首页专业论文技术应用政策标准解决方案常用资料经验交流教育培训企业技术专家访谈电力期刊
您现在的位置:北极星电力网 > 技术频道 > 专业论文 > 火电厂掺烧非设计煤种安全经济性分析

火电厂掺烧非设计煤种安全经济性分析

北极星电力网技术频道    作者:电力职工   2009/2/10 15:09:44   

 关键词:  火力发电厂 锅炉 燃料

简介:〔摘要〕为进一步降低发电成本,全面提高电厂的经济效益,针对华能丹东电厂锅炉的特性,以及锅炉在燃用非设计煤种所表现出来的技术特点,本文通过对不同煤种的特性进行分析论证,提出了合理的配烧方式以及在掺配 ...
摘要〕为进一步降低发电成本,全面提高电厂的经济效益,针对华能丹东电厂锅炉的特性,以及锅炉在燃用非设计煤种所表现出来的技术特点,本文通过对不同煤种的特性进行分析论证,提出了合理的配烧方式以及在掺配过程中所采用的相应措施,经过三年多的实践掺烧取得了良好的效果,为国家节约了大量的优质能源,提高了经济性。
〔关键词〕火力发电厂;锅炉;燃料;配煤;稳定燃烧;经济运行
0前言
华能丹东电厂2台350MW燃煤机组引进英国Babcock公司生产的1162.8t/h亚临界一次中间再热、单炉膛、平衡通风自然循环汽包炉,配有美国西屋公司生产的TC2F-38.6型双缸、单轴、双排汽、凝汽再热式汽轮机和350MW全氢冷发电机。锅炉采用4台MPS 89G 型磨煤机,正常情况下三台磨运行一台备用。燃料经磨煤机研磨后采用热一次风送粉的方式分别送至相应的一排6只燃烧器进行燃烧,燃烧器分别布置于前、后墙采用上、下两排水平布置,在燃烧器的上方还布置一排与燃烧器对应的6只燃烬风喷口,所采用的24只低NOx轴向旋流燃烧器和12只燃烬风喷口合理配合构成了对冲的燃烧方式。
由于华能丹东电厂燃用的设计煤种为内蒙古准格尔煤,煤从准格尔经铁路运输至秦皇岛再经海上运抵丹东大东港,路途遥远,煤价昂贵,所以发电成本相对较高,为了全面降低发电成本,提高经济效益,经厂部研究决定掺烧部分非设计煤种,经过三年多的掺烧积累了丰富的经验,取得了可喜的成绩,2003年掺烧比例达52%,年节约燃料成本3474万元,2004年掺烧比例达47%,年节约燃料成本5355万元,2005年由于燃料供应紧张,面对各种煤炭价格不断上涨的情况,为了全面降低标煤采购单价,加强了对入厂煤、入炉煤热值的管理,使得热值差同比下降了148kcal/kg,年节约燃料成本1785万元,在安全生产方面,连续三年获得华能公司安全标兵的称号 ( 各项主要安全经济指标如表1所示 ),这一切主要与采用科学管理,合理配烧密不可分。
1设计煤种与非设计煤种的煤、灰特性分析
根据锅炉的设计持性及燃煤特点,为找到合适的掺烧煤种或替代煤种,通过对周边各煤矿进行详细调研,分析各煤种的特性,将所选煤样送至辽宁煤炭检验站进行化验,通过对化验报告中的参数进行分析,经燃料掺煤小组进行反复论证,最后决定选用沈阳煤、鸡西煤、朔州煤,丹东凤城和顾家煤等相近煤种作为掺烧对象,为了全面保证掺烧的安全,将所选的非设计煤种送至西安热工研究院燃烧中心进行了掺烧试验,获得了大量的掺烧依据,为合理选择掺烧比例提供了科学保证。其相关煤种的特性参数如表2所示。
2 设计煤种、非设计煤种的煤、灰特性表
1.1 掺烧沈阳煤的特点及采用的措施
根据表2提供的设计煤种与所选用的沈阳煤进行比较可以看出,实际燃用的准混煤和沈阳煤其炭化程度均较高,因此其发热量高于设计煤种,但沈阳煤的灰分较大。灰成分分析中还可以看出,SiO2的含量较大,高于设计煤种,且该煤含硫量较高,因此在掺烧该煤种时特别加强了对空气预热器的监督和维护,龙其是在冬季,由于烟气中含有水蒸气,在燃料水分不多的情况下,在空气预热器的低温受热面上是不会结露的。但在燃烧过程中,根据灰分的性质及所采用的燃烧方式的不同,燃料中的硫分就有可能形成SO2及SO3并转入烟气中,烟气中的三氧化硫与水蒸汽形成硫酸蒸汽,根据有关研究,烟气中只要有少量的三氧化硫存在,便使硫酸蒸汽的露点(也叫烟气的露点)提高很多,烟气露点的提高,当空气预热器的低温受热面壁温低于烟气露点时便有大量硫酸蒸汽凝结,从而导致空气预热器发生低温腐蚀甚至造成严重堵灰。为此在冬季根据汽温下降的情况及时投入了暖风器系统,保证了送风机入口的温度在20℃以上,在暖风器故障不能正常投入时,运行中加强了对空气预热器出、入口一次风、二次风及烟气差压的监视,发现有脉动现象及时采取措施,必要时立即更换煤种,以防空气预热器发生低温腐蚀造成堵灰。
