燃煤掺烧技术对火力发电厂机组安全性的影响分析

引言

由于近年来电煤供应紧张,价格波动较大,各电厂为保证发电需要,不断扩大购煤渠道,造成入炉煤质与设计煤种发生严重不匹配,严重影响锅炉机组效率,还给锅炉设备的正常运行带来不少负面影响。为解决困扰电厂煤源供应多变且严重偏离设计值的问题,各电厂通过探索配煤掺烧技术,来确保锅炉燃烧调整的稳定性及运行的安全性。

1入炉煤的掺烧技术条件及依据

某电厂现有2台660Mw机组,锅炉型号为DG2100/25.4一Ⅱ6型,每台锅炉配有6台中速直吹式制粉系统,前后墙分三层对冲燃烧布置。电厂根据斗轮机及叶轮的布置位置,把煤场划分为1、2、3、4四个区域,根据入厂煤质参数指标不同,分区域存储,并且通过对煤质进行动态管理,在每个存储区域都把来煤基本参数及数量等信息标明,改变了盲目乱堆放的局面,为配煤掺烧打下了坚实基础。

目前,电厂配有6台磨煤机,在磨煤机上煤时需充分考虑以下情况:

(1)由于纯劣质煤发热量低,硬度大,磨煤机出粉量小,进入炉膛后不利于着火,一般为保证锅炉的燃烧稳定,最好将此煤上到上层2台磨煤机原煤仓。

(2)劣质煤中存在大量的硬石块,容易造成给煤机打滑,引起锅炉火检摆动和炉膛灭火事故,因此对于4台低负荷磨煤机上煤,建议市场煤与劣质煤按1:1的比例混配。

(3)劣质煤煤质差、硬度大,相同负荷情况下,磨煤机损耗会增大,为保证正常负荷通常要增加给煤量及液压油加载力,给设备安全性带来影响。因此,6台磨煤机不能同时全上劣质煤或者混煤。

(4)机组为配合电网深度调峰要求,在低负荷时,4台磨煤机运行。为防止造成锅炉燃烧不稳定,每台磨煤量不能过少,过少容易造成磨煤机振动及锅炉燃烧不稳定,因此除A磨煤机上纯市场煤外,中间2台磨煤机上混煤。

综上所述,经过近三年的经验总结,最上层2台磨煤机上纯劣质煤,中间2台磨煤机上市场煤与劣质煤比例为1:1的混煤,下层2台磨煤机A磨煤机上纯市场煤,D磨煤机上市场煤与劣质煤比例为1:1的混煤。然后根据锅炉负荷情况、锅炉燃烧情况等因素控制给煤机的下煤量,来实现动态跟踪,达到机组安全、经济共赢的目的。

2燃煤掺烧对机组的影响分析

2.1掺烧劣质煤对锅炉的影响

由于煤种问题,带相同负荷需要煤量就会增加,造成排渣量及灰量增大,排渣量大增加了运渣成本,电厂通过压缩空气输灰管道来输灰,灰量大会造成输灰管道磨损及输灰成本增加。

掺烧劣质煤,灰分增大后,进入空预器容易造成空预器堵灰,进一步使空预器差压增大,影响锅炉效率。出现空预器差压增大的情况,需适当增加空预器吹灰次数,同时减少进入汽轮机的蒸汽,这就降低了整个机组的效率。

燃烧劣质煤,进一步造成烟气中灰分含量增大,使锅炉受热面表面受到灰的摩擦损耗增大,影响锅炉的运行安全。掺烧高硫分煤时也会影响锅炉的安全,尤其是排烟温度较低时,在尾部烟道极易引起低温腐蚀,严重的话会发生受热面爆管。2.2掺烧劣质煤对受热面结焦的影响

锅炉结焦有90%以上是由于煤质变化引起的,因此为预防受热面结渣,可考虑适当掺烧不同的煤种,或者采用优化的结渣预防措施。表1为西安热工研究院推荐的预防锅炉受热面结渣的相关措施以及某电厂的实际执行情况,实践表明,采用优化的结渣预防措施,结渣情况得到了明显改善。

2.3掺烧劣质煤对脱硝的影响

劣质煤中氮氧化物含量大时,为使排放指标能达到环保要求,需增加喷氨量或降低负荷。喷氨量调整不合适,会造成氨逃逸量大,氨气经过脱硝装置后进入空预器,很容易在空预器处与灰分结合粘在一起,随着运行时间增长,造成空预器差压增大,影响空预器效果及机组效率。

2.4掺烧劣质煤对脱硫的影响

燃烧劣质煤,烟气中烟尘含量大,同时进入脱硫主塔后与浆液混合,会造成浆液中含尘量大,使脱硫主塔前后差压增大,烟气流速降低,影响引风机出力,降低机组效率。在劣质煤出现硫分高的情况时,尤其是当机组处于高负荷时,为保证脱硫出口指标达标,浆液需求量会增大,这就增加了浆液生产成本。

2.5掺烧劣质煤对输煤的影响

掺烧劣质煤,相同负荷所需煤量增大,输煤专业上煤工作量加大,且上煤时间增长,设备运行周期加长,会影响机组厂用电率。

3燃烧劣质煤所采取的应对措施

该电厂自开始混煤掺烧以来,已消耗劣质煤324万t,掺烧比例达到60%,大大降低了电厂采煤成本。从燃烧的情况和经济参数分析,掺烧情况良好,飞灰可燃物含量平均为1.67%,炉渣可燃物含量为4.5%。同时,也改变了因煤质差而限负荷的现象,保证了脱硫、脱硝等环保指标全部达标。

根据几年来的实际经验,总结了燃烧劣质煤所应采取的应对措施,具体如下:

(1)降低一次风速,保证燃烧器出口煤粉着火稳定。

(2)维持较低的炉膛负压,保证煤粉充分燃烧。

(3)增加吹灰次数,根据锅炉受热面壁温、排烟温度、空预器差压等因素综合判断。

(4)保证合适的空气动力场,做好空气动力场试验,保证每台磨煤机燃烧器出口风量均匀。

(5)结合煤种选择合适的煤粉细度。

(6)所有磨煤机出口粉管安装一次风速测点,利于调整一次风速。

(7)根据实际燃烧情况及不同的煤种、负荷,选择合适的氧量。

(8)合理配风,调整燃烧,减少烟温热偏差。

(9)根据燃烧情况,随着运行逐步优化吹灰方案。

(10)尽量提高给水温度。

(11)防止长期超负荷运行,尤其是煤质变化较大时。

(12)结合实际情况,合理调节燃尽风与各个燃烧器出口风量比。

(13)结合负荷实际情况来调节干式除渣底部冷却风。

(14)加强吹灰器的管理,保证较高的吹灰器投运率。

(15)根据实际情况,控制磨煤机出口温度,合理选择一次风压。

(16)根据煤质化验结果,积极联系输煤、配煤。

4结语

面对当前经济下行压力及电煤供应紧张形势,通过精确配煤掺烧,大大拓宽电厂的煤源,缓解电厂煤源紧张的问题,极大地降低了电煤的采购成本,为企业带来了较好的经济效益。2016年以来,该电厂通过混煤掺烧,在确保机组安全经济运行的同时,也保证了各项环保指标达标,取得了良好的效果,为企业降耗增效做出了巨大贡献。