褐煤燃烧制粉系统比选专题报告.doc

乌拉盖电厂2600MW空冷发电机组工程可行性研究专题报告褐煤燃烧制粉系统比选专题报告2005年1月 呼和浩特批准：审核：校核：编写：目 录1概述2煤质资料及分析3. 风扇磨煤机制粉系统和中速磨煤机制粉系统方案比较4. 风扇磨煤机直吹式制粉系统方案5中速磨煤机直吹式制粉系统方案6风扇磨煤机制粉系统和中速磨煤机制粉系统方案经济性比较7结论1 概述乌拉盖电厂2600MW空冷发电机组工程位于内蒙古自治区锡林郭勒盟东北部的乌拉盖综合经济开发区境内。电厂规划容量为6600MW，本期2600MW机组，配国产化亚临界空冷燃煤机组。 乌拉盖电厂工程燃用乌拉盖矿褐煤。我国的褐煤资源丰富,已探明的储量近1098亿吨 ,同时由于本工程煤全水份高达34.6%左右,故对我国未来燃褐煤电厂的示范性十分重要。因此本期工程锅炉制粉系统的优化及主要设备的选型也十分必要。本报告就本期工程特点及燃煤特性制粉系统优化及主要设备-磨煤机的选择进行论证。 2 煤质资料及分析 制粉系统优化必须首先研究工程的燃煤特性，对所建议的制粉系统提出特殊的要求（如采用的系统.系统配置等）、然后根据以上确定所需的磨煤机台数及布置，以选择较优秀的制粉系统及磨煤机配置。 乌拉盖电厂工程按业主提供的煤种，电厂本期工程年燃煤量约为406万吨。根据业主委托机械工业哈尔滨火电设备性能检测中心做出的化验报告，确定煤质分析如下：项 目符号单位设计煤种元素分析收到基碳Car%42.00收到基氢Har%3.33收到基氧Oar%10.78收到基氮Nar%1.02收到基全硫St,ar%0.19工业分析收到基灰分Aar%8.08收到基水分Mt%34.6空气干燥基水分Mad%4.65干燥无灰基挥发分Vdaf%48.32收到基低发热量Qnet,arKJ/Kg15780Kcal/kg3774磨损指数Ke-0.74哈氏可磨性指数HGI-52灰 熔 点变形温度DT0C1230软化温度ST0C1260熔化温度FT0C1320灰 成 分二氧化硅SiO2%63.22三氧化二铝Al2O3%9.60三氧化二铁Fe2O3%8.15氧化钙CaO%9.29氧化镁MgO%2.39氧化钾K2O%0.52氧化钠Na2O%0.43三氧化硫SO3%3.82二氧化钛TiO2%0.63二氧化锰MnO2%0.30其他%1.65 分析上述煤质分析数据可以得出如下结论:1) 根据乌拉盖电厂设计煤种为褐煤、收到基水份为34.6%、挥发份在48.32%及哈氏可磨性指数等分析,属于高水份、高挥发份和低可磨性、中等发热值，易着火、低磷低硫优质褐煤。2) 乌拉盖电厂工程设计煤质磨损指数0.74,属磨损性不强煤质。3) 从灰熔点看，无论设计煤种属于结渣性煤。3. 风扇磨煤机制粉系统和中速磨煤机制粉系统方案比较 根据火电厂设计技术规程（DL5000-2000）和业主给定的煤质，制粉系统主要是选择了风扇磨直吹式制粉系统和中速磨直吹式制粉系统进行比较优化。采用风扇磨煤机和中速磨煤机制粉系统均是可行的,但也都有一些问题。 火电厂设计技术规程（DL5000-2000）中8.2.1条规定:对于大容量机组,在煤种适宜时,宜优先选用中速磨煤机;燃用高水份、磨损性不强的褐煤时，宜选用风扇磨煤机；对于风扇磨制粉系统方案，在条文说明中说明了“磨损性不强的褐煤”，指磨损指数1.5,包括高水粉的软褐煤及高灰份的硬褐煤;本工程Ke为0.74，满足解释条文说明中的磨损指数1.5的要求,因此采用风扇磨煤机可能磨损较小。