加，排烟温度上升，排烟热损失增加，锅炉 效率下降。此外，高水分原煤流动性差，会引起原 煤斗、给煤机、落煤管内原煤粘结堵塞以及输粉管 堵塞，降低设备运行的可靠性和安全性，造成燃烧 稳定性下降。要加强就地巡检，以及时发现原煤堵 一 一 塞现象 ，检查煤仓和给煤机的振打疏松装置运行情 况，增加运行频率，避免原煤粘结堵塞。还要适当 提高磨煤机出口温度及一次风速 ， 防止输粉管堵塞。 ( 5 )掺烧高灰分、高硫分、灰熔点低的煤种时， 锅炉结渣和高温腐蚀会加剧。为了避免这种情 况， 就要维持燃烧器附近的氧化性环境， 防止贴壁燃烧， 降低水冷壁温度，减少对锅炉的损害。定期对现场 人孔门和灰斗检查渣量情况 ，发现有结渣迹象时， 及时更改配煤比，调整燃烧 ，降低负荷运行。每天 都要进行全炉膛吹灰工作，保持受热面的清洁；积 灰严重时，可适当增加吹灰次数 。 ( 6 )2 种不同配煤方案交替的过程中，必然存 在制粉系统煤质发生变化的一个时间点，在这个时 间点前后， 制粉系统以及锅炉的运行都会受到影响。 如， 掺烧煤种从烟煤变成褐煤后， 如果调整不及时， 可能导致制粉系统自燃；从不易结渣的煤变成易结 渣的煤后， 如果不调整配风， 就会加剧结渣。所以， 配煤掺烧过程 中，集控运行与输煤运行之间应加强 协调，记录上煤时间及各煤仓煤位，推算出煤质变 化的时间点 ，及时做出调整 ，保证机组稳定运行 。 5 结束语 综上所述 ，掺烧 印尼煤时要充分考虑其对机组 运行的影响，灵活运用掺烧方式，合理制定配煤方 案，计算其发热量、硫分、灰分等是否超 出了机组 的承受范 围。 根据不同配煤方案的热值、 硫分、 灰分、 水分等参数，提前做好应对准备 ，合理安排制粉系 统运行方式，针对每个煤仓所上煤种的不同，也要 分别