600MW锅炉褐煤（印尼煤、蒙煤）掺烧应用与分析

艾达高



600MW锅炉褐煤（印尼煤、蒙煤）掺烧应用与分析

艾达高

褐煤（褐煤、蒙煤）是一种高挥发分、高水分、中高热值、低灰分、低硫分、难磨、极易着火和燃尽、易自燃、低流动性的煤，灰熔点一般低于1200℃，易结焦。通过试验摸清褐煤与煤种按不同比例掺配后，对锅炉燃烧的安全性、稳定性、经济性以及对环保设备运行影响程度，并根据试验结果初步判断“前、后墙对冲燃烧”机组锅炉及环保设备对褐煤的适应性，掌握褐煤与煤种的最佳掺配比例、不同比例下磨煤机的最大出力、对锅炉及环保设备的安全、经济运行的影响。

褐煤；爆炸；挥发份；掺烧

1　前言

煤炭市场的急剧变化，锅炉入炉煤种将不仅限于设计煤种，入炉煤的多样性已成为火电厂燃煤的一种趋势，且随着火电厂的燃煤成本不断增加，为响应厂部节约燃料成本的思路，拓宽进煤渠道，针对不同入炉煤种，必须通过燃煤掺烧试验来确定其对锅炉燃烧的稳定性、经济性、安全性的影响程度。

2　600MW机组锅炉基本情况简介

600MW超临界机组锅炉为东方锅炉厂引进技术制造的国产超临界参数、变压、直流、本生型锅炉；锅炉设计燃用山西省晋城贫煤与河南省平顶山烟煤的混煤；采用双进双出钢球磨煤机冷一次风正压直吹式制粉系统。褐煤为不适炉煤种。

3　褐煤掺烧的危险分析及控制措施

3.1制粉系统易自燃、爆炸

（1）应加强入炉煤挥发分的监控，入炉煤分析基挥发分不超过20%。

（2）严格控制制粉系统运行风温，磨煤机（分离器）出口温度在80℃以内，必要时开启冷风门控制风温。

（3）600MW锅炉制粉系统启、停时应控制分离器出口温度在规定范围内，应重点注意磨煤机内温度，防止发生磨煤机内爆事件。

（4）运行中发生给煤机断煤或卡涩等故障时，应特别注意控制磨煤机（分离器）出口温度，若采取措施磨煤机出口温度仍不能控制，应停运对应磨煤机运行，在处理过程中严格控制分离器出口温度不超限，处理好后再投入磨煤机运行。

（5）停止制粉系统前，确认给煤机上插板关闭严密，磨煤机停运前必须抽净磨内存粉，并控制分离器出口温度低于80℃。

（6）制粉系统停运后，应监视热一次风压和风温，发现磨煤机的进口热风电动门关不严，应手动摇紧热风门；并加强对分离器出口温度的监视，若分离器出口温度高于100℃，应采取相应措施进行控制。

