褐煤燃燒制粉系統(tǒng)比選專題報告.doc

烏拉蓋電廠2600MW空冷發(fā)電機組工程可行性研究專題報告褐煤燃燒制粉系統(tǒng)比選專題報告2005年1月 呼和浩特批準：審核：校核：編寫：目 錄1概述2煤質資料及分析3. 風扇磨煤機制粉系統(tǒng)和中速磨煤機制粉系統(tǒng)方案比較4. 風扇磨煤機直吹式制粉系統(tǒng)方案5中速磨煤機直吹式制粉系統(tǒng)方案6風扇磨煤機制粉系統(tǒng)和中速磨煤機制粉系統(tǒng)方案經(jīng)濟性比較7結論1 概述烏拉蓋電廠2600MW空冷發(fā)電機組工程位于內蒙古自治區(qū)錫林郭勒盟東北部的烏拉蓋綜合經(jīng)濟開發(fā)區(qū)境內。電廠規(guī)劃容量為6600MW，本期2600MW機組，配國產(chǎn)化亞臨界空冷燃煤機組。 烏拉蓋電廠工程燃用烏拉蓋礦褐煤。我國的褐煤資源豐富,已探明的儲量近1098億噸 ,同時由于本工程煤全水份高達34.6%左右,故對我國未來燃褐煤電廠的示范性十分重要。因此本期工程鍋爐制粉系統(tǒng)的優(yōu)化及主要設備的選型也十分必要。本報告就本期工程特點及燃煤特性制粉系統(tǒng)優(yōu)化及主要設備-磨煤機的選擇進行論證。 2 煤質資料及分析 制粉系統(tǒng)優(yōu)化必須首先研究工程的燃煤特性，對所建議的制粉系統(tǒng)提出特殊的要求（如采用的系統(tǒng).系統(tǒng)配置等）、然后根據(jù)以上確定所需的磨煤機臺數(shù)及布置，以選擇較優(yōu)秀的制粉系統(tǒng)及磨煤機配置。 烏拉蓋電廠工程按業(yè)主提供的煤種，電廠本期工程年燃煤量約為406萬噸。根據(jù)業(yè)主委托機械工業(yè)哈爾濱火電設備性能檢測中心做出的化驗報告，確定煤質分析如下：項 目符號單位設計煤種元素分析收到基碳Car%42.00收到基氫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工業(yè)分析收到基灰分Aar%8.08收到基水分Mt%34.6空氣干燥基水分Mad%4.65干燥無灰基揮發(fā)分Vdaf%48.32收到基低發(fā)熱量Qnet,arKJ/Kg15780Kcal/kg3774磨損指數(shù)Ke-0.74哈氏可磨性指數(shù)HGI-52灰 熔 點變形溫度DT0C1230軟化溫度ST0C1260熔化溫度FT0C1320灰 成 分二氧化硅SiO2%63.22三氧化二鋁Al2O3%9.60三氧化二鐵Fe2O3%8.15氧化鈣CaO%9.29氧化鎂MgO%2.39氧化鉀K2O%0.52氧化鈉Na2O%0.43三氧化硫SO3%3.82二氧化鈦TiO2%0.63二氧化錳MnO2%0.30其他%1.65 分析上述煤質分析數(shù)據(jù)可以得出如下結論:1) 根據(jù)烏拉蓋電廠設計煤種為褐煤、收到基水份為34.6%、揮發(fā)份在48.32%及哈氏可磨性指數(shù)等分析,屬于高水份、高揮發(fā)份和低可磨性、中等發(fā)熱值，易著火、低磷低硫優(yōu)質褐煤。2) 烏拉蓋電廠工程設計煤質磨損指數(shù)0.74,屬磨損性不強煤質。3) 從灰熔點看，無論設計煤種屬于結渣性煤。3. 風扇磨煤機制粉系統(tǒng)和中速磨煤機制粉系統(tǒng)方案比較 根據(jù)火電廠設計技術規(guī)程（DL5000-2000）和業(yè)主給定的煤質，制粉系統(tǒng)主要是選擇了風扇磨直吹式制粉系統(tǒng)和中速磨直吹式制粉系統(tǒng)進行比較優(yōu)化。采用風扇磨煤機和中速磨煤機制粉系統(tǒng)均是可行的,但也都有一些問題。 