根据沈阳煤灰分大、灰成分中的SiO2、AI2O3两项指标均较设计煤种高的特点,长期掺烧该煤种将会对各受热面产生较大的磨损。为此利用各种停机的机会加强了对各受热面的检查和维护,发现有磨损部位及时进行更换或预以补焊,同时尽量保证机组在正常负荷下运行,避免超出力以至使烟气流速过大加剧磨损。
根据灰份大的特点加强了对电除尘的维护,保证了电除尘器的正常投入,由电除尘器、灰罐分离出的粗、细灰根据用户的不同需求分罐放置,供不应求,所分选出的细灰远销韩国,创造了可观的经济效益。
根据西安热工院对该煤的特性及掺烧试验(如表3所示)可以看出,无论是单烧还是掺烧该煤种都较容易着火、燃烬性能也较好,由于该煤的灰熔点较高,大于1500℃,属低结渣煤,因此在掺烧过程中没有发现结焦现象,因此将沈阳煤做为主要的掺烧煤种,取得了较好的安全经济效益。
3 燃烧与结渣性评价
2.2 掺烧鸡西煤的特点及采取的措施
通过辽宁省煤炭检验站对鸡西煤的化验结果看(如表2所示),该煤种的各项指标均接近于实际燃用的准混煤,如低位发热量:准混22.28MJ/kg、鸡西22.72MJ/kg,挥发份:准混38.17 %、鸡西35.02%,
哈氏可磨系数:准混69、鸡西61, 灰分:准混15.48%、 鸡西27.27% ,因此是较理想的掺烧煤种。通过30%,50%以及在单台磨上100%鸡西煤的掺烧情况看,已经获得了成功。为进一步加大掺烧比例,寻求设计煤种的替代煤种,通过进一步试验,即:在一台磨燃用100%鸡西煤,其余两台磨燃用50%鸡西煤与50%准混煤进行掺烧试验;在一台磨燃用100%鸡西煤,其余两台磨燃用75%鸡西煤与25%准混煤进行掺烧试验以及在三台磨全部燃用100%鸡西煤进行试验,通过对锅炉燃烧情况的观察,没有发现燃烧不稳的现象,机组负荷最高带到350MW,最小减到200MW,在各种负荷下锅炉燃烧情况良好。通过100%燃用鸡西煤以及100%燃用准混煤且均在满出力的情况下对运行各参数进行比较,没有发现超出设计值的情况且各参数与燃用准混煤时的参数基本接近,详细情况见表4所示。
表4 燃用鸡西煤与准格尔煤各主要参数对照表
在100%燃用鸡西煤的情况下,锅炉的排烟温度略有升高,这主要是由于该煤的灰分较高,因此在相同负荷的情况下给煤量超出设计煤种,给煤量的增大根据锅炉的风煤配比情况,一、二次风压势必要增大,风量的增加,造成了烟气量的增大,所以排烟温度升高,为了进一步验证燃用该煤种对锅炉效率的影响,2004年8月通过西安热工院对一号炉进行性能试验,在相同的工况下分别燃用100%准混煤及100%鸡西煤在满负荷的情况下进行对比,结果是燃用鸡西煤比燃用准混煤排烟温度高出6.65℃,锅炉效率下降1.5个百分点。为此针对燃用鸡西煤挥发份低、灰分高、着火和燃烬性能差的特点,采取了提高煤粉细度、适当提高磨煤机出口温度、增加氧量的办法,通过试验取得了良好的效果,经测试飞灰可燃物下降了0.6个百分点,锅炉效率提高了0.3个百分点,可见采用提高磨煤机出口温度、适当增加氧量的办法可以保证在燃用鸡西煤时锅炉燃烧完全,从而提高锅炉效率。
