燃煤摻燒技術(shù)對(duì)火力發(fā)電廠機(jī)組安全性的影響分析

孫其兵 劉瑞

【摘 ?要】由于各領(lǐng)域的快速發(fā)展，對(duì)能源的消耗不斷增大，電煤供應(yīng)緊張，價(jià)格波動(dòng)較大，各電廠為保證發(fā)電需要，不斷擴(kuò)大購(gòu)煤渠道，造成入爐煤質(zhì)與設(shè)計(jì)煤種發(fā)生嚴(yán)重不匹配，嚴(yán)重影響鍋爐機(jī)組效率，還給鍋爐設(shè)備的正常運(yùn)行帶來(lái)不少負(fù)面影響。為解決困擾電廠煤源供應(yīng)多變且嚴(yán)重偏離設(shè)計(jì)值的問(wèn)題，各電廠通過(guò)探索配煤摻燒技術(shù)，來(lái)確保鍋爐燃燒調(diào)整的穩(wěn)定性及運(yùn)行的安全性。

【關(guān)鍵詞】燃煤摻燒技術(shù);火力發(fā)電廠;機(jī)組安全性;影響

引言

針對(duì)目前我國(guó)火力電廠普遍存在實(shí)際用煤與設(shè)計(jì)煤種嚴(yán)重脫節(jié)的現(xiàn)象，必須對(duì)實(shí)際來(lái)煤進(jìn)行混配摻燒。

1混煤的煤質(zhì)特性

混煤燃燒時(shí)，若煤種適當(dāng)，混合均勻，配比合理，具備良好的燃燒條件，就能發(fā)揮各個(gè)煤種的優(yōu)勢(shì)，從而為鍋爐的安全和經(jīng)濟(jì)性帶來(lái)良好的影響。然而混煤的燃燒特性并不是普遍認(rèn)為的各個(gè)煤種的簡(jiǎn)單線性疊加，由于單一煤種的組成和特性不同，混合后不同煤質(zhì)的顆粒在燃燒過(guò)程中相互影響和制約，使得混煤的煤質(zhì)特性比單一煤種更為復(fù)雜，主要表現(xiàn)在以下5個(gè)方面。（1）混煤的混合比例會(huì)影響揮發(fā)分的析出溫度.混煤中性能較優(yōu)的煤（煙煤）含量越多，其揮發(fā)分的析出溫度越低，越易揮發(fā)，因此混煤中的各煤種揮發(fā)分的析出并不是同步的。（2）若混煤中各組分的燃燒性能差異較大，則在運(yùn)行中無(wú)法同時(shí)滿足不同性能的煤對(duì)配風(fēng)（如風(fēng)率、風(fēng)速、風(fēng)量分配等）的不同要求，造成著火困難、燃燒不穩(wěn)定、不完全燃燒熱損失加劇，以及使鍋爐效率大幅度下降和污染物排放量增加等。（3）當(dāng)摻燒低揮發(fā)分煤過(guò)多時(shí)，會(huì)造成機(jī)械熱損失急劇增加;當(dāng)摻燒低熱值或低活性的煤量過(guò)多時(shí)，由于熱量達(dá)不到鍋爐規(guī)定的熱值，有可能造成鍋爐頻繁滅火。（4）當(dāng)摻燒可磨性相差較大的煤時(shí)，在制粉條件相同的情況下，煤粉顆粒細(xì)度將會(huì)有較大差異，這對(duì)磨煤機(jī)的出力有很大的影響，同時(shí)對(duì)煤粉的燃盡過(guò)程會(huì)造成很大的影響，使排煙熱損失增加。

2燃煤摻燒對(duì)機(jī)組的影響分析

2.1摻燒劣質(zhì)煤對(duì)鍋爐的影響

由于煤種問(wèn)題，帶相同負(fù)荷需要煤量就會(huì)增加，造成排渣量及灰量增大，排渣量大增加了運(yùn)渣成本，電廠通過(guò)壓縮空氣輸灰管道來(lái)輸灰，灰量大會(huì)造成輸灰管道磨損及輸灰成本增加。摻燒劣質(zhì)煤，灰分增大后，進(jìn)入空預(yù)器容易造成空預(yù)器堵灰，進(jìn)一步使空預(yù)器差壓增大，影響鍋爐效率。出現(xiàn)空預(yù)器差壓增大的情況，需適當(dāng)增加空預(yù)器吹灰次數(shù)，同時(shí)減少進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽，這就降低了整個(gè)機(jī)組的效率。燃燒劣質(zhì)煤，進(jìn)一步造成煙氣中灰分含量增大，使鍋爐受熱面表面受到灰的摩擦損耗增大，影響鍋爐的運(yùn)行安全。摻燒高硫分煤時(shí)也會(huì)影響鍋爐的安全，尤其是排煙溫度較低時(shí)，在尾部煙道極易引起低溫腐蝕，嚴(yán)重的話會(huì)發(fā)生受熱面爆管。

