淺談600MW超臨界直流鍋爐印尼煤種的摻燒

申磊++宋波

【摘 要】 原煤做為一次能源，在火電廠電力生產中起到至關重要的作用，隨著電力工業的快速發展，大容量、高參數的燃煤發電機組日益增多，對原煤的需求劇增，造成燃煤發電機組不可能在生產中使用單一煤種，很多電廠使用印尼煤做為摻燒煤種。結合我廠的系統狀況，通過總結前期的摻燒經驗，積極改變系統運行方式，整理出一套摻燒印尼煤的最佳摻燒方案，除滿足電力生產對燃煤的基本需求外，對于輸煤系統、制粉系統及鍋爐安全運行是有利的。

【關鍵詞】 超臨界鍋爐 摻燒印尼煤 摻配方式 著火爆炸 運行方式 安全運行

1 概述

鍋爐是由哈爾濱鍋爐廠有限責任公司引進三井巴布科克能源公司（Mitsui Babcock Energy Limited）技術生產的超臨界參數變壓運行直流鍋爐，單爐膛、一次再熱、平衡通風、露天布置、固態排渣、全鋼構架、全懸吊結構Π型鍋爐。型號為HG1980/25.4-YM1。

鍋爐燃燒方式為前后墻對沖燃燒，前后墻各布置4層三井巴布科克公司生產的低NOX軸向旋流燃燒器（LNASB），每層各有4只，共32只。在最上層煤粉燃燒器上方，前后墻各布置1層燃燼風口，每層布置7只，共14只燃燼風口。每只燃燒器配有一只油槍，用于點火和助燃。

鍋爐設計煤種為神府東勝煤，校核煤種1為混煤，校核煤種2為大同煤。點火及助燃油為0號柴油。

鍋爐制粉系統為雙進雙出鋼球磨正壓直吹系統，磨煤機為4臺，每臺磨配兩臺給煤機，分別布置于磨煤機兩側。

2 印尼煤摻配方式

2.1 分倉摻配方式

我司鍋爐制粉系統為雙進雙出鋼球磨，每臺機共計四臺磨煤機，每臺磨煤機對應兩個煤倉，每臺機組共八個原煤倉。摻配主要按照按照以下排序：煤種熱量、硫份、揮發份三個主要影響因素進行配比加倉。原則為：摻配硫份≤0.7%，發熱量≥4700千卡，揮發份≤30%，同時應考慮灰分的配比情況，原則上摻配后灰分≤17%。將需要摻配的兩個煤種分別加入同一臺磨煤機的兩個煤倉，每臺磨煤機對應的兩臺給煤機同時運行，將兩種煤在磨煤機內混合。

2.2 混摻摻配方式

因印尼煤本身具有高揮發、低灰分特點，一般情況下，印尼煤空干基揮發分可達40%左右，極易發生自燃，給制粉系統的安全運行會造成很大威脅。原有分倉摻配方式存在混配不均勻的缺點，容易發生因混料不均，造成磨煤機爆炸。針對印尼煤的摻配選擇將兩種煤在進入煤倉前進行混配，避免這種情況發生。根據入廠煤的煤種是否符合摻配條件，采取兩種不同摻配方式，以下分別介紹這兩種摻配方式：

2.2.1 皮帶混配

如入廠煤不符合摻配的條件，即入廠煤灰分≤15%、揮發分≥30%的煤，直接堆放在煤場，再從煤場選擇可摻配的煤種與印尼煤分別使用兩臺斗輪機同時取用，各自取煤量控制在650t/h以下，分別通過209皮帶機上的入爐電子皮帶秤在210皮帶機上混合加入煤倉。這種摻配方式可以保證混配的均勻度，但在取用過程中，一定要保證兩臺斗輪機取煤都在要求范圍以下，不但不能保證混配均勻程度，且容易發生取煤量超限，造成撒煤或者堵煤。

2.2.2 平鋪混取摻配

如入廠煤符合摻配的條件，即入廠煤灰分≥15%、揮發分≤30%的煤，先將入廠煤采用回轉的堆煤方式平鋪在印尼煤煤堆上層（采用這種方式前提在堆煤時應控制煤堆高度在8米左右，不能堆至最高），厚度約為1.5米左右，再將兩種煤同時取用加入煤倉，如圖1所示。這種摻配方式，即可不影響卸煤效率，還可使混配的均勻度達到最大，保證鍋爐制粉系統的安全運行。

3 印尼煤不同摻配方式下的對比

3.1 機組出力的影響

印尼煤采用分倉摻配方式下，對機組出力影響偏小，由于我廠使用的印尼煤發熱量相對較低，因此在進行加倉時，同一臺磨煤機的另外一個原煤倉加發熱量較高的煤種，在機組需要帶高負荷，鍋爐燃燒率滿足不了要求時，可以增加同臺磨中高發熱量煤種一側給煤量，減小印尼煤在同臺磨中的摻燒比列，提高入爐煤的整體發熱量，滿足機組出力要求，因此此種方式下對機組負荷的調整方式上相對靈活。