但燃用鸡西煤时也存在一些问题,较突出的问题就是磨煤机在低负荷时振动较大。这主要与该煤的硬度有关,鸡西煤的哈氏可磨性系数 (HGI:61)小于准格尔煤(HGI:68),煤硬在磨煤机内难磨因而引起磨煤机振动,但各磨的情况又不一样,为了进一步摸清在低负荷时引起磨煤机振动的原因,分别对不同的磨煤机进行高、低负荷试验,通过试验发现2B、2C两台磨煤机在28t/h给煤量(接近于200MW单台磨的平均煤量)时没有明显的振动,而2D磨在36t/h给煤量以下即发生明显的振动,可见2D磨的健康水平略差,需要对其进行检查,必要时应更换磨辊。2C磨煤机当给煤量增加至55t/h时磨煤机的差压开始增加,一次风量减小,这说明磨的出力已经达到最大值,而2D磨煤机的出力加到60t/h时仍然没有问题,通过试验可以看出各台磨的状况不同,给煤量的标定也存在着一定的差异。为了解决低负荷磨煤机的振动问题,规定在负荷低于210MW时停止一台磨,保留二台磨的运行方式有效地控制了磨煤机的振动,但二台磨运行时要密切注意各参数的变化,发现异常应及时投油稳燃,采取相应措施保证锅炉的运行安全。
通过对鸡西煤各种比例的掺烧试验,从着火性能、燃烬性能、结渣性能以及磨煤机的适应能力等方面考查,燃用鸡西煤完全可行,通过采用合理的运行方式,加强燃烧调整,在保证磨煤机健康水平的前提下,完全可以解决磨煤机的振动问题。这样在准格尔煤紧张的情况下可以用鸡西煤来替代准格尔煤,在准格尔煤不紧张的情况下可以较大比例掺烧鸡西煤,既保证了锅炉的运行安全又降低了燃料成本,2003年掺烧鸡西煤49万吨、2004年掺烧42万吨、2005年由于燃料紧张等其它因素掺烧20万吨,均获得了较好的经济效益。
1.3 掺烧丹东凤城、顾家煤及朔洲煤的特点及采取的措施
由于丹东凤城煤矿、顾家煤矿在电厂附近,运输较方便,且价格较低,该煤属贫煤,与准混煤的特性相差甚远,为慎重起见,将该煤送至西安热工研究院燃烧中心进行分析化验,并进行各种比例的燃烧试验,其燃烧与结渣特性如5所示
5 丹东凤城、顾家及朔洲煤的燃烧与结渣特性评价
从表5可以看出丹东凤城煤的着火及燃烬性能已属难的范围(分极易、易、中等、难、极难五个等级),与着火、燃烬性能属极易的准混煤掺烧难度较大,这是由于锅炉是按准格尔煤设计,炉膛设计偏小,如果燃用凤城煤其燃烬空间显得不足,而且锅炉采用的是MPS型磨煤机,很难提供较细的煤粉,所以单烧该煤种肯定不适应。如果采用混烧,从燃烬角度考虑由于凤城煤的挥发份远低于设计煤种,所以应采用较细的煤粉,但与准格尔煤混合后磨制,则准格尔煤也将磨得过细,使制粉电耗不必要的增加,当两种煤粉混合后共同进入燃烧区后,燃烧过程所需空气中的氧会被准格尔煤首先消耗,凤城煤颗粒在低氧条件下燃烬更为困难,因此在锅炉燃烧过程中掺烧比例不宜过大,通过西安热工研究院的掺烧试验情况看,当比例超过20%时着火温度明显提高,不利于着火,火焰推迟,至使火焰中心提高,当比例超过40%时其混煤的燃烬特性急剧变差,使得不完全燃烧热损失增加,另外该煤的灰熔点低于设计值,掺烧比例过大可能会引起锅炉受热面结焦,尤其是灰中硅的含量较大长期燃用可能会对锅炉受热面产生磨损。因此在用准格尔煤掺烧凤城煤时将比例控制在30%以下,同时还采用分磨掺烧的方式,即:三台磨煤机运行时,将凤城煤置于下层燃烧器,同时适当调整该磨的加载力,并对该磨的出口分离器档板进行适当调整,将煤粉调细,其余两台磨磨制准混煤,从而达到了较好的掺配效果。但也存在一些问题,如:在掺烧过程中由于两种煤的特性差异,磨制凤城煤的磨煤机在负荷较大时石子煤量增大,致使排放难度加大,经常造成磨煤机差压增大,一次风量摆动等不安全现象。在低负荷时由于燃料量的减少,使得磨煤机产生振动,由于该煤的挥发份太低,在燃烧过程中不利于着火,所以在低负荷时炉膛内燃烧状况不够稳定,时常发生燃烧器火检检不到火焰而发生跳磨的现象。因此在配烧该煤种时必须加强对锅炉各工况的运行监视,及时调整各运行参数,必要时立即采取措施并投油稳燃。
