燃煤掺配掺烧指导意见.pdf

2 附件 1 燃煤掺配掺烧指导意见 华电电力科学研究院有限公司 二 一八年四月 3 近年来 由于电力煤炭供应市场的变化 煤炭的供应日 趋紧张 总体质量下滑 电厂要完全燃用符合锅炉燃烧要求 的设计煤种 煤质变得非常困难 由于不合理的掺配掺烧方 法引起的诸如炉膛垮焦 爆燃 灭火事件频发 为强化管理 降低事故发生概率 华电电力科学研究院有限公司编制本指 导意见 各发电公司可依据本文件内容结合机组实际制定或 改进掺配掺烧措施 并强化落实 提高发电机组安全性 同 时兼顾环保和经济指标 一 煤炭采购的基本原则 一 电厂应根据本厂实际情况 确定煤质参数 如低 位热值 挥发份 灰分 硫分等 的采购下限或上限 对于 易结焦的炉型 还应重点针对灰熔点设置采购下限 超过采 购下限或上限的原煤原则上不得采购进厂 二 燃煤采购要结合机组实际 对于可能造成机组严 重结焦 易爆燃 灭火风险大的原煤要谨慎采购 并提前与 运行部门沟通 做好掺混预案 三 要统筹考虑购煤成本 做到煤源的可靠性 煤源 稳定性 煤质波动等 煤种的价格 自然煤价格 运输费 用 运行成本 发电煤耗 环保运行成本 排污费 灰 渣运输费 厂用电 等几个方面的平衡 四 由于目前市场上部分原煤在进厂前已进行了混 掺 且大多是低挥发份无烟煤与少量烟煤的混煤 难燃难磨 且预混煤的性能评价更加复杂 会增大掺配掺烧难度 因此 原则上不得直接购买混煤 4 五 如果电厂购买了混煤 在不了解混合前煤质情况 下应慎重使用 应通过镜质组反射率测试确定混煤中不同煤 种的比例 二 建立燃煤数据库 一 根据燃料矿点分布及采购数量 建立燃煤煤质及 数量数据库 并依据煤的可磨性 干燥无灰基挥发份 低位 发热量 煤场大小 设置重点参数作为依据 划分为若干类 煤种 以便实行分区堆放 二 煤质数据至少应包括元素分析 工业分析 低位 发热量 可磨性系数 灰熔点 对于不同煤源来煤的灰成分 和灰熔点要有所掌握 对着火特性很差或燃烬特性很差的 煤 最好还要有着火温度和燃烬特性的数据 三 应当依托数据库建立掺配预案 对于每一种新进 燃煤都要与原有数据库中的预案相匹配 预案应结合煤质情 况估算运行成本并包括对设备安全性的影响 作为燃煤采购 的参考依据 四 为了更好的掌握拟配煤种的性质 以指导掺烧 具备条件的电厂可以对各类煤种进行镜质组反射率分析 确 定煤的种类 明确煤阶的差别 评估是否可以掺混 掺混后 的煤种可以进行燃烧特性曲线试验 DTGA TGA 曲线 可 以看出混合后的燃烧效果 表 1 煤质指标对锅炉运行性能的影响及推荐控制值 指标与机组运行的关系推荐控制值 干燥无灰基挥发分 Vdaf 保证燃烧稳定性或防止 爆炸 接近锅炉设计煤质 灰软化温 ST防止结渣ST c 150 煤的收到基水分 Mar保证锅炉带负荷能力以接近锅炉设计煤质 5 指标与机组运行的关系推荐控制值 收到基灰分 Aar 收到基发热量 Qar 及保证主辅机在最佳状 态下运行 全硫 St环保与安全指标 根据脱硫设备能力确定 并满足锅炉的安全运行 条件 哈氏可磨指数 HGI制粉出力接近或大于设计煤质 煤的冲刷磨损指数 Ke磨煤机磨损 钢球磨不限 中速磨小于 5 风扇磨小于 3 5 三 掺配掺烧技术措施 一 煤场储煤 1 煤场堆放应按划分的煤种实行严格分区堆放 不得将 不同种类的煤混放在一起 2 应选择合适的参数区分煤种 对于易结焦的锅炉要重 点关注灰熔点 对于燃烧稳定性差的锅炉重点关注挥发分 对于环保压力大的机组重点关注硫分等 3 