火電廠設計技術規(guī)程（DL5000-2000）中8.2.1條規(guī)定:對于大容量機組,在煤種適宜時,宜優(yōu)先選用中速磨煤機;燃用高水份、磨損性不強的褐煤時，宜選用風扇磨煤機；對于風扇磨制粉系統(tǒng)方案，在條文說明中說明了“磨損性不強的褐煤”，指磨損指數(shù)1.5,包括高水粉的軟褐煤及高灰份的硬褐煤;本工程Ke為0.74，滿足解釋條文說明中的磨損指數(shù)1.5的要求,因此采用風扇磨煤機可能磨損較小。同時煤的灰份含量、灰份中所含的石英、硅酸鹽和硫化鐵的總量決定了煤的磨損性能，本工程煤的灰份含量小，發(fā)熱量相對較高，故折算灰份量較小，所以整體的磨損性能不大。我國東北現(xiàn)運行的燃燒褐煤電廠與本工程業(yè)主提供煤質中主要磨損指數(shù)和與磨損有關的元素列表對比如下:項目烏拉蓋電廠雙遼電廠（霍林河煤）伊敏電廠元寶山發(fā)電廠2、3號爐現(xiàn)用煤煤磨損指數(shù)0.74無磨損指數(shù)無磨損指數(shù)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，雙遼電廠、伊敏電廠的灰份都比本工程大得多。元寶山電廠3號爐燃用煤磨損指數(shù)3.57, 要比正藍電廠大得多，現(xiàn)該廠2號爐、3號爐均燃用該煤種，2號爐風扇磨煤機打擊板壽命10001100小時，據(jù)磨煤機制造廠沈重和長春發(fā)電設備總廠專家介紹，德國公司設計的元寶山S70風扇磨煤機設計和制造有一定問題，由于磨煤機內流場設計不當，徑向磨損較大，中期后通風量下降較大，制造廠建議對分離器通流部分改造，以改變現(xiàn)在的流場不暢的問題。而雙遼發(fā)電廠風扇磨煤機運行情況較好,打擊板可運行達1900小時左右。根據(jù)以上分析結果，本工程業(yè)主提供煤質屬于比較好的褐煤。根據(jù)上述幾個電廠的運行經(jīng)驗，估計烏拉蓋電廠打擊板壽命2500小時應該是可能的。由于風扇磨的缺點是易損件的壽命較低，需經(jīng)常更換葉輪，故檢修工作較為頻繁，其檢修采用全液壓萬向轉動的風扇磨葉輪檢修車進行檢修,設置鍋爐四周的檢修通道,由檢修車拆除葉輪并運送到兩爐中間后部的檢修間進行檢修。中速磨正壓直吹式制粉系統(tǒng)具有調節(jié)性能好、系統(tǒng)比較簡單、運行方便、維護工作量小等特點。2000版火規(guī)條文說明中指出：“煤種適宜“系指沖刷磨損指數(shù)Ke30%時，如選擇中速磨制粉系統(tǒng)，必須試磨。長春廠表示對于本工程的煤質，中速磨方案僅限于在理論上進行可行性分析，存在風險性。同為北方聯(lián)合電力在內蒙古自治區(qū)錫林郭勒盟投資建設的內蒙古上都電廠工程，設計煤種的收到基水分為29.5%。在工程初期也是經(jīng)過反復的比較論證，并委托國電熱工研究所進行半工業(yè)性燃燒及磨煤機選型試驗。最終采用了上海重型機器廠有限公司引進技術的 HP1103磨煤機7+1的方案。由于該工程還未投產(chǎn)運行，實際運行時干燥出力能否達到還是未知數(shù)。我們也就本工程現(xiàn)階段業(yè)主提供的煤質資料聯(lián)系上重廠，他們通過選型計算后表示HP1103磨煤機7+1的方案無法滿足，需要選用用于1000MW機組的HP1163磨煤機7+1的方案,具體計算結果見下表：HP1163磨煤機選型及熱力計算表序號項 目單位設計煤種鍋爐燃煤量(BMCR)t/h368.32哈氏可磨度523全水分34.64煤粉細度90355磨煤機型號、臺數(shù)HP1163型，共臺磨煤機運行臺數(shù)臺磨煤機基本出力t/h102.1(HGI=55,200目篩通過率70%,即9023%)8磨煤機要求出力(BMCR)t/h52.69磨煤機最大計算研磨出力(考慮磨損)t/h9210磨煤機保證出力(干燥出力)t/h5711磨煤機最小出力t/h25.512裕量(BMCR,干燥出力)%11513磨煤機最大通風量t/h153.114磨煤機最小通風量t/h107.215磨煤機額定通風量(BMCR)t/h137.816磨煤機密封風