MW鍋爐摻燒劣質(zhì)煤的比例及配風方式分析

1、2021-12-291 330MW鍋爐摻燒劣質(zhì)煤的比例及配風方式分析2021-12-292引言 隨著國內(nèi)煤炭市場的不斷開放，煤炭市場競爭愈發(fā)激烈，各火力發(fā)電廠的發(fā)電成本高低已經(jīng)成為火電廠在電力市場競爭中求得生存和發(fā)展的決定因素。同時，隨著國內(nèi)電力市場節(jié)能調(diào)度運行的大力開展，為了降低成本，節(jié)能增效，取得更大的經(jīng)濟效益。 目前大多數(shù)火力發(fā)電企業(yè)正在積極拓展多種煤炭供應(yīng)渠道，以便用最低的發(fā)電成本參與市場競爭。電廠來煤渠道的多樣性和煤炭價格的多樣性，必然導致鍋爐燃用煤質(zhì)變化大，嚴重偏離鍋爐設(shè)計值，給鍋爐燃燒、機組出力以及電廠經(jīng)濟性運行帶來許多不利影響。 近年來，南京華潤熱電有限公司在劣質(zhì)煤摻燒方 面做

2、了很多摸索和實踐工作，通過對摻燒數(shù)據(jù)分析，進行經(jīng)驗總結(jié)，為燃煤電廠鍋爐配煤和煤摻燒的工作提供一些參考。2021-12-293設(shè)備簡介 南京華潤熱電有限公司2330MW機組工程#3與#4鍋爐為亞臨界壓力一次再熱控制循環(huán)鍋爐，型號為SG-1036/17.50-M871，采用中速磨直吹式制粉系統(tǒng)、單爐膛倒U型露天布置、四角切向燃燒，爐膛面積為1402212330mm，寬深比1.14:1，后煙井深度為8550mm，鍋爐爐頂采用全密封結(jié)構(gòu)，并設(shè)大罩殼，爐膛采用密式水冷壁，爐底密封采用水封結(jié)構(gòu)，擺動噴嘴調(diào)溫，平衡通風，全鋼架懸吊結(jié)構(gòu)，固態(tài)排渣，燃用具有中等結(jié)渣性的煙煤。每角燃燒器噴嘴擺動是通過主控制桿由電

3、動裝置驅(qū)動，燃燒器噴嘴能上下擺動2030。額定工況下主要設(shè)計參數(shù)，見表1所示；燃料特性，見表2所示。 2021-12-294相關(guān)參數(shù) 表2 燃料特性項目單位設(shè)計煤種校核煤種校核煤種2收到基碳分%54.7261.8851.26收到基氫分%3.423.43.08收到基氧分%5.4310.785.05收到基氮分%0.830.80.79收到基硫分%0.770.440.57收到基水分%7.113.68.2收到基灰分%27.739.131.05收到基揮發(fā)分%20.6826.3417.14收到基燃料低位發(fā)熱量kJ/kg21210.023470.019830.0可磨性系數(shù)/79.054.071.0變形溫度12

4、90.01100.01280.0軟化溫度1500.01140.01500.0流動溫度1500.01220.01500.0項目單位B-MCR工況值B-CL工況值主蒸汽流量t/h1036.0891.6主蒸汽溫度541.0541.0主蒸汽壓力MPa17.4717.24再熱蒸汽入口壓力MPa3.733.23再熱蒸汽出口壓力MPa3.533.07再熱蒸汽入口溫度321.1307.0再熱蒸汽出口溫度541.0541.0再熱蒸汽流量t/h854.2742.3給水溫度281.0271.3計算熱效率%92.892.8修正前排煙溫度133.9130.0修正后排煙溫度127.8123.9 表1 額定工況下主要設(shè)計參

5、數(shù) 2021-12-295摻燒煤種 近年來，南京華潤熱電有限公司參考周邊煤炭市場行情，針對設(shè)備特性，采購了無煙煤，貧瘦煤和褐煤進行摻配，煤種數(shù)據(jù)見表3 。本文針對這三種劣質(zhì)煤進行摻配比例和配風方式的分析比較。煤種揮發(fā)分發(fā)熱量灰分水分無煙8-9%17-18 kj/g37-42%7-8%貧瘦12-13%17-18 kj/g30-35%8-9%褐煤27-28%18-19 kj/g15-16%30-40%表3 煤種特性2021-12-296配風方式 均勻配風 正塔配風 束腰配風2021-12-297無煙煤摻燒方式及燃燒調(diào)整配煤比例和配煤方式 ： 無煙煤配煤比例和配煤方式見表4。無煙煤具有著火溫度高、著