同时煤的灰份含量、灰份中所含的石英、硅酸盐和硫化铁的总量决定了煤的磨损性能，本工程煤的灰份含量小，发热量相对较高，故折算灰份量较小，所以整体的磨损性能不大。我国东北现运行的燃烧褐煤电厂与本工程业主提供煤质中主要磨损指数和与磨损有关的元素列表对比如下:项目乌拉盖电厂双辽电厂（霍林河煤）伊敏电厂元宝山发电厂2、3号炉现用煤煤磨损指数0.74无磨损指数无磨损指数3.57灰份8.08%28.88%32.88%19%25.6%30%Fe2O38.15%12.11%12.7%8.2%9.2%SiO263.2261.81%54.6%59.9%64.6%由列表可以看出，双辽电厂、伊敏电厂的灰份都比本工程大得多。元宝山电厂3号炉燃用煤磨损指数3.57, 要比正蓝电厂大得多，现该厂2号炉、3号炉均燃用该煤种，2号炉风扇磨煤机打击板寿命10001100小时，据磨煤机制造厂沈重和长春发电设备总厂专家介绍，德国公司设计的元宝山S70风扇磨煤机设计和制造有一定问题，由于磨煤机内流场设计不当，径向磨损较大，中期后通风量下降较大，制造厂建议对分离器通流部分改造，以改变现在的流场不畅的问题。而双辽发电厂风扇磨煤机运行情况较好,打击板可运行达1900小时左右。根据以上分析结果，本工程业主提供煤质属于比较好的褐煤。根据上述几个电厂的运行经验，估计乌拉盖电厂打击板寿命2500小时应该是可能的。由于风扇磨的缺点是易损件的寿命较低，需经常更换叶轮，故检修工作较为频繁，其检修采用全液压万向转动的风扇磨叶轮检修车进行检修,设置锅炉四周的检修通道,由检修车拆除叶轮并运送到两炉中间后部的检修间进行检修。中速磨正压直吹式制粉系统具有调节性能好、系统比较简单、运行方便、维护工作量小等特点。2000版火规条文说明中指出：“煤种适宜“系指冲刷磨损指数Ke30%时，如选择中速磨制粉系统，必须试磨。长春厂表示对于本工程的煤质，中速磨方案仅限于在理论上进行可行性分析，存在风险性。同为北方联合电力在内蒙古自治区锡林郭勒盟投资建设的内蒙古上都电厂工程，设计煤种的收到基水分为29.5%。在工程初期也是经过反复的比较论证，并委托国电热工研究所进行半工业性燃烧及磨煤机选型试验。最终采用了上海重型机器厂有限公司引进技术的 HP1103磨煤机7+1的方案。由于该工程还未投产运行，实际运行时干燥出力能否达到还是未知数。我们也就本工程现阶段业主提供的煤质资料联系上重厂，他们通过选型计算后表示HP1103磨煤机7+1的方案无法满足，需要选用用于1000MW机组的HP1163磨煤机7+1的方案,具体计算结果见下表：HP1163磨煤机选型及热力计算表序号项 目单位设计煤种锅炉燃煤量(BMCR)t/h368.32哈氏可磨度523全水分34.64煤粉细度90355磨煤机型号、台数HP1163型，共台磨煤机运行台数台磨煤机基本出力t/h102.1(HGI=55,200目筛通过率70%,即9023%)8磨煤机要求出力(BMCR)t/h52.69磨煤机最大计算研磨出力(考虑磨损)t/h9210磨煤机保证出力(干燥出力)t/h5711磨煤机最小出力t/h25.512裕量(BMCR,干燥出力)%11513磨煤机最大通风量t/h153.114磨煤机最小通风量t/h107.215磨煤机额定通风量(BMCR)t/h137.816磨煤机密封风量