摻燒超設計值高硫褐煤設備問題探討

丁智，矣繼東，普綱

（國電陽宗海發電有限公司，昆明 652103）

0 前言

受近年來煤炭去產能及煤炭市場影響，云南省火電企業電煤采購困難，特別是煙煤機組燃用設計煤質已不可能，而高硫褐煤市場相對寬松、價格較低，為進一步降低機組發電成本，保障電煤供應，對實施過脫硫深度改造的機組可以嘗試摻燒高硫褐煤。由于脫硫改造設計硫份、煙氣量較高，而火電企業近年也在“雙低”新常態下煎熬，低負荷下脫硫處理能力裕量較大，為摻燒高硫份煤提供必要條件。因入爐煤水分、硫份均較高，原配煤摻燒關注點主要集中在空預器酸露腐蝕和滿足環保達標排放上。

先后出現二號鍋爐空預器堵塞被迫停爐；一號鍋爐引風機動葉卡澀出力受限致部分部件損壞、葉輪腐蝕、引風機后煙道反復腐蝕通洞及GGH換熱元件損壞、低泄漏風機葉輪腐蝕通洞；三期兩臺鍋爐空預器先后煙氣側差壓升高；鍋爐結焦掉焦致撈渣機、渣溝堵塞等影響機組安全運行事件，以及三期機組減溫水量大影響機組經濟運行問題，因此有必要對高硫、高水分的煤對設備安全經濟可靠運行進行全面評估。

1 一號鍋爐摻燒高硫高水分褐煤情況

1.1 設備概況

#1鍋爐是E∏-670-13.8-540БΓ型超高壓、一次中間再熱、單汽包自然循環鍋爐，鍋爐為Л型布置，采用固態排渣的褐煤鍋爐。＃2鍋爐是WGZ670／13.7-9型超高壓、一次中間再熱、自然循環、單爐膛、平衡通風、固態排渣、全鋼構架懸吊結構、褐煤鍋爐。三期（#3、#4機組）鍋爐是WGZ1025/18.24-4型亞臨界中間一次再熱、自然循環、單爐膛、平衡通風、固態排渣、∏型、露天布置、全鋼架、全懸吊結構的煙煤鍋爐。

為滿足GB13223-2011《火電廠大氣污染物排放標準》，對四臺機組進行脫硫提效改造，一號鍋爐設計收到基硫份1.6%對應原煙濃度為9000mg/Nm3，二號鍋爐設計收到基硫份1.24%對應原煙濃度為6000mg/Nm3，三期鍋爐設計收到基硫份1.89%對應原煙濃度為7500mg/Nm3。進行尿素水解制氨工藝煙氣脫硝改造，配套進行了“引增合一”改造，引風機全部改為雙級動葉調節軸流式風機。

1.2 摻燒褐煤煤質情況

高硫褐煤摻燒比例一旦超過50%，入爐煤全水分將超過35%，收到基硫份將超過1.9%，這將導致酸露點大幅升高。

1.3 一號鍋爐摻燒高硫褐煤發現的問題

摻燒高硫褐煤，最大摻燒比例約60%，最高入爐煤收到基硫份為2.6%水分，停機后檢查發現引風機動葉及脫硫側設備腐蝕、結垢嚴重。

1）#1機組運行期間，GGH總壓差在0.26～0.38 kpa之間正常波動，11月7日開機至負荷168 MW時總壓差在0.49左右，運行至1月2日后總壓差升至0.72 kpa，投入2天高壓水吹掃后壓差降低至0.35 kpa左右，但是運行至1月28日壓差重新上升至0.72 kpa，再次投入高壓水也只能維持壓差在0.6 kpa左右，停機檢查發現GGH內部吹掃盲區上有大量積灰板結，146組換熱盒在腐蝕后在正常吹灰的情況下出現換熱片傾倒、脫落的情況。

2）GGH鍍搪瓷換熱片被腐蝕成鋸齒狀，GGH原煙氣分倉殼體、原煙氣入口及凈煙氣出口分倉膨脹節法蘭、凈煙道及煙道支撐桿出現大量腐蝕穿孔。

3）低泄漏風機因葉輪腐蝕導致動平衡失效，反復出現振動超標故障，解體后檢查發現葉片腐蝕通洞、葉輪前后蓋板表面腐蝕成點坑。

4）一號鍋爐2017年11月7日啟動至2018年1月2日因煤質較差一直需要6臺磨煤機運行，1月10日加負荷時，B引風機動葉開度78%電流330 A（額定電流405A）左右、振動1.4 mm/s運行正常，2月5日加負荷時發現B引風機動葉開度60%以上電流變化較小僅為220 A左右，逐步增加動葉開度至94%電流僅為250 A，對比發現A引風機也存在出力下降情況，已影響機組帶負荷能力。停爐后揭蓋檢查發現，兩臺引風機芯軸彎曲無法修復，部分曲柄多個組件損壞，輪轂部分表面、動葉轉動柄周圈腐蝕、結垢，部分葉片固定螺栓銹蝕、密封圈破損。