煤场管理应及时向生产技术部 运行部提供各类煤质 的质量和数量 形成良好的采制化 掺配以及燃烧运行人员 之间的沟通协调机制 以便保证一定时期的混煤掺烧的方式 及掺烧比例的稳定 二 掺配方法 常用的配煤掺烧方法主要有四种 1 炉前掺混 炉内混烧 此种掺配方法指的是在进入原煤仓之前 通过各种手段 将各掺混煤种按一定比例混合 混配均匀的原煤在磨煤机中 一同被磨制成粉 该方法适用于可磨特性相近煤种的掺烧 上煤相对较容易 但需确保原煤掺混的均匀性 2 分磨磨制 炉内分烧 6 此种掺配方法指 不同磨煤机磨制不同种类的原煤 然 后分配到不同的燃烧器 即不同的燃烧器所燃用的煤种不 同 这种混合方式可根据锅炉的不同温度区域送入合适的煤 种 以改善锅炉的燃烧环境 例如 将不易结渣的煤送入易 结渣区域的燃烧器 减小炉膛结渣问题发生的可能 这种方 式不需要专门的混煤设施 但煤粉输入系统比燃用单一煤种 时复杂 3 分磨磨制 仓内掺混 炉内混烧 此种掺配方法综合了前面两种混煤掺烧方式的优点 应 用于中储式制粉系统 指不同磨煤机磨制不同原煤的合格成 粉进入同一粉仓混合后 再送入炉内燃烧 对于可磨性差异不大的煤 建议采用 炉前掺混 炉内 混烧 的配煤掺烧方式 对于可磨性差异较大的煤 建议采用 分磨磨制 炉内 掺烧 分磨磨制 仓内掺混 炉内混烧 的配煤掺烧方式 原则上不采用 炉前掺混 炉内混烧 的配煤掺烧方式 4 不同种煤间隔燃烧 除了上述掺混方法 还有一种掺烧方式是不同种煤间隔 燃烧 以上混煤方式是不同煤种的煤粉同时送入炉内 而这 种方式是将不同煤种的煤粉分时段送入 如 锅炉在燃用易 结渣煤时所结的渣 可利用烧高熔点煤令其自然脱落 间隔 混烧不需要另外添加混煤设施 同时可利用单一煤种燃烧时 的煤粉输入系统而无需进行系统改造 但它只能针对个别特 殊情况使用 而且两种煤的交替变换对锅炉和制粉系统的煤 7 种适应性提出更高的要求 表 2 入厂煤煤质特性对掺烧方式的适应性 入厂煤差异 预混 掺烧 分磨 掺烧 分磨 混烧 间断 掺烧 挥发分 发热量 灰软化温度相近 挥发分跨等级 或差异绝对值大于 15 发热量差异超 10 灰软化温度差异大 其中有低灰软 化温度煤 掺烧易爆炸煤和流动性差的煤 掺烧高水分煤 可磨性相差大 注 表示适应性好 表示基本适应 表示适应性差 表示不推荐 适用于中储式制粉系统 5 不管采取哪种混煤掺烧方式 都必须保证入炉煤质的 相对稳定和均匀性 避免由于煤质波动大造成的锅炉带不起 负荷 锅炉结焦严重 频繁灭火 甚至制粉系统爆炸等事故 的发生 要保证入炉煤质的相对稳定和均匀性 对煤场燃煤 的分区堆放 合理的输配煤 以及配煤掺烧管理有很高的要 求 这也是成功进行混煤掺烧的前提或基础 三 掺配的原则 1 锅炉对掺烧煤种的要求 掺烧入厂煤类别按照GB T5751规定划分 设计燃用无烟煤的锅炉宜采用无烟煤 贫煤作为掺烧 煤 也可掺烧部分烟煤 不宜以褐煤作为掺烧煤 设计燃用贫煤的锅炉宜采用贫煤 无烟煤 烟煤作为掺 烧煤 不宜以褐煤作为掺烧煤 设计燃用烟煤的锅炉宜采用烟煤 贫煤 褐煤作为掺烧 煤 不宜以无烟煤作为掺烧煤 8 设计燃用褐煤的锅炉宜采用褐煤 烟煤煤作为掺烧煤 不宜以无烟煤 贫煤作为掺烧煤 2 基本要求 入炉混煤灰分应满足除渣系统 除尘系统能力的要求 入炉混煤水分应满足制粉系统干燥能力的要求 入炉混煤可磨性指数HGI应满足制粉系统制粉处理的要 求 入炉混煤发热量应满足制粉系统制粉出力 锅炉带负荷 能力的要求 入炉混煤含硫量应满足脱硫系统能力的要求 3 