600MW鍋爐褐煤（印尼煤、蒙煤）摻燒應用與分析

艾達高

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600MW鍋爐褐煤（印尼煤、蒙煤）摻燒應用與分析

艾達高

褐煤（褐煤、蒙煤）是一種高揮發分、高水分、中高熱值、低灰分、低硫分、難磨、極易著火和燃盡、易自燃、低流動性的煤，灰熔點一般低于1200℃，易結焦。通過試驗摸清褐煤與煤種按不同比例摻配后，對鍋爐燃燒的安全性、穩定性、經濟性以及對環保設備運行影響程度，并根據試驗結果初步判斷“前、后墻對沖燃燒”機組鍋爐及環保設備對褐煤的適應性，掌握褐煤與煤種的最佳摻配比例、不同比例下磨煤機的最大出力、對鍋爐及環保設備的安全、經濟運行的影響。

褐煤；爆炸；揮發份；摻燒

1　前言

煤炭市場的急劇變化，鍋爐入爐煤種將不僅限于設計煤種，入爐煤的多樣性已成為火電廠燃煤的一種趨勢，且隨著火電廠的燃煤成本不斷增加，為響應廠部節約燃料成本的思路，拓寬進煤渠道，針對不同入爐煤種，必須通過燃煤摻燒試驗來確定其對鍋爐燃燒的穩定性、經濟性、安全性的影響程度。

2　600MW機組鍋爐基本情況簡介

600MW超臨界機組鍋爐為東方鍋爐廠引進技術制造的國產超臨界參數、變壓、直流、本生型鍋爐；鍋爐設計燃用山西省晉城貧煤與河南省平頂山煙煤的混煤；采用雙進雙出鋼球磨煤機冷一次風正壓直吹式制粉系統。褐煤為不適爐煤種。

3　褐煤摻燒的危險分析及控制措施

3.1制粉系統易自燃、爆炸

（1）應加強入爐煤揮發分的監控，入爐煤分析基揮發分不超過20%。

（2）嚴格控制制粉系統運行風溫，磨煤機（分離器）出口溫度在80℃以內，必要時開啟冷風門控制風溫。

（3）600MW鍋爐制粉系統啟、停時應控制分離器出口溫度在規定范圍內，應重點注意磨煤機內溫度，防止發生磨煤機內爆事件。

（4）運行中發生給煤機斷煤或卡澀等故障時，應特別注意控制磨煤機（分離器）出口溫度，若采取措施磨煤機出口溫度仍不能控制，應停運對應磨煤機運行，在處理過程中嚴格控制分離器出口溫度不超限，處理好后再投入磨煤機運行。

（5）停止制粉系統前，確認給煤機上插板關閉嚴密，磨煤機停運前必須抽凈磨內存粉，并控制分離器出口溫度低于80℃。

（6）制粉系統停運后，應監視熱一次風壓和風溫，發現磨煤機的進口熱風電動門關不嚴，應手動搖緊熱風門；并加強對分離器出口溫度的監視，若分離器出口溫度高于100℃，應采取相應措施進行控制。

