掺烧印尼煤对机组安全稳定运行的影响

易晓波

(福建大唐国际宁德发电有限责任公司，福建 福安 355006)

1 概述

福建大唐国际宁德发电有限责任公司位于福建省宁德市沿海地区，电厂来煤全部依靠海运。目前，由于国内电煤供应及海运运力紧张，同时考虑到燃料发电成本，电厂开展了配煤掺烧工作；在掺烧国内煤炭的同时，还大幅提高进口煤炭的掺烧比例，产生了良好的经济效益，这在国内，特别是东南沿海地区有着广泛的应用前景。由于掺烧煤种与设计煤种参数差别很大，尤其是一些挥发分较高、具有易燃特性的印尼褐煤，影响了机组的安全稳定运行。经过不断试验和总结经验，获得了各种掺烧方法下机组的运行特性参数及设备主要性能，掌握了一些应对的方法，为机组长期稳定运行提供了技术参考。

宁德发电公司600 MW超临界燃煤发电机组配置哈尔滨锅炉厂的HG-1900/25.4-YM4型超临界变压运行直流锅炉，锅炉形式为一次再热、单炉膛、前后墙对冲燃烧、固态排渣、平衡通风、全悬吊结构Π型炉。锅炉燃烧系统采用低NOx轴向旋流煤粉燃烧器(LNASB)，不仅具有较好的自稳燃能力和较大的调节比，且在炉膛中布置的节距较大，相邻的燃烧器之间不需要相互支持。制粉系统采用中速磨煤机正压直吹冷一次风方式，每台锅炉配6台HP1003型磨煤机；设计为5台磨煤机运行可满足锅炉BMCR工况出力。锅炉配置2台31VNT1720(100)型容克式三分仓回转式空气预热器，2台AN35e6(V19+4°)型静叶可调轴流式引风机，2台FAF25-14-1型动叶可调轴流式送风机，2台PAF18-11.8-2型两级动叶可调轴流式一次风

机。锅炉吹灰蒸汽系统分锅炉本体受热面吹灰和空气预热器吹灰两部分。烟气脱硫系统采用石灰石—石膏湿法脱硫工艺，输灰方式为气力正压式。

2 设计煤种和掺烧煤种的燃料特性

宁德发电公司设计煤种为大同塔山煤，其掺烧煤种则较多，国内煤炭主要有伊泰煤、平混煤等，进口煤炭主要有印尼煤、越南煤、澳大利亚煤等。其中，以印尼煤掺烧量最多，且煤种最复杂。表1列举了大同塔山煤及几种主要印尼煤的燃料特性，包括高挥发分、高硫分、高灰分、低发热量煤种。

表1 设计煤种和掺烧煤种的燃料特性

3 印尼煤的高挥发分对机组运行的影响和应对措施

印尼煤的高挥发分对机组安全运行影响最大，主要表现在制粉系统的自燃爆炸上。一般优先采用和其他煤种炉前混配的方式对印尼煤煤质进行调整，以避免发生自燃爆炸。但当印尼煤来煤量较大时，一部分制粉系统就必须单独磨制印尼煤。

3.1 对制粉系统运行中的影响

对于磨制印尼煤的制粉系统，在运行中可以采用以下方法来防止其自燃爆炸。

(1) 合理确定磨煤机出口温度。出口温度过高，会导致磨煤机着火和煤粉在输粉管中自燃；出口温度过低，煤粉可能在输粉管中结块、沉积，造成输粉管堵塞，进而也会引起输粉管局部自燃、烧红甚至引发事故。通过试验发现，单独燃用印尼煤的磨煤机出口温度控制在55～70 ℃比较合理，在此范围内可以根据挥发分含量进行一定的调整。

(2) 运行过程中磨煤机入口冷热一次风会有混合不充分、温度场不均匀的情况，可能造成磨煤机一次风入口局部温度偏高，而且温差随着给煤量(磨煤机出力)的增大而增大。对易燃的印尼煤来说，这是磨煤机内部着火潜在的点火源。因此，运行中应重点监视磨煤机入口温度，防止磨煤机出口温度合适而入口温度过高造成磨煤机中煤着火，一般情况下磨煤机的入口温度应控制在260 ℃以下。此外，要加强对磨煤机石子煤的排放工作，及时将有着火危险的石子煤排出。