印尼煤采用混摻摻配方式下，如同臺磨的對應的兩個原煤倉中，一個倉使用摻配后的煤種，另一個倉為高發熱量的單一煤種時，在機組負荷調整中不受限制，可采取分倉摻配的方式進行調節；如同臺磨的兩個原煤倉都加混摻印尼煤后的煤種時，入爐煤的總體放熱量將固定，在機組負荷調整中，熱負荷調整的余地小，相對不靈活。

3.2 磨煤機干燥出力的影響

印尼煤采用分倉摻配方式下，由于印尼煤本身的高揮發分、低灰分的特性，容易自燃著火，對制粉系統的運行帶來不安全因素，因此在磨煤機出口溫度的控制上，按照不超過60℃進行控制，這樣講導致磨煤機入口溫度相對較低，引起對同臺磨的另一種煤種干燥不足，影響制粉系統的干燥出力，導致制粉系統整體出力降低，增加電耗，且煤粉的溫度降低也會引起煤粉著火點推遲，火焰中心上移，對于鍋爐蒸汽溫度及受熱面金屬壁溫的控制不利。同時煤粉溫度的降低，也會造成煤粉在PC管中的流動性差，存在煤粉管道積粉的風險。

印尼煤采用混摻摻配方式下，煤的整體特性改變，降低了自燃著火的風險，因此在磨煤機出口溫度的控制上，可以提高至70℃運行，相應的磨煤機入口溫度提高，增加了磨煤機的干燥出力的同時也保證了鍋爐系統運行的經濟性和安全性。

3.3 制粉系統安全性的影響

印尼煤采用分倉摻配方式下，由于印尼煤的煤質特性決定了印尼煤具有易自燃著火的特點。除易發生煤場堆煤自燃及輸煤系統死角自燃外，在進入原煤倉及使用過程中也有著火的危險，容易在原煤倉、給煤機、磨煤機落煤管、磨煤機端部、煤粉分離器及PC管等處發生著火甚至出現制粉系統發生爆炸的惡性事故，對系統的安全運行造成極大的隱患。特別是當煤種中雜物較多時，容易積存在煤粉分離器的回粉管和內椎體處，導致分離器出來的細度不合格的煤粉不能正常下落至磨煤機內繼續研磨，積存在此處發生自燃，引起磨煤機爆炸。2014年1月份，由于分倉摻燒印尼煤，共出現不同程度的制粉系統自燃著火故障15次。

針對此種加倉方式出現的問題，及時改進了印尼煤的摻燒方式，采用摻配摻燒的方式，改變入爐煤的煤種特性，降低制粉系統發生自燃著火的風險，自調整印尼煤摻燒方式后，制粉系統運行情況良好，未發生著火事件。

3.4 鍋爐金屬腐蝕的影響

我廠使用的印尼煤具有低硫分的特性，對于防止鍋爐金屬的腐蝕是有利的，采取分倉摻燒方式下，入爐煤的加權硫分并不高，由于我廠燃燒器布置方式為前后墻對沖，磨煤機的半側對應一側墻，在分倉摻燒階段，高硫分煤種對應的燃燒器區域仍處于煙氣硫分較高的運行環境中，會導致鍋爐局部腐蝕嚴重，對鍋爐的安全運行產生不利影響。

采用混摻方式下，在入爐煤加權硫分一定的情況下，各燃燒器區域的煙氣硫分趨于均勻，有效緩解了局部受熱面腐蝕問題。

3.5 磨煤機停運方式的影響

印尼煤采用分倉摻燒方式時，由于印尼煤的易自燃著火的特性，決定了在磨煤機停運階段需對磨煤機筒體內的煤利用另外一側不易自燃的煤種進行置換，即加大另一側給煤機的給煤量，同時減小印尼煤的摻燒比列，此過程大約需要20-30min，同時為防止吹空停磨過程中發生爆炸事件，因此在吹空使用印尼煤的磨煤機時，需控制磨煤機入口溫降速度，控制在4℃/min，同時給煤機停運至磨煤機吹空停運期間需投入磨煤機筒體惰化蒸汽，磨煤機停運后PC管需每根吹掃20min，單次磨煤機停運（不包括PC管吹掃時間）共需要事件1.5小時左右，增加了磨煤機的電耗，且投入惰化蒸汽后筒體吹空效果差，容易有積粉存在。

采用印尼煤混摻方式下，由于煤種特性發生變化，極大降低了印尼煤自燃著火的風險，在磨煤機吹灰停運階段煤種置換時間可縮短至10min左右，磨煤機入口進行滑溫的速率可控制在10℃/min，且不適用惰化蒸汽，PC管吹掃時間控制在10min，單次磨煤機吹空停運時間（不包括PC管吹掃時間）共需要40-50min左右，極大程度上減少了磨煤機的停運階段需要的時間，減少運行操作量的同時也降低了磨煤機的電耗、降低了制粉系統空轉時間，達到降低設備損耗的目的。

4 結語

印尼煤的特性決定了其更容易引發輸煤系統、制粉系統著火事件，通過調整印尼煤的摻燒方式，采用混摻的摻配方式。提高了系統運行的安全性，提高了機組出力，提高了鍋爐運行的經濟性，降低了設備的磨損，對火電廠電力生產中合理使用印尼煤有著重要的意義。

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