试烧布尔台低质煤的分析

蔡国权,王宝良,李 英

(1.广东国华台山发电厂,广东 江门 529200;2.神华国华北京电力研究院,北京 100069)

试烧布尔台低质煤的分析

蔡国权1,王宝良2,李 英2

(1.广东国华台山发电厂,广东 江门 529200;2.神华国华北京电力研究院,北京 100069)

国华公司 4厂共 6台机组进行了掺烧布尔台低质煤的试验,介绍了试烧情况,对出现的问题进行了安全性和经济性的分析,并提出燃用低质煤的建议措施。

低质煤;掺烧;燃烧

0 引 言

布尔台煤属于低发热量、高灰分的低质煤,为适应煤资源结构变化形势,国华电力公司在 4厂 6台机组进行了布尔台煤与神华煤的掺烧试验工作,试烧前根据初步的煤质特性制定了试烧方案,经过一周的试烧,积累了燃用布尔台煤的实际经验,并进行了安全、经济、环保等方面的分析。

1 试烧情况介绍

1.1 煤质对比情况

试烧布尔台煤前,4厂为控制锅炉结渣,已按 20%～30%的比例掺烧石炭煤,4家电厂锅炉设计煤种与现混烧煤种见表 1、表 2,实际布尔台煤发热量、掺烧份额及试烧负荷分别见表 3。可以看到,布尔台煤的发热量明显偏低,最低偏低20%以上,布尔台煤本身的发热量变化也比较大,可达到 6%以上。

表 1 锅炉设计煤种数据Tab.1 Parameter of kinds of coal

表 2 煤质特性基础数据Tab.2 Basic data of coal characteristics

表 3 锅炉掺烧布尔台煤情况Tab.3 Data o fm ixed buertai coal

1.2 锅炉运行情况

试烧布尔台煤后,各厂因锅炉型式和特性不同而采取不同的调整手段,但统一表现为：锅炉吹灰次数适当增加,锅炉结焦积灰因吹灰次数增加而变化不明显,主汽和再热蒸汽减温水有不同程度的增加,炉底排渣量增大,锅炉排烟温度增加2～7℃。

除三河电厂采取煤场混煤外,其余 3厂没有煤场混煤条件,采用分磨掺烧的方式。由于布尔台煤发热量低、含灰量大,燃烧器出口着火点向后推迟,低负荷时炉膛整体温度降低,再加上布尔台煤发热量变化大,存在火检闪烁问题[1]。如定洲电厂低负荷300 MW时火检闪烁较严重,锅炉运行存在一定的安全风险。

1.3 燃料系统运行情况

不同煤质在储煤场要分堆存放,增加分堆数必然会降低储煤场容量。如盘山电厂设计容量10.5万 t,目前实际日常存煤8～12万 t左右,存放第 3种煤分出堆煤区和取煤区,煤场实际存煤量将降低至6～8万 t。

分堆存放卸煤、取煤工作量增大,运行时间增加,加速了设备损耗,甚至会造成翻车机系统压车,影响正常的卸车。

布尔台煤发热量低,上煤量加大,输煤系统各设备的运行时间延长,输煤系统上煤时间平均增加 15%～20%,加剧了设备的磨损老化。

1.4 制粉系统运行情况

燃煤的发热量降低,为满足负荷的需要,需要增加运行的磨煤机数量或提高磨煤机的出力,机组设计上预留的磨煤机备用出力不足时,高负荷运行时会出现没有备用磨煤机或备用出力,降低了机组运行的安全裕度,增加了机组非停的风险。如定洲电厂燃用 20%布尔台煤,90%以上负荷需要保持 6台磨煤机运行,无备用磨。此时如果出现制粉系统设备故障,必须采取降负荷措施[2]。

1.5 灰渣系统运行情况

布尔台煤的灰分升高,增加了锅炉的排灰和排渣量,除盘山电厂设计煤种收到基灰分 Aar接近20%外,其余3厂设计煤种灰分都在 8%以下,虽然电除尘、除灰、除渣系统设计时有一定的裕度,但布尔台煤发热量和灰分变化量较大,高负荷时除灰、除渣系统出力不足。灰量增大会导致电除尘及输灰系统易出现高料位,而渣量增大会导致除渣系统设备磨损加快。

2 试烧布尔台煤经济性分析

2.1 机组效率下降

2.1.1 排烟热损失增加

燃煤的发热量降低,则相同负荷的实际燃煤量增大,输送煤粉所需的一次风量也相应增加,导致理论燃烧温度和炉内的温度水平下降,使煤粉气流的着火延迟,燃烧稳定性变差,影响煤粉的燃尽。同时烟气量增加,二者共同作用使排烟热损失增加。如沧东、定洲电厂掺烧 20%布尔台煤后,90%负荷情况下排烟温度表盘数据上升了6～8℃,折合供电煤耗增加1.26 g/kW◦h。

2.1.2 机械不完全燃烧热损失和灰渣物理热损失增加

燃煤的灰分增加,影响着火和燃烧过程。煤质中灰分在锅炉燃烧中起到阻碍氧气与碳产生化学反应的作用,灰分升高导致着火延迟,同时炉膛燃烧温度下降,煤的燃烬度变差,从而造成较大的不完全燃烧损失。其次,灰分不可燃,由炉膛排出的高温炉渣,损失了一定的物理显热。