(3) 应加强对制粉系统的就地检查。用测温仪对磨煤机本体及出口各输粉管的温度进行检查，监视运行情况，发现超温、冒烟、冒火星、着火时要及时处理。若输粉管烧红，应停止磨煤机运行并吹扫干净，待温度降至正常温度、分析出故障原因后，方可重新启动磨煤机运行。排渣斗或侧机体冒烟、冒火星时，就地检查磨煤机有无异音，判断刮板运行情况，迅速清理石子煤，加大冷风量降低磨煤机出、入口温度，经上述处理无效时，再停运制粉系统检查。

定期对制粉系统不严密处进行检查，检查的重点部位为：磨煤机输粉管、喷燃器入口、给煤机平台、磨煤机顶部。若发现有漏粉现象，应立即处理并清理干净。此外，还要加强对附近电缆的积粉检查。

(4) 严密监视制粉系统各参数(出、入口温度，风量，风压等)。如果能在第一时间发现着火，并及时投入消防蒸汽，加大冷风量进行吹扫，降低磨出口温度，就有一定的机会将着火情况控制住。

3.2 对制粉系统启停时的影响

制粉系统磨制印尼煤时的自燃爆炸绝大部分发生在磨煤机的启动和停止阶段。因此，磨制印尼煤时应尽量保持磨煤机连续运行，避免不必要的启停。制粉系统在启停时，可以采用以下方法来防止其自燃爆炸。

(1) 在启动和停止阶段，应该控制磨煤机的出口风粉温度≤60 ℃，入口风温≤200 ℃。

(2) 磨煤机暖磨前通入消防蒸汽5 min左右，启磨时控制好出口温度，温度达到启动条件后，马上启动磨煤机。启动时先开大冷风门，关小热风门；降温后，再启动给煤机加煤，并及时将给煤量加至30 t/h以上。加煤时先开大冷风门，再开大热风门，整个过程中控制磨煤机出口温度不超过60 ℃。

(3) 磨煤机停运时应先关小热风门再减煤，冷风调门尽早开大，并及时关闭热风隔绝门。在准备停运前磨煤机出口温度应降至50 ℃。当给煤量降至最小时停运给煤机；磨煤机电机电流降至空载后继续运转10 min，彻底排尽石子煤再停运；磨煤机停运后再吹扫10 min，通入消防蒸汽3 min。整个过程中通风吹扫风量不低于60 t/h。

(4) 制粉系统计划停运时间超过1天时，建议提前将原煤仓印尼煤烧尽，更换煤种后运行不少于5 h。在燃用易燃煤的制粉系统备用期间，应加强检查，防止煤在煤仓中或磨内自燃。

3.3 设备检查、调整和改造

(1) 及时调整磨煤机分离器的挡板开度，适当增大煤粉细度。这一方面可以减少煤粉在制粉系统内的停留时间，降低自燃爆炸的可能性；另一方面可以增加煤粉着火时与燃烧器喷口的距离，防止喷口附近结焦，燃烧器烧损、变形。此外，还能大大降低磨煤机电耗，节能效益可观。如分离器挡板开度从45 %减小到20 %后，煤粉细度R90从12.30 %增大到25.05 %，磨制每吨印尼煤可以节省约1.11 kW•h 电量。

(2) 利用制粉系统停运机会，检查磨煤机出口粉管可调缩孔的盖板间隙和上方低速回流区域、输粉管阀门挡板及弯头等处积粉情况，并进行清理。用防火泥填充间隙效果良好，可以大大减少自燃爆炸事故的发生次数。

4 印尼煤的其他燃烧特性对机组运行的影响和应对措施

(1) 如果所用的掺烧煤种发热量过低，在高负荷时即使制粉系统磨煤机全部运行，锅炉可能也无法达到满出力。这不仅限制了机组的负荷，还降低了安全性，使引、送、一次风机等辅机调节性能变差，空预器差压增大，受热面结渣、超温、磨损加剧。在低负荷时机组又存在稳燃的问题。此外，机组协调控制系统可能会由于煤质偏差大而动作异常。因此，制定配煤方案时要合理安排低热值煤种的比例，使燃煤平均热值满足机组安全运行的需要。下层、中层燃烧器对应的煤仓不宜单独上低热值煤种，以免低负荷时影响稳燃。