（7）600MW锅炉制粉系统的惰化蒸汽系统应能正常备用。

（8）运行中磨煤机料位不许低于400mm。

（9）对于已进褐煤的制粉系统，连续停运时间应小于8h，超过8h应轮换启动对应制粉系统运行，以防原煤仓自燃。

3.2预防粉管、燃烧器烧损

（1）控制燃烧器运行温度：600MW锅炉控制燃烧器入口粉管风温在80℃以内。

（2）加强燃烧器和粉管运行状况监视，发现粉管、燃烧器磨损漏粉或自燃，应立即退出对应粉管、燃烧器进行抢修。

（3）加强各一次风速监控，维持一次风速在21m/s以上。

（4）600MW锅炉将燃烧器的三次风调整至60%，减小旋流强度，防止着火提前损坏燃烧器。

（5）严防发生一次粉管堵塞异常。

3.3因褐煤水分高，流动性差，给煤机易断煤，原煤仓易挂壁

（1）燃用褐煤时，增加1～2名敲煤人员，专门负责处理褐煤磨煤机的断煤工作。

（2）燃运部每白班检查该煤斗的挂壁情况，发现异常及时汇报当班值长，根据挂壁情况安排进行一次降煤位，敲打原煤斗处理挂壁煤工作。

3.4防止炉膛结焦

（1）控制炉膛氧量在3%以上运行，杜绝缺氧运行。

（2）控制入炉煤含硫在1.5%以内。

（3）加强对捞渣机及炉渣样的巡查，发现有结焦现象，及时进行煤质调整。

3.5褐煤掺配不均匀，炉膛热负荷波动大

值班人员应根据运行参数及时调整试验磨出力，尽可能稳定锅炉压力及机组负荷。

3.6褐煤试烧期间，氮氧化物的排放可能会超标

试验期间炉膛出口氧量按正常运行控制，如氮氧化物超标应适当降低机组负荷运行。

4　褐煤掺烧方案

为了摸清褐煤与煤种按不同比例掺配后，对锅炉燃烧的安全性、稳定性、经济性以及对环保设备运行影响程度，组织了褐煤掺烧试验，具体试验情况如下：

4.1褐煤工业分析

燃管部按煤取样制样标准要求在煤场对褐煤进行工业分析，将化验数据报试验领导小组。

4.2掺混褐煤工业分析

预计褐煤的混煤已经进入磨煤机后，取煤粉样，由化学进行一次掺混煤的工业分析。

4.3试验工况

4.3.1分磨掺烧试验

（1）第一工况试验：同时在 #4C、#4E磨煤机进行掺烧试验；试验时间：2～3d。

（2）确认第一工况掺烧试验对机组运行没有明显影响的情况下，进行第二工况试验：#4炉全炉配掺。

4.3.2如燃运不能实现分磨掺烧，则直接进行全炉掺烧试验

（1）第一工况：褐煤掺烧比例为20%，掺混煤的分析基挥发份控制在11～20%；试验时间：2～3d。

（2）确认第一工况掺烧试验对机组运行没有明显影响的情况下，进行第二工况试验：褐煤掺烧比例为30%，掺混煤的分析基挥发份控制在11～20%；试验时间：2～3d。

4.3.3试验方法

（1）预计褐煤的混煤已经开始进入磨煤机作为试验工况的开始时间。实验前调试人员应将磨煤机分离器下、上挡板分别置于75%、35%位置。

（2）各试验工况条件下，磨煤机稳定运行，对飞灰可燃物、炉渣可燃物、煤粉进行取样，同时观察燃烧稳定性，结焦，烟气含硫，NOx含量、石膏浆液等的变化。

（3）每个试验工况下持续时间暂定为8h，即上午8：00～下午17：00止，根据试验情况可适当延长试验持续时间。

（4）试验期间利用SIS数据，进行相关参数的分析比较。

（5）试验期间，应保持其他磨煤质相对稳定。

（6）试验结束后对机组负荷、总给煤量、烟气二氧化硫、脱硫系统浆液、制粉出力、锅炉效率等参数进行分析。

5　掺烧效果分析

（1）2012年2月开始掺烧褐煤工作，褐煤的含水量达20～30%，具有易自燃、易爆炸、流动性较差的特点，且蒙煤的可磨性较差，褐煤煤质数据如表1。

表1　

（2）褐煤主要进600MW锅炉，褐煤的掺烧比例为20～25%左右，掺烧情况如表2。

表2　

（3）#3锅炉掺烧褐煤的试验数据（如表3）。

表3　

（4）#4掺烧褐煤的试验数据（如表4）。

（5）褐煤掺烧数据分析：

褐煤在600MW机组可以适当比例掺配入炉（掺配比例不宜大于40%），在300MW机组无法掺配入炉（300MW锅炉为中储式制粉系统热风送粉），但褐煤掺配入炉后对锅炉经济性和安全性有一定影响，具体如下：

表4　

①对飞灰和炉渣的影响。因水分高，掺烧褐煤后磨煤机出口温度由80℃下降至60℃，下降幅度约 20℃，导致煤粉入炉后由于温度下降煤粉着火困难，燃烧滞后，飞灰含碳和炉渣含碳上升，特别是褐煤与无烟煤种混掺时由于褐煤提前燃烧抢走氧量，导致煤粉更难燃尽，飞灰和炉渣上升尤为明显。根据掺烧对比分析，当全烟煤入炉时飞灰能控制在1.5%内；当按30%比例掺烧褐煤时飞灰上升至2.6～3%左右，能取得较好的效果；当增加经营公司煤种15%时，由于含有无烟煤，飞灰上升2.5%以上。

②对磨煤机出力影响。因磨煤机出口温度下降20℃，影响磨煤机干燥出力。锅炉制粉总出力下降约30t/h，机组带负荷能力下降明显。

③由于低熔点，极易造成锅炉结焦，频繁掉大焦，影响锅炉安全运行。

④由于高水分，锅炉烟气中的水汽含量较高，空预器的低温腐蚀、受潮的灰份对空预器受热面堵塞可能加剧。

⑤由于高挥发分，在启、停制粉系统、给煤机断煤等变工况时，其煤粉浓度发生变化、磨煤机出口温度升高，易落入煤粉爆燃的区域。

⑥在煤场易发生自燃，影响煤场和输煤系统安全，造成热值损失。

6　结束语

褐煤（印尼煤、蒙煤）在600MW机组锅炉为可入炉煤种，但不是适炉煤种；因褐煤具有易燃易爆的特性，在掺烧过程中有较大的安全隐患，为响应节约燃料成本的思路，2012年进行了大量褐煤掺烧试验工作，并制定了“褐煤掺烧运行技术措施”，在保证机组安全掺烧褐煤前提下，现600MW机组褐煤掺烧比例最大达40%。

2016-3-8

TM621.2

A

2095-2066（2016）11-0216-02