2.2摻燒劣質(zhì)煤對(duì)受熱面結(jié)焦的影響

鍋爐結(jié)焦有90%以上是由于煤質(zhì)變化引起的，因此為預(yù)防受熱面結(jié)渣，可考慮適當(dāng)摻燒不同的煤種，或者采用優(yōu)化的結(jié)渣預(yù)防措施。表1為西安熱工研究院推薦的預(yù)防鍋爐受熱面結(jié)渣的相關(guān)措施以及某電廠的實(shí)際執(zhí)行情況，實(shí)踐表明，采用優(yōu)化的結(jié)渣預(yù)防措施，結(jié)渣情況得到了明顯改善。

劣質(zhì)煤中氮氧化物含量大時(shí)，為使排放指標(biāo)能達(dá)到環(huán)保要求，需增加噴氨量或降低負(fù)荷。噴氨量調(diào)整不合適，會(huì)造成氨逃逸量大，氨氣經(jīng)過(guò)脫硝裝置后進(jìn)入空預(yù)器，很容易在空預(yù)器處與灰分結(jié)合粘在一起，隨著運(yùn)行時(shí)間增長(zhǎng)，造成空預(yù)器差壓增大，影響空預(yù)器效果及機(jī)組效率。

2.4摻燒劣質(zhì)煤對(duì)脫硫的影響

燃燒劣質(zhì)煤，煙氣中煙塵含量大，同時(shí)進(jìn)入脫硫主塔后與漿液混合，會(huì)造成漿液中含塵量大，使脫硫主塔前后差壓增大，煙氣流速降低，影響引風(fēng)機(jī)出力，降低機(jī)組效率。在劣質(zhì)煤出現(xiàn)硫分高的情況時(shí)，尤其是當(dāng)機(jī)組處于高負(fù)荷時(shí)，為保證脫硫出口指標(biāo)達(dá)標(biāo)，漿液需求量會(huì)增大，這就增加了漿液生產(chǎn)成本。

2.5摻燒劣質(zhì)煤對(duì)輸煤的影響

摻燒劣質(zhì)煤，相同負(fù)荷所需煤量增大，輸煤專業(yè)上煤工作量加大，且上煤時(shí)間增長(zhǎng)，設(shè)備運(yùn)行周期加長(zhǎng)，會(huì)影響機(jī)組廠用電率。

3燃燒劣質(zhì)煤所采取的應(yīng)對(duì)措施

該電廠自開(kāi)始混煤摻燒以來(lái)，已消耗劣質(zhì)煤324萬(wàn)t，摻燒比例達(dá)到60%，大大降低了電廠采煤成本。從燃燒的情況和經(jīng)濟(jì)參數(shù)分析，摻燒情況良好，飛灰可燃物含量平均為1.67%，爐渣可燃物含量為4.5%。同時(shí)，也改變了因煤質(zhì)差而限負(fù)荷的現(xiàn)象，保證了脫硫、脫硝等環(huán)保指標(biāo)全部達(dá)標(biāo)。根據(jù)幾年來(lái)的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了燃燒劣質(zhì)煤所應(yīng)采取的應(yīng)對(duì)措施，具體如下：（1）降低一次風(fēng)速，保證燃燒器出口煤粉著火穩(wěn)定。（2）維持較低的爐膛負(fù)壓，保證煤粉充分燃燒。（3）增加吹灰次數(shù)，根據(jù)鍋爐受熱面壁溫、排煙溫度、空預(yù)器差壓等因素綜合判斷。（4）保證合適的空氣動(dòng)力場(chǎng)，做好空氣動(dòng)力場(chǎng)試驗(yàn)，保證每臺(tái)磨煤機(jī)燃燒器出口風(fēng)量均勻。（5）結(jié)合煤種選擇合適的煤粉細(xì)度。（6）所有磨煤機(jī)出口粉管安裝一次風(fēng)速測(cè)點(diǎn)，利于調(diào)整一次風(fēng)速。（7）根據(jù)實(shí)際燃燒情況及不同的煤種、負(fù)荷，選擇合適的氧量。（8）合理配風(fēng)，調(diào)整燃燒，減少煙溫?zé)崞?。?）根據(jù)燃燒情況，隨著運(yùn)行逐步優(yōu)化吹灰方。（10）盡量提高給水溫度。（11）防止長(zhǎng)期超負(fù)荷運(yùn)行，尤其是煤質(zhì)變化較大時(shí)。（12）結(jié)合實(shí)際情況，合理調(diào)節(jié)燃盡風(fēng)與各個(gè)燃燒器出口風(fēng)量比。（13）結(jié)合負(fù)荷實(shí)際情況來(lái)調(diào)節(jié)干式除渣底部冷卻風(fēng)。（14）加強(qiáng)吹灰器的管理，保證較高的吹灰器投運(yùn)率。（15）根據(jù)實(shí)際情況，控制磨煤機(jī)出口溫度，合理選擇一次風(fēng)壓。（16）根據(jù)煤質(zhì)化驗(yàn)結(jié)果，積極聯(lián)系輸煤、配煤。