量t/h5.0917磨煤機密封風壓(比一次風高的壓差值)KPa2.018磨煤機出口一次風量(包括密封風量)t/h142.919磨煤機出口溫度6620磨煤機入口溫度(BMCR)39021風煤比(入磨一次風入磨煤)Kg/Kg2.6622通風阻力(BMCR包括煤粉分配器)KPa3.723磨煤機最大阻力KPa4.524磨煤機功率KW850在計算同時我們發(fā)現(xiàn)：當采用8臺HP1163磨煤機，7臺運行時，設計煤種最大負荷時，一次風溫為390C，制粉系統(tǒng)干燥出力裕度較小，如果水份稍微有變化，超出設計情況，就容易出現(xiàn)干燥出力不足。并且由于通風量較大，通風阻力增加，不是在磨煤機正常運行情況下，運行電耗也將大大增加。5.4中速磨冷一次風直吹式制粉系統(tǒng)特點鍋爐采用雙煙道“”型布置，并采用方形截面的大爐膛,并保證上排燃燒器到屏底足夠的高度,采用8臺HP1163中速磨煤機,7臺運行,1臺備用,鍋爐采用8層燃燒器,每臺磨煤機出口4根煤粉管道帶四角各一層燃燒器.為了保證褐煤的干燥需要，每臺爐采用順列式2臺三分倉雙密封空氣預熱器分別加熱一、二次風，用于作干燥劑的一次風溫最高可達400C。鍋爐采用除氧(皮帶)間鍋爐房+側煤倉間電除塵器吸風機布置，每臺爐布置在鍋爐兩側的側煤倉間布置8臺中速磨煤機，每臺磨煤機由對應的煤斗和給煤機給煤。6.風扇磨煤機制粉系統(tǒng)和中速磨煤機制粉系統(tǒng)方案經(jīng)濟性比較根據(jù)以上2種制粉系統(tǒng)磨煤機計算選型結果,對風扇磨煤機和中速磨煤機制粉系統(tǒng)兩個方案設備及管道投資費、年維護費、主廠房容積、年廠用電率綜合列表如下： 風扇磨制粉系統(tǒng)和中速磨制粉系統(tǒng)方案綜合經(jīng)濟比較(2臺爐)序號項 目中速磨制粉系統(tǒng)風扇磨制粉系統(tǒng)1設備及管道投資費+375.38萬元基礎價格2年維護費基礎價格+49萬元3主廠房容積基礎價格+400萬元4年廠用電率折標煤價格+196.914萬元基礎價格5總計年運行費增加196.914萬元設備及主廠房投資增加400-375.38=24.62萬元，年維護費增加49萬元兩臺機組風扇磨制粉系統(tǒng)比中速磨制粉系統(tǒng)方案投資多增加24.62萬元，相差很少；但風扇磨制粉系統(tǒng)比中速磨制粉系統(tǒng)方案年運行維護費用降低196.914-49=147.914萬元。從總體看，風扇磨制粉系統(tǒng)要比中速磨制粉系統(tǒng)方案經(jīng)濟性要好。7.結論根據(jù)現(xiàn)階段業(yè)主給定的本工程的煤質資料，采用風扇磨煤機制粉系統(tǒng)是可靠的，若采用中速磨煤機制粉系統(tǒng)則存在風險。對8臺風扇磨煤機與8臺HP1163中速磨煤機的經(jīng)濟比較結果，風扇磨方案投資略高于中速磨方案24.62萬元；運行維護費用中速磨方案比風扇磨方案高147.914萬元，風扇磨方案好于中速磨方案。根據(jù)上面章節(jié)的介紹，業(yè)主給定的煤質設計煤質表面水份為19.6%,宜選用風扇磨煤機,它的干燥能力是最強的,并有較靈活的調節(jié)能力。且本工程給定煤質磨損指數(shù)0.74，滿足磨損指數(shù)1.5的要求，使葉輪和打擊板磨損相對較弱，使得風扇磨煤機金屬磨損量大，檢修頻繁的主要缺點不太突出；而當選擇中速磨制粉系統(tǒng)時，由于本工程給定煤質水份較高，特別是冬季和雨季磨煤機干燥出力可能受到一定的限制，而影響整個機組出力。因此我們傾向于風扇磨制粉系統(tǒng)方案。關于磨煤機制造業(yè)績問題：目前國產(chǎn)風扇磨煤機配最大的燃煤鍋爐機組為300MW。而在600MW發(fā)電機組上還沒有國產(chǎn)配套業(yè)績。長春發(fā)電設備廠推薦采用德國Babcock公司的NV80型風扇磨煤機。該磨煤機在德國目前有20臺500MW