6、火距離長、燃燒與著火穩(wěn)定性差、極難燃燼、不易結(jié)焦、灰磨損傾向中等偏重的特性，根據(jù)現(xiàn)場實際摻燒情況發(fā)現(xiàn)，無煙煤的摻配比列在2050時，鍋爐各項指標相對穩(wěn)定，鍋爐著火、穩(wěn)燃、燃燼、結(jié)焦均能得到保障，可以保證鍋爐長期安全、穩(wěn)定運行；無煙煤的摻配比列在50以上時，鍋爐燃燒不穩(wěn)，火檢閃爍比較頻繁，飛灰含碳量比較大，鍋爐的運行安全性、經(jīng)濟性都有較大程度下降。 表4 無煙煤配煤比例和配煤方式煤倉煤種比例綜合熱值kj/g綜合揮發(fā)%A煙煤+無煙1:1194717.44B煙煤+無煙1:1194717.44C煙煤1198227.32D煙煤1198227.32E煙煤1198227.322021-12-298無煙煤摻燒

7、方式及燃燒調(diào)整配風方式： 無煙煤配風方式見表5。針對無煙煤特性，采用AB下層摻燒無煙煤，這樣可以加大燃燒空間，延長了煤粉的停留時間，有利于無煙煤的燃燼。目前，該鍋爐主要采取AB下層磨無煙煤和煙煤1：1的摻配方式。此外在無煙摻配工況下要保證C層著火穩(wěn)定，C倉煤質(zhì)一定要有所保證。燃燒調(diào)整時應(yīng)適當降低一次風速，提高磨煤機出口溫度，氧量控制在4.04.5%，煤粉細度為1625%為宜。無煙煤可磨性系數(shù)低，可適當降低磨煤機出力，在負荷較高磨煤機出力較大時，要注意磨煤機進出口差壓，防止堵煤。 配風方式負荷MW總風量t/h氧量%風煤比ug排煙溫度爐膛出口溫度飛灰%一次風速m/s火嘴擺角%正塔2299104.3

8、1.04123/115645/6362.63050束腰2319074.20.96130/122666/6343.53250均勻2339254.21.05125/118621/6351.83550表5無煙煤配風方式 2021-12-299貧瘦煤摻燒方式及燃燒調(diào)整配煤比例和配煤方式 ： 貧瘦煤揮發(fā)份低，不容易著火，當煤粉進入爐膛后著火相對來說較為困難，這就影響到了爐膛內(nèi)煤粉的燃盡程度，對鍋爐燃燒的穩(wěn)定性產(chǎn)生較大的影響?，F(xiàn)場實際摻燒情況表明，當摻配比例在2050時，鍋爐各項指標相對穩(wěn)定，鍋爐著火、穩(wěn)燃、燃燼、結(jié)焦均能得到保障，可以保證鍋爐長期安全、穩(wěn)定運行。貧瘦煤的揮發(fā)份比無煙煤要高，實際摻燒過程中

9、，可以適當加大比例，采用貧瘦煤和煙煤2：1的摻配方式。配煤比例和配煤方式詳見表6。 表6 貧瘦煤配煤比例和配煤方式煤倉煤種比例綜合熱值kj/g綜合揮發(fā)%A煙煤+貧瘦1:1194719.91B煙煤+貧瘦1:1194719.91C煙煤1198227.32D煙煤1198227.32E煙煤1198227.322021-12-2910貧瘦煤摻燒方式及燃燒調(diào)整配風方式： 貧瘦煤配風方式見表7。針對貧瘦煤特性，采用AB下層摻燒貧瘦煤，這樣可以加大燃燒空間，延長了煤粉的停留時間，有利于貧瘦煤的燃燼。在燃燒調(diào)整中盡量提高貧瘦煤所在的磨煤機出口溫度，磨煤機出口溫度一般控制在85度左右。磨煤機出口溫度提高了，煤粉流

