660 MW機(jī)組摻燒低質(zhì)煤燃燒調(diào)整分析

匡政，孔凡續(xù)，郭以永

(安徽華電六安電廠有限公司，安徽 六安 237126)

660 MW機(jī)組摻燒低質(zhì)煤燃燒調(diào)整分析

匡政，孔凡續(xù)，郭以永

(安徽華電六安電廠有限公司，安徽 六安 237126)

隨著電力市場競爭的日益激烈和煤炭價(jià)格的日趨回暖，為了降低燃料成本，提高經(jīng)濟(jì)效益,摻燒低質(zhì)煤越來越受到大容量火電機(jī)組的青睞。在摻燒低質(zhì)煤時(shí)既要保證鍋爐的安全穩(wěn)定和負(fù)荷、壓力的響應(yīng)及時(shí)，避免煤水比失調(diào)等異常工況，又要最大限度地提高鍋爐的燃燒效率，優(yōu)化機(jī)組各項(xiàng)指標(biāo)，降低供電煤耗，提高企業(yè)在行業(yè)中的競爭力。著重探討了摻燒低質(zhì)煤時(shí)采取的保障措施，特別是高負(fù)荷和低負(fù)荷時(shí)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行措施，以及通過優(yōu)化鍋爐燃燒方式來提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)性，為同類電廠摻燒低質(zhì)煤提供借鑒經(jīng)驗(yàn)。

低質(zhì)煤；摻燒；燃燒；調(diào)整

0 引言

某電廠擁有2臺(tái)660 MW超超臨界機(jī)組，鍋爐為變壓運(yùn)行螺旋管圈直流爐，單爐膛、一次中間再熱、四角切圓燃燒方式、平衡通風(fēng)、Π型半露天布置、全鋼架懸吊結(jié)構(gòu)，除灰渣系統(tǒng)為干式機(jī)械式除渣系統(tǒng)。鍋爐燃燒系統(tǒng)為中速磨冷一次風(fēng)直吹式制粉系統(tǒng)，磨煤機(jī)最大出力為60 t/h。24只直流式燃燒器分6層布置于爐膛下部4角，煤粉和空氣從4角送入，在爐膛中呈切圓方式燃燒。鍋爐A，B層配備有離子點(diǎn)火器，無油槍。

1 低質(zhì)煤摻配的原則

低質(zhì)煤具有發(fā)熱量低、揮發(fā)分低、灰分高等特點(diǎn)，低質(zhì)煤的摻配既要滿足機(jī)組安全運(yùn)行對(duì)煤種的基本要求，保證鍋爐燃燒穩(wěn)定，又要確保機(jī)組高峰負(fù)荷時(shí)滿發(fā)、低谷負(fù)荷運(yùn)行穩(wěn)定，同時(shí)兼顧機(jī)組排放滿足環(huán)保要求。為滿足上述要求，低質(zhì)煤摻配時(shí)要保證入爐煤低位發(fā)熱量加權(quán)平均值大于19 MJ/kg，干燥無灰基揮發(fā)分在30.0%～40.0%，收到基全硫分<1.1%。A，B層制粉系統(tǒng)配置等離子點(diǎn)火裝置，起到穩(wěn)燃的作用，因此A，B層入爐煤保證低位發(fā)熱量>21 MJ/kg，干燥無灰基揮發(fā)分>35.0%，收到基水分<8.0%。低質(zhì)煤摻配方式采用分倉配煤和調(diào)整不同煤種的入爐比例來實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)摻燒[1]。在分倉上煤時(shí)，低質(zhì)煤優(yōu)先摻配D磨煤機(jī)，再依次摻配E，F(xiàn)磨煤機(jī)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)鍋爐燃燒工況不穩(wěn)定或者有結(jié)焦現(xiàn)象時(shí)應(yīng)及時(shí)調(diào)整磨煤機(jī)配煤方式，減少低質(zhì)煤的摻配比例。低質(zhì)煤和高硫煤應(yīng)避免同時(shí)入爐，可以采取隔日輪換的方式。