4加強(qiáng)燃煤管理的措施

4.1強(qiáng)化入爐燃煤混配摻燒管理

強(qiáng)化煤種混配摻燒，對(duì)入爐煤煤質(zhì)及時(shí)分析，加強(qiáng)運(yùn)行與煤質(zhì)分析的聯(lián)系，以有效指導(dǎo)運(yùn)行人員調(diào)整燃燒。實(shí)踐證明，在我廠煤源點(diǎn)分布廣，煤種不一的情況下，嚴(yán)格精細(xì)的對(duì)燃煤特性和混配摻燒加強(qiáng)管理，防止了高灰分（如灰分達(dá)到50%以上）的煤種進(jìn)入爐膛燃燒而引發(fā)一系列問(wèn)題。因此，只要我們從燃料的采購(gòu)，入爐煤的監(jiān)督等各環(huán)節(jié)把好關(guān)。不同煤種分類儲(chǔ)存，上煤實(shí)行“點(diǎn)菜制”。建立煤場(chǎng)煤種檔案，嚴(yán)把燃煤采制化關(guān)口，分析煤質(zhì)煤種變化對(duì)鍋爐燃燒的影響，隨時(shí)調(diào)整鍋爐燃燒方案，根據(jù)機(jī)組真空度、爐溫、二次風(fēng)箱壓差等參數(shù)指標(biāo)確定燃煤摻燒比例，通過(guò)調(diào)整磨煤機(jī)轉(zhuǎn)速加大劣質(zhì)煤摻燒量，確保了機(jī)組負(fù)荷接帶和脫硫工作的需要。

4.2加強(qiáng)摻燒流程管理

將燃料、運(yùn)行、化驗(yàn)、檢修、運(yùn)輸?shù)热济簱綗嚓P(guān)專業(yè)環(huán)環(huán)相扣：一是入廠環(huán)節(jié)，生技部化驗(yàn)人員必須及時(shí)對(duì)進(jìn)廠煤、入爐煤進(jìn)行化驗(yàn)，對(duì)入爐煤發(fā)熱量、揮發(fā)份等指標(biāo)實(shí)行每日3次的煤質(zhì)化驗(yàn)，做到24小時(shí)不間斷地監(jiān)測(cè)，并及時(shí)反饋給燃料供應(yīng)部配煤人員和發(fā)電部門的運(yùn)行人員;二是籌備環(huán)節(jié)，公司發(fā)電部門的集控運(yùn)行人員必須對(duì)煤質(zhì)做到心中有數(shù)，在機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行、下排磨檢修、鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)等情況下將上煤“菜單”傳達(dá)給燃料供應(yīng)部;三是供應(yīng)環(huán)節(jié)，燃料供應(yīng)部根據(jù)發(fā)電部門“點(diǎn)菜單”、當(dāng)天機(jī)組負(fù)荷、磨煤機(jī)的運(yùn)行狀況及煤質(zhì)報(bào)告進(jìn)行“配菜”;四是運(yùn)行環(huán)節(jié)，公司發(fā)電部門運(yùn)行人員根據(jù)燃料供應(yīng)部配煤“菜單”給鍋爐上煤。

結(jié)語(yǔ)

面對(duì)當(dāng)前經(jīng)濟(jì)下行壓力及電煤供應(yīng)緊張形勢(shì)，通過(guò)精確配煤摻燒，大大拓寬電廠的煤源，緩解電廠煤源緊張的問(wèn)題，極大地降低了電煤的采購(gòu)成本，為企業(yè)帶來(lái)了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]江哲生.中國(guó)潔凈煤發(fā)電技術(shù)的展望[J].世界產(chǎn)品與技術(shù)，2017（1）：31-32.

[2]郭嘉，郭漢才.大型電站混煤燃燒特性的研究與探討[J].能源研究與利用，2018（3）：39-41.

（作者單位：國(guó)家能源集團(tuán)宿遷發(fā)電有限公司）