(2) 掺烧高硫分的煤种，要注意配比不能过高，否则会导致脱硫效率达不到环保要求。高硫分煤要优先上至下部燃烧器对应的煤仓，这样，在低负荷时烟气量小硫分高，在高负荷时烟气量大硫分低，保证了脱硫系统的稳定运行，而不至于在高负荷时出现烟气脱硫参数超标。另外，还要特别注意空预器的低温腐蚀，及时开启空预器热风再循环门，提高空预器冷端平均温度控制值。当空预器进出口烟气差压有上升趋势时，可增加空预器的吹灰次数，适当提高吹灰压力，防止空预器堵灰，造成换热效率下降、引风机电耗上升甚至引发失速抢风。同时，维持适当的低氧燃烧，尽量减少三氧化硫的生成。

(3) 掺烧高灰分的煤种时，焦炭燃尽程度变差，机械不完全燃烧热损失和灰渣物理热损失增加，从而降低机组的经济性。如果灰分过高，还可能超出输灰系统的处理能力。所以，在确定上煤方案前，应该综合计算煤种总的灰分含量是否超标。在灰量较多时，可以增加空压机运行台数，适当提高输灰系统压缩空气压力，减少输灰系统各灰斗落灰时间，避免发生堵灰的现象；同时，减少每个输灰周期间的等待时间，即提高输灰系统的运行速度。

(4) 掺烧高水分的煤种时，汽化潜热随之增加，炉膛温度水平降低，妨碍煤粉的燃尽，同时使排烟体积增加，排烟温度上升，排烟热损失增加，锅炉效率下降。此外，高水分原煤流动性差，会引起原煤斗、给煤机、落煤管内原煤粘结堵塞以及输粉管堵塞，降低设备运行的可靠性和安全性，造成燃烧稳定性下降。要加强就地巡检，以及时发现原煤堵塞现象，检查煤仓和给煤机的振打疏松装置运行情况，增加运行频率，避免原煤粘结堵塞。还要适当提高磨煤机出口温度及一次风速，防止输粉管堵塞。

(5) 掺烧高灰分、高硫分、灰熔点低的煤种时，锅炉结渣和高温腐蚀会加剧。为了避免这种情况，就要维持燃烧器附近的氧化性环境，防止贴壁燃烧，降低水冷壁温度，减少对锅炉的损害。定期对现场人孔门和灰斗检查渣量情况，发现有结渣迹象时，及时更改配煤比，调整燃烧，降低负荷运行。每天都要进行全炉膛吹灰工作，保持受热面的清洁；积灰严重时，可适当增加吹灰次数。

(6) 2种不同配煤方案交替的过程中，必然存在制粉系统煤质发生变化的一个时间点，在这个时间点前后，制粉系统以及锅炉的运行都会受到影响。如，掺烧煤种从烟煤变成褐煤后，如果调整不及时，可能导致制粉系统自燃；从不易结渣的煤变成易结渣的煤后，如果不调整配风，就会加剧结渣。所以，配煤掺烧过程中，集控运行与输煤运行之间应加强协调，记录上煤时间及各煤仓煤位，推算出煤质变化的时间点，及时做出调整，保证机组稳定运行。

5 结束语

综上所述，掺烧印尼煤时要充分考虑其对机组运行的影响，灵活运用掺烧方式，合理制定配煤方案，计算其发热量、硫分、灰分等是否超出了机组的承受范围。根据不同配煤方案的热值、硫分、灰分、水分等参数，提前做好应对准备，合理安排制粉系统运行方式，针对每个煤仓所上煤种的不同，也要分别做出相应的调整。对单独磨制印尼煤的制粉系统，为了防止其自燃爆炸，要降低出口风粉温度，增加煤粉细度，严密监视出入口温度、风量、风压等参数，加强就地检查。启停制粉系统过程中，在控制好参数的同时要注意操作的每一个细节，将危险性降到最低。

实际运行经验表明，经过充分研究、认真分析并制定切实有效的应对措施，是能够保证机组掺烧印尼煤时的安全稳定运行的。

1 朱全利. 锅炉设备及系统[M]. 北京：中国电力出版社，2008.