10、的初溫也就提高了，這樣可以減少著火熱，著火就比較容易，增加了鍋爐燃燒的穩(wěn)定性，同時在貧瘦摻配工況下要保證C層著火穩(wěn)定，C倉煤質(zhì)一定要有所保證。表7貧瘦煤配風方式 配風方式負荷MW總風量t/h氧量%風煤比ug排煙溫度爐膛出口溫度飛灰%一次風速m/s火嘴擺角%正塔23010134.30.96120/113660/6711.83350束腰23210074.40.93128/122710/6813.33350均勻23510144.40.94122/115672/6852.535502021-12-2911褐煤摻燒方式及燃燒調(diào)整配煤比例和配煤方式 ：煤倉煤種比例綜合熱值kj/g綜合揮發(fā)%A無煙+褐煤1:

11、218.221.2B無煙+褐煤1:218.221.2C煙煤1198227.32D煙煤1198227.32E煙煤1198227.32 褐煤和無煙煤摻配的配煤比例和配煤方式見表8。褐煤主要特征是水份高，揮發(fā)份高，磨煤機干燥出力下降，在摻配過程中，各摻配磨煤機的出口溫度低，各磨煤機出力受到出口溫度影響較大，該煤粉進入爐膛后較易著火，通過和無煙煤進行2:1摻配，揮發(fā)分較為理想，鍋爐燃燒情況相對穩(wěn)定，鍋爐著火、穩(wěn)燃均能得到保障，同時可以控制結(jié)焦，可以保證鍋爐長期安全、穩(wěn)定運行。這種方式摻燒比較大，且經(jīng)濟性也比較好，但存在著飛灰含碳量偏高的情況，鍋爐效率有所下降，故不宜采用，但可以采用褐煤和煙煤摻燒的方式

12、。褐煤和煙煤摻配的配煤方式見表9。褐煤的水分高，磨煤機出口溫度較低，為避免影響機組帶負荷能力，褐煤摻燒量應(yīng)控制在66%以下時。表8褐煤和無煙煤摻配的配煤比例和配煤方式煤倉煤種比例綜合熱值kj/g綜合揮發(fā)%A煙煤1198227.32B煙煤+褐煤2:117.528.3C煙煤1198227.32D煙煤+褐煤2:117.528.3E煙煤1198227.32表9 褐煤和煙煤摻配的配煤比例和配煤方式 2021-12-2912褐煤摻燒方式及燃燒調(diào)整配風方式： 褐煤和無煙煤摻配的配風方式見表10。褐煤和無煙煤摻配的配風方式見表11。針對褐煤特性，采用C層優(yōu)質(zhì)煤、AD或BD層褐煤與煙煤摻燒的方式，既能提高煤粉著

13、火性，又能提高劣質(zhì)煤的摻配比例。在運行調(diào)整中，控制摻配磨煤機出口溫度在6065，并適當提高一次風速可推遲煤粉的著火，使著火點離燃燒器更遠，火焰高溫區(qū)也相應(yīng)推移到爐膛中心，避免噴口附近結(jié)焦。提高一次風速還可以增加一次風射流的剛性，減少一次風的偏轉(zhuǎn)，避免一次風直接沖刷壁面而產(chǎn)生結(jié)焦。運行中要保持合適的氧量，控制在4%4.5%之間，特別是當負荷發(fā)生大幅變化時，要及時調(diào)整風煤配比，避免鍋爐因缺氧燃燒而結(jié)焦。此外，摻燒褐煤時要加強吹灰，防止鍋爐積灰和結(jié)焦。 表10褐煤和無煙煤摻配的配風方式 配風方式負荷MW總風量t/h氧量%風煤比ug排煙溫度爐膛出口溫度飛灰%一次風速m/s火嘴擺角%正塔2309804.

14、40.99124/116710/6525.23350束腰2329564.40.92130/122730/6717.83350均勻2359924.40.97125/118708/6454.933502021-12-2913褐煤摻燒方式及燃燒調(diào)整配風方式負荷MW總風量t/h氧量%風煤比ug排煙溫度爐膛出口溫度飛灰%一次風速m/s火嘴擺角%正塔2309704.40.95126/118750/6822.23350束腰2329304.40.90132/125760/7213.63350均勻2359824.40.93128/120738/6751.93350表11褐煤和煙煤摻配的配風方式 2021-12-