（7）600MW鍋爐制粉系統的惰化蒸汽系統應能正常備用。

（8）運行中磨煤機料位不許低于400mm。

（9）對于已進褐煤的制粉系統，連續停運時間應小于8h，超過8h應輪換啟動對應制粉系統運行，以防原煤倉自燃。

3.2預防粉管、燃燒器燒損

（1）控制燃燒器運行溫度：600MW鍋爐控制燃燒器入口粉管風溫在80℃以內。

（2）加強燃燒器和粉管運行狀況監視，發現粉管、燃燒器磨損漏粉或自燃，應立即退出對應粉管、燃燒器進行搶修。

（3）加強各一次風速監控，維持一次風速在21m/s以上。

（4）600MW鍋爐將燃燒器的三次風調整至60%，減小旋流強度，防止著火提前損壞燃燒器。

（5）嚴防發生一次粉管堵塞異常。

3.3因褐煤水分高，流動性差，給煤機易斷煤，原煤倉易掛壁

（1）燃用褐煤時，增加1～2名敲煤人員，專門負責處理褐煤磨煤機的斷煤工作。

（2）燃運部每白班檢查該煤斗的掛壁情況，發現異常及時匯報當班值長，根據掛壁情況安排進行一次降煤位，敲打原煤斗處理掛壁煤工作。

3.4防止爐膛結焦

（1）控制爐膛氧量在3%以上運行，杜絕缺氧運行。

（2）控制入爐煤含硫在1.5%以內。

（3）加強對撈渣機及爐渣樣的巡查，發現有結焦現象，及時進行煤質調整。

3.5褐煤摻配不均勻，爐膛熱負荷波動大

值班人員應根據運行參數及時調整試驗磨出力，盡可能穩定鍋爐壓力及機組負荷。

3.6褐煤試燒期間，氮氧化物的排放可能會超標

試驗期間爐膛出口氧量按正常運行控制，如氮氧化物超標應適當降低機組負荷運行。

4　褐煤摻燒方案

為了摸清褐煤與煤種按不同比例摻配后，對鍋爐燃燒的安全性、穩定性、經濟性以及對環保設備運行影響程度，組織了褐煤摻燒試驗，具體試驗情況如下：

4.1褐煤工業分析

燃管部按煤取樣制樣標準要求在煤場對褐煤進行工業分析，將化驗數據報試驗領導小組。

4.2摻混褐煤工業分析

預計褐煤的混煤已經進入磨煤機后，取煤粉樣，由化學進行一次摻混煤的工業分析。

4.3試驗工況

4.3.1分磨摻燒試驗

（1）第一工況試驗：同時在 #4C、#4E磨煤機進行摻燒試驗；試驗時間：2～3d。

（2）確認第一工況摻燒試驗對機組運行沒有明顯影響的情況下，進行第二工況試驗：#4爐全爐配摻。

4.3.2如燃運不能實現分磨摻燒，則直接進行全爐摻燒試驗

（1）第一工況：褐煤摻燒比例為20%，摻混煤的分析基揮發份控制在11～20%；試驗時間：2～3d。

（2）確認第一工況摻燒試驗對機組運行沒有明顯影響的情況下，進行第二工況試驗：褐煤摻燒比例為30%，摻混煤的分析基揮發份控制在11～20%；試驗時間：2～3d。

4.3.3試驗方法

（1）預計褐煤的混煤已經開始進入磨煤機作為試驗工況的開始時間。實驗前調試人員應將磨煤機分離器下、上擋板分別置于75%、35%位置。

（2）各試驗工況條件下，磨煤機穩定運行，對飛灰可燃物、爐渣可燃物、煤粉進行取樣，同時觀察燃燒穩定性，結焦，煙氣含硫，NOx含量、石膏漿液等的變化。

（3）每個試驗工況下持續時間暫定為8h，即上午8：00～下午17：00止，根據試驗情況可適當延長試驗持續時間。

（4）試驗期間利用SIS數據，進行相關參數的分析比較。

（5）試驗期間，應保持其他磨煤質相對穩定。

（6）試驗結束后對機組負荷、總給煤量、煙氣二氧化硫、脫硫系統漿液、制粉出力、鍋爐效率等參數進行分析。

5　摻燒效果分析

（1）2012年2月開始摻燒褐煤工作，褐煤的含水量達20～30%，具有易自燃、易爆炸、流動性較差的特點，且蒙煤的可磨性較差，褐煤煤質數據如表1。

表1　

（2）褐煤主要進600MW鍋爐，褐煤的摻燒比例為20～25%左右，摻燒情況如表2。

表2　

（3）#3鍋爐摻燒褐煤的試驗數據（如表3）。

表3　

（4）#4摻燒褐煤的試驗數據（如表4）。

（5）褐煤摻燒數據分析：

褐煤在600MW機組可以適當比例摻配入爐（摻配比例不宜大于40%），在300MW機組無法摻配入爐（300MW鍋爐為中儲式制粉系統熱風送粉），但褐煤摻配入爐后對鍋爐經濟性和安全性有一定影響，具體如下：

表4　

①對飛灰和爐渣的影響。因水分高，摻燒褐煤后磨煤機出口溫度由80℃下降至60℃，下降幅度約 20℃，導致煤粉入爐后由于溫度下降煤粉著火困難，燃燒滯后，飛灰含碳和爐渣含碳上升，特別是褐煤與無煙煤種混摻時由于褐煤提前燃燒搶走氧量，導致煤粉更難燃盡，飛灰和爐渣上升尤為明顯。根據摻燒對比分析，當全煙煤入爐時飛灰能控制在1.5%內；當按30%比例摻燒褐煤時飛灰上升至2.6～3%左右，能取得較好的效果；當增加經營公司煤種15%時，由于含有無煙煤，飛灰上升2.5%以上。

②對磨煤機出力影響。因磨煤機出口溫度下降20℃，影響磨煤機干燥出力。鍋爐制粉總出力下降約30t/h，機組帶負荷能力下降明顯。

③由于低熔點，極易造成鍋爐結焦，頻繁掉大焦，影響鍋爐安全運行。

④由于高水分，鍋爐煙氣中的水汽含量較高，空預器的低溫腐蝕、受潮的灰份對空預器受熱面堵塞可能加劇。

⑤由于高揮發分，在啟、停制粉系統、給煤機斷煤等變工況時，其煤粉濃度發生變化、磨煤機出口溫度升高，易落入煤粉爆燃的區域。

⑥在煤場易發生自燃，影響煤場和輸煤系統安全，造成熱值損失。

6　結束語

褐煤（印尼煤、蒙煤）在600MW機組鍋爐為可入爐煤種，但不是適爐煤種；因褐煤具有易燃易爆的特性，在摻燒過程中有較大的安全隱患，為響應節約燃料成本的思路，2012年進行了大量褐煤摻燒試驗工作，并制定了“褐煤摻燒運行技術措施”，在保證機組安全摻燒褐煤前提下，現600MW機組褐煤摻燒比例最大達40%。

2016-3-8

TM621.2

A

2095-2066（2016）11-0216-02