在掺烧顾家煤过程中,由于该煤种属低发热量高灰份(灰分达49%)煤种,因此在配烧时比例不宜过大,否则带负荷能力将受到限制,当掺烧30%顾家煤时在带相同负荷时,所需燃料量较设计煤种偏大15-20t /h,煤量的增加为保持合适的风、煤配比,因此燃烧所需的空气量将有所增加,这样就必须根据煤量的变化及时调整一次风压、二次风压的设计值,或者改变运行磨的风量配置,从而满足煤量增加所需氧量的需求,否则如不及时调整,将会造成磨煤机差压增大,磨煤机由于堵塞导致跳磨的事故发生。由于煤量、风量的增加,造成过热汽、再热汽汽温偏高,排烟热损失增加,特别是在300MW以上时送、引风机入口档板已经开至90%以上,带满负荷困难。针对这种情况在配烧该煤种时比例一般不超过30%,并通过改变上煤方式,如在后夜班负荷不大的情况下燃用该煤种等。另外,在配烧顾家煤时必须加强对飞灰及灰渣量的监视,及时对锅炉各受热面进行吹灰,确保吹灰系统及捞、碎渣机的正常运行。
从表5朔洲煤的着火、燃烬及结渣性能结果可见,该煤与准混煤的结渣性能基本一致,属低结渣煤,掺烧时无结渣之虑,朔州煤的着火及燃尽性能较准煤略差,但基本上属于一类煤。通过实际掺烧情况看,掺烧30%朔州煤时对锅炉的燃烧基本没有影响,但掺烧比例加大后,由于该煤较硬(其可磨性系数HGI:57小于准格尔煤HGI:68),在负荷低于230MW时磨煤机略有振动现象。
2 加强燃料管理,根据情况及时采取合理的配烧方式
掺烧非设计煤种的关键在于燃料管理,不同的燃料进厂后,必须对燃料进行认真取样并做严格化验,全面掌握燃料的各项指标,严把质量关,防止个别煤矿的掺假现象,尽量保证所燃用的煤种符合要求。从进厂的煤实际化验结果看,即使是同一煤种每次的化验结果也不尽相同,有时热值高有时热值低,各项指标也存在着差异,同一煤种的特性有时变化也相当大,因此必须针对不同的化验结果确定入厂各煤种的特性,根据不同的情况采取相应的掺配方案,此外燃料进厂后应该按照不同的煤种将其堆放至指定地点。根据燃料的特性、机组当前的运行状况、调峰情况以及锅炉采取的燃烧方式等等,经过认真分析研究从而确定配烧的煤种、应采取的配煤方式及掺烧比例。在配煤方式上我们采取了将某一煤种单独供一台磨,另外两台磨上设计煤种的方式,以及两条上煤皮带同时运行由各自的煤取料机按要求的比例分别去选取所需煤种,然后将所取的两种煤汇入一条皮带进行混合并按要求分别送至各磨的掺配方式,经过实际运行看这两种配煤方式完全可以达到所要求的掺烧比例,并且取得了良好的效果。
3 结论
在能源日益紧张燃料价格不断上涨的情况下,火电厂的配煤掺烧工作显得特别重要,为了保证火力发电厂的运行安全,只有采用科学的配煤掺烧方式才能保证最大的安全经济效益,通过近几年来的掺烧我们积累了大量的经验,并不断拓宽掺烧范围,又挖掘出了诸如铁法煤、鹤岗煤等相近煤种的掺烧经验,通过不同渠道能够购入相近的煤种,因此在设计煤种供应紧张的情况下有效地缓解了燃料的压力,进而最大限度地保证了机组的连续安全运行,没有发生因燃料紧缺而被迫停机的现象。因此通过对各煤种的科学论证并采取适当的掺配方案火力发电厂掺烧非设计煤种是完全可行的。
参考文献:1、国电西安热工研究院对准混、沈阳、朔州、凤城、鸡西煤的化验分析报告 
2、辽宁省煤炭检验站对顾家煤、鸡西煤的化验分析报告

来源:互联网
友情链接
北极星工程招聘网北极星电气招聘网北极星火电招聘网北极星风电招聘网北极星水电招聘网北极星环保招聘网北极星光伏招聘网北极星节能招聘网招标信息分类电子资料百年建筑网PLC编程培训

广告直拨:   媒体合作/投稿:陈女士 13693626116

关于北极星 | 广告服务 | 会员服务 | 媒体报道 | 营销方案 | 成功案例 | 招聘服务 | 加入我们 | 网站地图 | 联系我们 | 排行

京ICP证080169号京ICP备09003304号-2京公网安备11010502034458号电子公告服务专项备案

网络文化经营许可证 [2019] 5229-579号广播电视节目制作经营许可证 (京) 字第13229号出版物经营许可证新出发京批字第直200384号人力资源服务许可证1101052014340号

Copyright © 2022 Bjx.com.cn All Rights Reserved. 北京火山动力网络技术有限公司 版权所有