15、2914目前摻燒情況介紹 鍋爐通過煤炭摻燒，可以拓寬煤炭采購煤種和渠道，使燃料采購可以根據(jù)市場變化，及時調(diào)整采購策略，降低燃料采購成本。公司2006年12月嘗試貧瘦煤摻燒，2007年6月開展無煙煤摻燒，2009年5月引進褐煤進行摻燒，通過煤炭摻燒，標煤單價得到有效控制，但同時鍋爐效率也有所下降。為全面分析煤炭摻燒的經(jīng)濟性，公司在不斷探索和實踐的基礎(chǔ)上總結(jié)出幾種安全性高、經(jīng)濟較好、同時具備較強可操作性的摻燒方法，具體摻配方法及其經(jīng)濟性分析見表12、13。就經(jīng)濟性來說，與不摻燒劣質(zhì)煤相比，摻燒無煙煤和貧瘦煤可以在降低售電成本，而摻燒褐煤時，機組的廠用電率上升，機組的售電成本反而有所提高。 2021

16、-12-2915目前摻燒情況分析 摻配方法 (ABCDE五臺磨煤機)方案1方案2方案3方案4方案5方案6A煙煤貧瘦無煙、煙煤2：1無煙、煙煤1：1煙煤褐煤B煙煤貧瘦無煙、煙煤2：1無煙、煙煤1：1褐煤煙煤C煙煤煙煤煙煤煙煤煙煤煙煤D煙煤煙煤煙煤褐煤褐煤褐煤E煙煤肥氣、煙煤1：1肥氣、煙煤1：1肥氣、煙煤1：1煙煤煙煤表12劣質(zhì)煤摻配方案 摻配方法（ABCDE五臺磨煤機）方案1方案2方案3方案4方案5方案6發(fā)電量（KWh）330003300033000330003300033000售電量（KWh）312843128431284312513121831218發(fā)電煤耗（克/KWh）310312.03

17、12.0315.0315.0315.0廠用電率（%）5.25.25.25.35.45.4標煤單價（元/噸）645631.16638.01632.94638.36639.62摻燒占比（）04432382826機組最大出力（萬KWh）333332.993328.7228.72售電成本(元/KWh)0.21550.21110.21350.21510.21830.2187表13劣質(zhì)煤摻配方案的經(jīng)濟性分析 2021-12-2916結(jié)論 近年來的摻燒試驗和實踐表明，只要掌握摻燒煤種特性，合理把握摻燒比例和方式，在保證機組安全運行的同時，完全可以通過摻燒劣質(zhì)的方式降低火力發(fā)電廠的生產(chǎn)成本。在實際摻燒過程中，

18、要注意以下幾點：由于煤質(zhì)發(fā)生變化，鍋爐的熱效率會有顯著變化，尤其是當摻配燃煤的發(fā)熱量過低時，鍋爐熱效率下降更為明顯，因此在摻燒過程中不能一味追求摻燒比，還應(yīng)把握摻配煤質(zhì)，以免得不償失； 雖然燃煤的揮發(fā)份對煤粉燃燒是一個很重要的指標，但發(fā)熱量對鍋爐經(jīng)濟指標和機組出力有著顯著的影響，在做好摻燒工作的同時，一定要兼顧燃煤的可燃性和發(fā)熱量這兩方面因素，否則會發(fā)生機組出力受限和制粉電耗上升的情況； 在煙煤中摻燒劣質(zhì)煤將會降低鍋爐熱效率，其影響程度隨著摻燒比例的增大而增大；對于機組摻燒的經(jīng)濟性，需要從發(fā)電成本、鍋爐熱效率、機組的輔機電耗以及卸煤輸煤電耗等方面進行綜合分析計算，從這幾個方面可以得到機組摻燒的顯性成本，在運行時還需考慮機組的隱性成本； 在進行新煤種摻燒前，應(yīng)采用多次逐漸加量的方式進行摻燒試驗工作，同時加強現(xiàn)場火焰監(jiān)視和制粉系統(tǒng)運行工況監(jiān)視，不能一味地通過提高磨煤機出口溫度和氧量的方法來加大摻燒比例，應(yīng)在試驗中尋求最經(jīng)濟的摻燒比例 ；2021-12-2917挑戰(zhàn)自我持續(xù)進步2021-12-2918引言 隨著國內(nèi)煤炭市場的不斷開放，煤炭市場競爭愈發(fā)激烈，各火力發(fā)電廠的發(fā)電成本高低已經(jīng)成為火電廠在電力市場競爭中求得生存和發(fā)