2 高硫褐煤試驗分析及預防措施

2.1 試驗分析情況

將某礦高硫褐煤存查樣送檢進行灰特性檢驗，檢驗結果與常用煤種對比分析情況如下：

1）灰軟化溫度ST較2011年四臺機組入爐煤低170℃以上，較一二期設計值低70℃，較三期設計值低210℃，較2011年各機組入爐煤低130℃以上。容易結焦，受熱面易沾污引起減溫水增加。

2）灰成分中CaO為20%，較二號鍋爐2011年入爐煤高3.92倍，較三期設計值高5.43倍。易從煙氣中吸收二氧化碳及水分放熱，造成積灰板結，與水反應生成氫氧化鈣，有腐蝕性。

3）灰成分中SO3為22.76%，較二號鍋爐2011年入爐煤高40.64倍，較三期設計值高9.85倍。容易在積灰、沾灰部位造成酸腐蝕，脫硝下游設備容易生成硫酸氫銨，硫酸氫銨在147-350℃區間為粘稠液態增加吸附灰能力，容易造成空預器后下游設備腐蝕、堵塞、灰板結。

4）燃用上述煤質連續運行時間較短，對其他設備的影響情況目前暫時無法評估。

2.2 防范措施

1）機組運行中，如原煙濃度超過6500mg/Nm3，300MW機組負荷變化低于30MW、200MW機組負荷變化低于20MW時，每班活動引風機動葉一次，即：單臺引風機電流在活動前的電流基準上增加10A→低于基準10A→恢復正常運行值。活動期間注意監視爐膛負壓、引風機控制油壓。

2）原煙濃度低于6500mg/Nm3時，參照原定期工作規定執行。

3）停運機組每天白班，對每臺引風機全開/全關動葉一次，增減幅度不大于5%。

4）嚴格執行機組啟動前動葉清灰規定。

5）機組每次停運后，開檢修人孔核對動葉開度，必要時開引風機動葉觀察窗核對動葉活動情況，檢查動葉轉動區域輪轂上的氧化物、灰垢情況。

6）機組B級以上檢修時，揭蓋清除引風機動葉轉動區域輪轂上的氧化物、灰垢，內筒密封面打磨清除高點，嚴格密封工藝。

7）修正GGH吹灰壓差限值，調整吹灰方式，減少換熱元件腐蝕后因吹掃損壞的數量。

8）修復GGH殼體及原凈煙道破損的保溫，減少煙氣冷凝水的產生，同時對原凈煙道疏水系統進行改造，及時排出煙道積水。

9）對已發生腐蝕的低泄漏風機葉輪進行焊補修復，并重新進行動平衡校驗，以后每次停機檢查，防止低泄漏風機葉片再次發生腐蝕后振動超標退運造成脫硫超標排放的情況。

10）低泄漏風機入口增加遮流罩，避免GGH吹掃掉落的積灰及液態水被風機吸入，改善風機運行工質。

11）每次停機對換熱元件及密封片進行檢查，評估其安全可靠性，每年對損壞的換熱元件進行更換。

3 結束語

1）鍋爐機組高硫褐煤的摻燒，不僅要重視空預器酸露腐蝕和滿足環保達標排放，還需要通過試驗，對設備安全經濟可靠運行進行全面評估，確定合適的摻配比例。

2）通過采取一些手段或措施，可以緩解或避免在摻燒高硫褐煤后對鍋爐、脫硫設備的影響，從而在保證機組安全穩定運行基礎上，提高運行經濟性。

3）控制高硫褐煤摻燒總量不超過40%，控制一號鍋爐收到基硫份2.0%；二號鍋爐收到基硫份1.7%；三期鍋爐收到基硫份2.2%。

4）高硫褐煤不單獨在同一倉燃用，降低燃燒器噴口結焦問題。

5）硫酸氫銨易潮解，停爐后的空預器高壓水疏通嘗試采用溫水沖洗。

6）GGH入口原、凈煙道內部防腐局部修復只能維持短期運行，建議全面重做防腐。

7）GGH殼體存在腐蝕嚴重的問題，由于多數位置空間極其狹窄，盡可能檢查處理泄漏點及防腐。