入炉混煤要进行初步计算后编制掺配方案 对于入炉 混煤煤质指标可按下表进行计算 对于不可理论计算或计算 可靠性差的煤质参数若可能严重影响设备安全性 应进行试 验测试确定 表 3 入炉混煤煤质指标的计算 计算可靠性指标计算方法或趋势 较好 水分M 灰分A 发热量Q 挥发分V 硫S 氮N 碳C 氢H 氧O 单样参数按质量比例加 权平均 灰成分 单样参数按灰分质量比 例加权平均 一般 哈氏可磨指数HGI 单样参数按质量比例加 权平均 1 灰熔点 单样参数按灰分质量比 例加权平均 较差 着火温度 通常混煤介于各单一煤 种之间 燃尽性能 各单一煤种性能差别过 大时 由于易燃煤种 抢 风 使难燃煤种燃尽更 加困难 导致混煤燃尽性 能急剧下降 9 计算可靠性指标计算方法或趋势 结渣性能 由于各煤灰成分不同 一 旦形成共熔体 混煤的结 渣性可能高于所有单一 煤种 原煤磨损指数 自燃特 性 流动特性 介于各单一煤种之间 原 煤磨损 自燃特性一般偏 向严重的煤种 流动性则 偏向流动性差的煤种 飞灰比电阻介于各单一煤种之间 煤粉爆炸特性 沾污特 性 煤的腐蚀特性 介于各单一煤种之间 爆 炸特性偏向严重煤种 4 掺烧过程中宜进行燃烧试验 特别是当不同入厂煤挥 发分 Vdaf 绝对值相差大于 15 时 应进行燃烧试验 5 煤源有重大变化及煤质有重大偏差 或大跨度混煤 或机组存在燃烧经济及安全问题的 建议开展现场混煤掺烧 优化试验 6 对于新进燃煤的掺混方案应按照比例从小到大的原 则执行 有条件的情况下 初步确定掺混方案后 可通过实 验室试验进一步验证最佳掺烧率 再进行现场调整试验 现 场掺烧试验应在锅炉额定负荷或常用负荷下经过 168h 考核 试验 7 配煤方案要因设备而异 因煤而异 不同设备考虑的重点不同 比如 四角切圆燃烧方式 灰熔融性温度是其考虑的重点之一 而前后墙对冲燃烧方式 硫分是其考虑的重点之一 W火焰锅炉如何保证燃烧稳定性 和结焦问题都要重点关注 不同的煤种考虑的重点不同 比如 高水分煤主要考虑 磨煤机的干燥出力 高灰分煤主要考虑锅炉出力 贫瘦煤主 要考虑燃烧稳定性及燃尽程度 10 四 调整方式 1 对于实行 炉内混烧 的锅炉 混煤的着火特性须按 照易燃煤种考虑 应注意二次风的配风方式 及时补充氧量 以免由于高挥发份煤的强烈燃烧 而使低挥发份煤种着火缺 氧 而造成着火延迟而影响燃烬 混煤的燃尽特性趋近于难 燃尽煤种 煤粉细度和过量空气系数的调整要有所倾向 2 对于实行 分磨磨制 炉内掺烧 的锅炉 对磨煤机 出口风温 一次风温的选择 煤粉细度的调整应按磨煤机对 应煤种进行控制 并根据燃烧器对应的煤质选取合理的一次 风速 二次风配风方式 同时应保证燃用不同煤种燃烧器的 交叉均匀投运 以确保对难着火煤种的火焰支持 避免局部 不接火 局部灭火而导致全炉膛灭火的发生 3 对于实行 分磨磨制 炉内掺烧 的锅炉 不同煤种 与燃烧器位置的选择对锅炉运行有较大影响 应通过试验确 定 在锅炉启动的低负荷过程中 为了提高燃烬度 防止尾 部再燃烧 应首先启动磨制 好煤 的制粉系统 待负荷提 高后 再启动磨制 差煤 的制粉系统 4 掺烧时应注意炉膛内贴壁气氛 并进行必要的测试和 调整 防止高温腐蚀与结渣 5 对于运行中发现的问题 应及时沟通和反馈 以便进 一步优化混煤方案和改进调整措施 五 特殊安全风险的防范 1 防止锅炉结焦的措施 1 燃煤的混合掺烧 11 煤灰中的熔点低是锅炉结焦的主要原因 在具有易结焦 特性的燃料中掺入一定比例的高灰熔点煤种 是避免锅炉结 