t/h5.0917磨煤机密封风压(比一次风高的压差值)KPa2.018磨煤机出口一次风量(包括密封风量)t/h142.919磨煤机出口温度6620磨煤机入口温度(BMCR)39021风煤比(入磨一次风入磨煤)Kg/Kg2.6622通风阻力(BMCR包括煤粉分配器)KPa3.723磨煤机最大阻力KPa4.524磨煤机功率KW850在计算同时我们发现：当采用8台HP1163磨煤机，7台运行时，设计煤种最大负荷时，一次风温为390C，制粉系统干燥出力裕度较小，如果水份稍微有变化，超出设计情况，就容易出现干燥出力不足。并且由于通风量较大，通风阻力增加，不是在磨煤机正常运行情况下，运行电耗也将大大增加。5.4中速磨冷一次风直吹式制粉系统特点锅炉采用双烟道“”型布置，并采用方形截面的大炉膛,并保证上排燃烧器到屏底足够的高度,采用8台HP1163中速磨煤机,7台运行,1台备用,锅炉采用8层燃烧器,每台磨煤机出口4根煤粉管道带四角各一层燃烧器.为了保证褐煤的干燥需要，每台炉采用顺列式2台三分仓双密封空气预热器分别加热一、二次风，用于作干燥剂的一次风温最高可达400C。锅炉采用除氧(皮带)间锅炉房+侧煤仓间电除尘器吸风机布置，每台炉布置在锅炉两侧的侧煤仓间布置8台中速磨煤机，每台磨煤机由对应的煤斗和给煤机给煤。6.风扇磨煤机制粉系统和中速磨煤机制粉系统方案经济性比较根据以上2种制粉系统磨煤机计算选型结果,对风扇磨煤机和中速磨煤机制粉系统两个方案设备及管道投资费、年维护费、主厂房容积、年厂用电率综合列表如下： 风扇磨制粉系统和中速磨制粉系统方案综合经济比较(2台炉)序号项 目中速磨制粉系统风扇磨制粉系统1设备及管道投资费+375.38万元基础价格2年维护费基础价格+49万元3主厂房容积基础价格+400万元4年厂用电率折标煤价格+196.914万元基础价格5总计年运行费增加196.914万元设备及主厂房投资增加400-375.38=24.62万元，年维护费增加49万元两台机组风扇磨制粉系统比中速磨制粉系统方案投资多增加24.62万元，相差很少；但风扇磨制粉系统比中速磨制粉系统方案年运行维护费用降低196.914-49=147.914万元。从总体看，风扇磨制粉系统要比中速磨制粉系统方案经济性要好。7.结论根据现阶段业主给定的本工程的煤质资料，采用风扇磨煤机制粉系统是可靠的，若采用中速磨煤机制粉系统则存在风险。对8台风扇磨煤机与8台HP1163中速磨煤机的经济比较结果，风扇磨方案投资略高于中速磨方案24.62万元；运行维护费用中速磨方案比风扇磨方案高147.914万元，风扇磨方案好于中速磨方案。根据上面章节的介绍，业主给定的煤质设计煤质表面水份为19.6%,宜选用风扇磨煤机,它的干燥能力是最强的,并有较灵活的调节能力。且本工程给定煤质磨损指数0.74，满足磨损指数1.5的要求，使叶轮和打击板磨损相对较弱，使得风扇磨煤机金属磨损量大，检修频繁的主要缺点不太突出；而当选择中速磨制粉系统时，由于本工程给定煤质水份较高，特别是冬季和雨季磨煤机干燥出力可能受到一定的限制，而影响整个机组出力。因此我们倾向于风扇磨制粉系统方案。关于磨煤机制造业绩问题：目前国产风扇磨煤机配最大的燃煤锅炉机组为300MW。而在600MW发电机组上还没有国产配套业绩。长春发电设备厂推荐采用德国Babcock公司的NV80型风扇磨煤机。该磨煤机在德国目前有20台500MW