試燒布爾臺低質煤的分析

蔡國權,王寶良,李 英

(1.廣東國華臺山發電廠,廣東 江門 529200;2.神華國華北京電力研究院,北京 100069)

試燒布爾臺低質煤的分析

蔡國權1,王寶良2,李 英2

(1.廣東國華臺山發電廠,廣東 江門 529200;2.神華國華北京電力研究院,北京 100069)

國華公司 4廠共 6臺機組進行了摻燒布爾臺低質煤的試驗,介紹了試燒情況,對出現的問題進行了安全性和經濟性的分析,并提出燃用低質煤的建議措施。

低質煤;摻燒;燃燒

0 引 言

布爾臺煤屬于低發熱量、高灰分的低質煤,為適應煤資源結構變化形勢,國華電力公司在 4廠 6臺機組進行了布爾臺煤與神華煤的摻燒試驗工作,試燒前根據初步的煤質特性制定了試燒方案,經過一周的試燒,積累了燃用布爾臺煤的實際經驗,并進行了安全、經濟、環保等方面的分析。

1 試燒情況介紹

1.1 煤質對比情況

試燒布爾臺煤前,4廠為控制鍋爐結渣,已按 20%～30%的比例摻燒石炭煤,4家電廠鍋爐設計煤種與現混燒煤種見表 1、表 2,實際布爾臺煤發熱量、摻燒份額及試燒負荷分別見表 3。可以看到,布爾臺煤的發熱量明顯偏低,最低偏低20%以上,布爾臺煤本身的發熱量變化也比較大,可達到 6%以上。

表 1 鍋爐設計煤種數據Tab.1 Parameter of kinds of coal

表 2 煤質特性基礎數據Tab.2 Basic data of coal characteristics

表 3 鍋爐摻燒布爾臺煤情況Tab.3 Data o fm ixed buertai coal

1.2 鍋爐運行情況

試燒布爾臺煤后,各廠因鍋爐型式和特性不同而采取不同的調整手段,但統一表現為：鍋爐吹灰次數適當增加,鍋爐結焦積灰因吹灰次數增加而變化不明顯,主汽和再熱蒸汽減溫水有不同程度的增加,爐底排渣量增大,鍋爐排煙溫度增加2～7℃。

除三河電廠采取煤場混煤外,其余 3廠沒有煤場混煤條件,采用分磨摻燒的方式。由于布爾臺煤發熱量低、含灰量大,燃燒器出口著火點向后推遲,低負荷時爐膛整體溫度降低,再加上布爾臺煤發熱量變化大,存在火檢閃爍問題[1]。如定洲電廠低負荷300 MW時火檢閃爍較嚴重,鍋爐運行存在一定的安全風險。

1.3 燃料系統運行情況

不同煤質在儲煤場要分堆存放,增加分堆數必然會降低儲煤場容量。如盤山電廠設計容量10.5萬 t,目前實際日常存煤8～12萬 t左右,存放第 3種煤分出堆煤區和取煤區,煤場實際存煤量將降低至6～8萬 t。

分堆存放卸煤、取煤工作量增大,運行時間增加,加速了設備損耗,甚至會造成翻車機系統壓車,影響正常的卸車。

布爾臺煤發熱量低,上煤量加大,輸煤系統各設備的運行時間延長,輸煤系統上煤時間平均增加 15%～20%,加劇了設備的磨損老化。

1.4 制粉系統運行情況

燃煤的發熱量降低,為滿足負荷的需要,需要增加運行的磨煤機數量或提高磨煤機的出力,機組設計上預留的磨煤機備用出力不足時,高負荷運行時會出現沒有備用磨煤機或備用出力,降低了機組運行的安全裕度,增加了機組非停的風險。如定洲電廠燃用 20%布爾臺煤,90%以上負荷需要保持 6臺磨煤機運行,無備用磨。此時如果出現制粉系統設備故障,必須采取降負荷措施[2]。

1.5 灰渣系統運行情況

布爾臺煤的灰分升高,增加了鍋爐的排灰和排渣量,除盤山電廠設計煤種收到基灰分 Aar接近20%外,其余3廠設計煤種灰分都在 8%以下,雖然電除塵、除灰、除渣系統設計時有一定的裕度,但布爾臺煤發熱量和灰分變化量較大,高負荷時除灰、除渣系統出力不足。灰量增大會導致電除塵及輸灰系統易出現高料位,而渣量增大會導致除渣系統設備磨損加快。

2 試燒布爾臺煤經濟性分析

2.1 機組效率下降

2.1.1 排煙熱損失增加

燃煤的發熱量降低,則相同負荷的實際燃煤量增大,輸送煤粉所需的一次風量也相應增加,導致理論燃燒溫度和爐內的溫度水平下降,使煤粉氣流的著火延遲,燃燒穩定性變差,影響煤粉的燃盡。同時煙氣量增加,二者共同作用使排煙熱損失增加。如滄東、定洲電廠摻燒 20%布爾臺煤后,90%負荷情況下排煙溫度表盤數據上升了6～8℃,折合供電煤耗增加1.26 g/kW?h。

2.1.2 機械不完全燃燒熱損失和灰渣物理熱損失增加

燃煤的灰分增加,影響著火和燃燒過程。煤質中灰分在鍋爐燃燒中起到阻礙氧氣與碳產生化學反應的作用,灰分升高導致著火延遲,同時爐膛燃燒溫度下降,煤的燃燼度變差,從而造成較大的不完全燃燒損失。其次,灰分不可燃,由爐膛排出的高溫爐渣,損失了一定的物理顯熱。