如定洲电厂,按照年计划发电量64亿 kW◦h计算,锅炉排烟温度升高约5～8℃,影响发电煤耗增加1.4 g/kW◦h左右,多烧标煤8 960 t,影响发电成本增加430万元;再热汽减温水增加约12 t/h,影响发电煤耗增加 0.48 g/kW◦h,多烧标煤3 072 t,影响发电成本增加147万元,全年合计增加发电成本570余万元。

2.1.3 辅机电耗增大,燃料运输成本增加

锅炉需要原煤量增加,导致制粉系统耗电率升高。因风量和烟气量的增加,送风机、引风机、一次风机、上煤系统等的电耗均上升。燃料系统的运输、混煤过程也增加了电耗和运行成本。按发热量降低 20%,掺烧 20%布尔台煤计算,辅机电耗就要 4%～6%左右。如定洲电厂引、送、一次风机、增压风机耗电率升高,增加发电成本约158万元。

2.2 检修和维护费用增加

因布尔台煤发热量低、灰分大,造成燃料系统设备运行时间延长,制粉、灰渣系统部件磨损量加大,锅炉受热面冲刷磨损加剧,设备使用寿命将缩短,致使检修维护费用上升,甚至部分设备还需要进行技术改造。

初步估算,按 20%～40%燃用布尔台煤锅炉理论烟气量约增加 1% ～7%、飞灰含量约增加23.9%～47.8%,布尔台煤灰中二氧化硅的含量超过 50%,较神混煤增加 10%～20%。受热面的磨损与烟气流速的 3次方成正比 (只此一项磨损速率增加到原来的 1.13～1.23倍),与飞灰浓度和灰中二氧化硅含量成正比,将导致锅炉的省煤器、过热器、再热器及空气预热器等受热面磨损加剧,管壁变薄,加大四管泄漏的风险。

2.3 环保排放费用增加

布尔台煤的硫分略有增加,加上燃煤量增加,燃烧产生的 SO2有所升高,脱硫石灰石浆液用量较试烧前同负荷下增加 20%～30%,这会造成脱硫系统的运行费用上升 10%以上。同时,灰分增加,电除尘耗电量上升,脱硫 GGH板结速度也要受到影响[3]。如盘山电厂在掺烧布尔台煤种后,脱硫系统入口SO2含量明显增加,原含硫量为600～1 200 mg/Nm3,掺烧后,为 900～1 350 mg/Nm3,增加量平均为200mg/Nm3。脱硫系统制浆等耗电也有少量增加,统计每天增加耗电800～1 000 kW◦ h。

3 结 论

经过一周的试烧,目前,4厂可实现布尔台煤掺烧比例 20%以上,但是定洲和沧东在 50%低负荷下分别存在火检闪烁严重和汽温偏低的问题。掺烧布尔台煤会导致机组的经济性变差,运行成本增加,检修和维护成本提高,但时间较短尚不能作具体评估。

由于布尔台煤的发热量低、灰分大且波动大,给锅炉等系统造成一定的影响,需要采取措施调整运行参数。重点做好低负荷掺烧的安全保障措施,防止火检严重闪烁跳机,低负荷燃烧布尔台煤时,不应采取退出火检保护的方式防止机组跳闸,若确认是因灰量过大造成的火焰变黑使火检误报,则应采取方案提高火检的准确性;做好煤质的检验,及时掌握入炉煤质变化情况,加强取煤、输煤系统、制粉、除灰、除渣系统设备的维护,提高设备可靠性;做不同布尔台煤掺烧比例,不同的锅炉负荷下的燃烧试验,直至最低稳燃负荷试验,深入检验、评估设备燃烧布尔台煤的能力与安全性。

[1]陈冬林,鄢晓忠,夏侯国伟,等.基于准恒温燃烧概念的低质煤稳燃新技术 [J].发电设备,2001,(6)：1-6.

Chen Donglin,Yan Xiaozhong,Xiahou Guowei,et al.A new technology for stable combustion of lean coal based on the quasi-isothermal combustion concept[J].Power Equipment,2001,(6)：1-6.

[2]刘振东,杨杰.劣质煤对电站锅炉安全、经济运行的影响 [J].电站系统工程,2006,22(6)：23-24.

Liu Zhendong,Yang Jie.In fluence of inferior coal on safe and economic operation of utility boiler[J].Power System Engineering,2006,22(6)：23-24.

[3]温立.燃烧劣质煤对锅炉运行的影响及对策 [J].黑龙江电力,2007,(5)：387-388.

Wen Li.Effectof combustion inferior coal on boiler s safe operation and its countermeasure[J].Heilongjiang E-lectric Power,2007,(5)：387-388.

Analysis about the Probation of Buertai In ferior Coal

CaiGuoquan1,Wang Baoliang2,LiYing2
(1.Guangdong Guohua Taishan Power Plant,Jiangmen 529200,China;2.Shenhua Guohua Beijing Electric Power Research Institute,Beijing 100069,China)

The six generator sets ofGuohua No.4 Plant conducted experiments on burning themixed Buertai inferior coal.We briefed the situation about the burning experiments and analyzed the security and economy of the appeared problem,then we put forward the suggestion aboutburning themixed inferior coal.

in ferior coal;blended fuel;burn

TK 229.63

A

2009-11-06。

蔡国权 (1970-),男,助理工程师,从事发电厂锅炉专业技术工作,E-mail：cgq3502@yahoo.com.cn。