焦或降低结焦水平的最好办法 一方面混掺后锅炉受热面灰 渣沉积量下降 另一方面高熔点固态灰对受热面有一定的冲 刷作用也会使沉积量降低 2 降低低灰熔点煤燃烧区域的温度水平 控制炉膛温度水平能有效的减少锅炉结焦 试验标煤结 焦率随着炉内温度升高呈指数升高 当炉内温度下降50 时 结焦率约降低5倍 一般通过加大过量空气系数 采用均等 配风以及采用合理的燃烧器运行方式 来防止局部热负荷过 高及降低锅炉出口烟温 必要时也可以采取降负荷运行的方 式 3 采用合适的煤粉细度 煤粉颗粒较大时具有的动量更大 在惯性作用下会直接 冲刷受热面 再则 颗粒较大的煤粉燃烧后的温度较细粉高 所以熔化比例高 冲墙后更容易引起结焦 但是 煤粉太细 也会带来电耗的增加 制粉系统的出力下降 因此可以根据 结焦情况合理调整煤粉细度 4 适当调整一次风速 适当调整一次风速可以减轻燃烧器附近的结焦 提高一 次风速可以推迟煤粉的着火 可以使增加着火点与燃烧器的 距离 避免燃烧器喷口附近结焦 提高一次风速还可以增加 一次风射流的刚性减少偏转 避免一次风直接冲刷水冷壁壁 面而产生结焦 12 5 确定最佳的锅炉吹灰间隔 锅炉进行定期吹灰是避免结焦加剧的重要手段 在结焦 初期 由于烧结强度较低 更容易清除 所以应根据情况确 定最佳的吹灰时间间隔 6 对冷灰斗斜坡角度小于或等于 50 的锅炉 最下 层燃烧器不宜燃用易结渣煤 2 掺烧劣质时强化锅炉稳燃能力的运行措施 1 严格控制煤粉细度 在掺烧劣质煤时 为强化煤粉的着火能力 运行中应严 格控制煤粉细度 防止煤粉细度过大造成的着火难度增加 从而出现燃烧不稳的现象 2 提高一次风温度 在燃用掺烧劣质煤的混煤时 只有煤粉温度较高时 才 能有利于煤粉着火 因此 在运行中应尽量控制一次风温度 在较高水平 3 加强锅炉吹灰管理 由于劣质煤的灰分大 混煤燃烧时烟气中灰分必然大 增 为防止锅炉塌灰 堵灰或积灰结焦 应及时调整锅炉吹 灰次数 吹灰时间和吹灰部位 防止锅炉因结焦结渣造成受 热面超温 形成恶性循环 4 优化吹灰控制 某些电厂锅炉吹灰控制仅有对吹逻辑 无单吹逻辑 对 于此类锅炉吹灰控制建议增加单吹逻辑程控 对于结焦较重 的锅炉吹灰时避免对吹造成的较大扰动而一次性掉大焦造 13 成灭火 5 合理控制一次风量 风速 适当增加二次风量 一次风量和一次风速的大小对混煤的着火影响较大 二 次风量对混煤的燃烧及燃烬起到重要作用 当一次风量和一 次风速较大时 炉膛温度会相应降低 增加煤粉的着火热 使煤粉着火困难 因此在掺烧劣质煤时应适当降低一次风量 和风速 同时适当增大二次风量 使风速提高 穿透性强 改变炉膛的缺氧状态 提高燃烧效果 改善燃烧状态 降低 底渣含碳量 3 防范爆炸及爆燃 1 煤质对制粉系统爆炸的影响 制粉系统的爆炸与煤质的关系很大 特别是煤的挥发分 的高低对制粉系统的爆炸起着决定性的作用 煤的挥发分越 高 制粉过程中可燃性气体析出的越多 越易发生爆炸 对于高挥发份的煤 煤中水分越大时流动粘度就越大 容易积煤或积粉 更容易产生爆炸 2 气粉混合物温度对爆炸的影响 在制粉系统运行过程中气粉混合物越高 制粉系统发生 爆炸的几率就会越高 3 煤质中 Vdaf 含量不仅能改变煤粉的爆炸特性 改 变爆炸压力和爆炸强度 而且能使煤粉粉尘的爆炸下限明 显下降 爆炸的范围加宽 即越容易爆 同时它所需要的最 低 最小点燃能下降 因此在掺烧烟煤 褐煤时制粉系统发 生爆炸可能性较大 对于跨煤种掺烧的锅炉应严格控制燃煤 14 掺烧量 同时为防止高挥发分燃煤因水分大堆积