如定洲電廠,按照年計劃發電量64億 kW?h計算,鍋爐排煙溫度升高約5～8℃,影響發電煤耗增加1.4 g/kW?h左右,多燒標煤8 960 t,影響發電成本增加430萬元;再熱汽減溫水增加約12 t/h,影響發電煤耗增加 0.48 g/kW?h,多燒標煤3 072 t,影響發電成本增加147萬元,全年合計增加發電成本570余萬元。

2.1.3 輔機電耗增大,燃料運輸成本增加

鍋爐需要原煤量增加,導致制粉系統耗電率升高。因風量和煙氣量的增加,送風機、引風機、一次風機、上煤系統等的電耗均上升。燃料系統的運輸、混煤過程也增加了電耗和運行成本。按發熱量降低 20%,摻燒 20%布爾臺煤計算,輔機電耗就要 4%～6%左右。如定洲電廠引、送、一次風機、增壓風機耗電率升高,增加發電成本約158萬元。

2.2 檢修和維護費用增加

因布爾臺煤發熱量低、灰分大,造成燃料系統設備運行時間延長,制粉、灰渣系統部件磨損量加大,鍋爐受熱面沖刷磨損加劇,設備使用壽命將縮短,致使檢修維護費用上升,甚至部分設備還需要進行技術改造。

初步估算,按 20%～40%燃用布爾臺煤鍋爐理論煙氣量約增加 1% ～7%、飛灰含量約增加23.9%～47.8%,布爾臺煤灰中二氧化硅的含量超過 50%,較神混煤增加 10%～20%。受熱面的磨損與煙氣流速的 3次方成正比 (只此一項磨損速率增加到原來的 1.13～1.23倍),與飛灰濃度和灰中二氧化硅含量成正比,將導致鍋爐的省煤器、過熱器、再熱器及空氣預熱器等受熱面磨損加劇,管壁變薄,加大四管泄漏的風險。

2.3 環保排放費用增加

布爾臺煤的硫分略有增加,加上燃煤量增加,燃燒產生的 SO2有所升高,脫硫石灰石漿液用量較試燒前同負荷下增加 20%～30%,這會造成脫硫系統的運行費用上升 10%以上。同時,灰分增加,電除塵耗電量上升,脫硫 GGH板結速度也要受到影響[3]。如盤山電廠在摻燒布爾臺煤種后,脫硫系統入口SO2含量明顯增加,原含硫量為600～1 200 mg/Nm3,摻燒后,為 900～1 350 mg/Nm3,增加量平均為200mg/Nm3。脫硫系統制漿等耗電也有少量增加,統計每天增加耗電800～1 000 kW? h。

3 結 論

經過一周的試燒,目前,4廠可實現布爾臺煤摻燒比例 20%以上,但是定洲和滄東在 50%低負荷下分別存在火檢閃爍嚴重和汽溫偏低的問題。摻燒布爾臺煤會導致機組的經濟性變差,運行成本增加,檢修和維護成本提高,但時間較短尚不能作具體評估。

由于布爾臺煤的發熱量低、灰分大且波動大,給鍋爐等系統造成一定的影響,需要采取措施調整運行參數。重點做好低負荷摻燒的安全保障措施,防止火檢嚴重閃爍跳機,低負荷燃燒布爾臺煤時,不應采取退出火檢保護的方式防止機組跳閘,若確認是因灰量過大造成的火焰變黑使火檢誤報,則應采取方案提高火檢的準確性;做好煤質的檢驗,及時掌握入爐煤質變化情況,加強取煤、輸煤系統、制粉、除灰、除渣系統設備的維護,提高設備可靠性;做不同布爾臺煤摻燒比例,不同的鍋爐負荷下的燃燒試驗,直至最低穩燃負荷試驗,深入檢驗、評估設備燃燒布爾臺煤的能力與安全性。

[1]陳冬林,鄢曉忠,夏侯國偉,等.基于準恒溫燃燒概念的低質煤穩燃新技術 [J].發電設備,2001,(6)：1-6.

Chen Donglin,Yan Xiaozhong,Xiahou Guowei,et al.A new technology for stable combustion of lean coal based on the quasi-isothermal combustion concept[J].Power Equipment,2001,(6)：1-6.

[2]劉振東,楊杰.劣質煤對電站鍋爐安全、經濟運行的影響 [J].電站系統工程,2006,22(6)：23-24.

Liu Zhendong,Yang Jie.In fluence of inferior coal on safe and economic operation of utility boiler[J].Power System Engineering,2006,22(6)：23-24.

[3]溫立.燃燒劣質煤對鍋爐運行的影響及對策 [J].黑龍江電力,2007,(5)：387-388.

Wen Li.Effectof combustion inferior coal on boiler s safe operation and its countermeasure[J].Heilongjiang E-lectric Power,2007,(5)：387-388.

Analysis about the Probation of Buertai In ferior Coal

CaiGuoquan1,Wang Baoliang2,LiYing2
(1.Guangdong Guohua Taishan Power Plant,Jiangmen 529200,China;2.Shenhua Guohua Beijing Electric Power Research Institute,Beijing 100069,China)

The six generator sets ofGuohua No.4 Plant conducted experiments on burning themixed Buertai inferior coal.We briefed the situation about the burning experiments and analyzed the security and economy of the appeared problem,then we put forward the suggestion aboutburning themixed inferior coal.

in ferior coal;blended fuel;burn

TK 229.63

A

2009-11-06。

蔡國權 (1970-),男,助理工程師,從事發電廠鍋爐專業技術工作,E-mail：cgq3502@yahoo.com.cn。