2 制粉系統(tǒng)調(diào)整的原則

2.1 磨煤機(jī)運(yùn)行方式

摻燒低質(zhì)煤進(jìn)行燃燒調(diào)整時(shí)要遵循“集中分散”原則，即低負(fù)荷時(shí)燃燒盡量集中，磨煤機(jī)不要隔層運(yùn)行，單臺(tái)磨出力不低于30 t/h，必要時(shí)可以倒換制粉系統(tǒng)或者投入等離子，保證單個(gè)噴燃器和整個(gè)爐膛燃燒穩(wěn)定，提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。高負(fù)荷時(shí)，燃燒盡量分散，單臺(tái)磨煤機(jī)出力不要超過55 t/h，磨煤機(jī)可以隔層運(yùn)行，防止熱負(fù)荷過于集中，引起爐膛和噴燃器結(jié)焦，受熱面壁溫升高。

摻燒低質(zhì)煤時(shí)入爐煤總煤量增加，在升降負(fù)荷時(shí)總煤量變化大，但是負(fù)荷、壓力響應(yīng)慢。因此，在進(jìn)行磨煤機(jī)啟、停和參數(shù)調(diào)整時(shí)應(yīng)根據(jù)負(fù)荷變化趨勢做好提前安排，在升負(fù)荷過程中，各臺(tái)磨煤機(jī)平均出力達(dá)50～55 t/h時(shí)啟動(dòng)備用磨煤機(jī)，在降負(fù)荷過程中，各臺(tái)磨煤機(jī)平均出力降至30～35 t/h時(shí)，磨煤機(jī)停運(yùn)轉(zhuǎn)備用，正常情況下應(yīng)優(yōu)先停運(yùn)上層磨煤機(jī)以保證燃燒的穩(wěn)定。在啟、停磨煤機(jī)和煤種變化時(shí)，應(yīng)預(yù)先通過燃料熱值修正(BTU)對(duì)總煤量進(jìn)行修正，緩慢、平均地改變磨煤機(jī)出力，防止汽溫、汽壓的大幅波動(dòng)。

2.2 磨煤機(jī)運(yùn)行參數(shù)要求

摻燒低質(zhì)煤時(shí)要保持磨煤機(jī)動(dòng)態(tài)分離器轉(zhuǎn)速在85～95 r/min，維持R90(煤粉細(xì)度)在15%～20%范圍內(nèi)，保證合適的煤粉細(xì)度，這樣既防止煤粉因過粗而燃燒不完全，火焰中心升高，導(dǎo)致汽溫汽壓波動(dòng)大，也可以防止煤粉過細(xì)造成著火距離縮短，導(dǎo)致噴燃器結(jié)焦燒損。為確保每個(gè)噴燃器的出粉濃度始終均勻，煤粉燃燒完全，達(dá)到減小爐膛兩側(cè)煙溫、汽溫、

氧量偏差的目的，磨煤機(jī)需要保持合理的風(fēng)煤比，摻燒低質(zhì)煤時(shí)磨煤機(jī)出力與磨煤機(jī)入口一次風(fēng)壓、一次風(fēng)量以及液壓油加載力的數(shù)據(jù)見表1。根據(jù)煤種、排渣量合理控制磨煤機(jī)入口一次風(fēng)壓力，低負(fù)荷時(shí)由于磨煤機(jī)運(yùn)行臺(tái)數(shù)減少，為防止一次風(fēng)量與風(fēng)壓不匹配導(dǎo)致一次風(fēng)機(jī)失速，在保證磨煤機(jī)通風(fēng)需求的前提下適當(dāng)減低一次風(fēng)壓力，低負(fù)荷時(shí)控制一次風(fēng)壓在7.0～8.0 kPa，高負(fù)荷不超過10.0 kPa，當(dāng)有1～2臺(tái)磨煤機(jī)通風(fēng)出力受限時(shí)，優(yōu)先調(diào)整給煤量偏差。為保證低質(zhì)煤充分均勻燃燒，磨煤機(jī)一次風(fēng)速控制在25～28 m/s，最高不超過30 m/s，各角一次風(fēng)速偏差不超過3 m/s。磨煤機(jī)出口溫度控制在85～90 ℃，最低不低于65 ℃，以保證煤粉著火良好。摻燒低著火點(diǎn)煤種時(shí)要適當(dāng)降低磨煤機(jī)入口溫度和出口溫度以防止煤粉在磨煤機(jī)和粉管內(nèi)自燃。調(diào)節(jié)磨煤機(jī)入口風(fēng)量和進(jìn)出口溫度時(shí)盡量保持熱一次風(fēng)調(diào)門在較大開度，減小節(jié)流損失。磨煤機(jī)液壓油加載力可以根據(jù)磨煤機(jī)實(shí)際運(yùn)行工況、磨煤機(jī)振動(dòng)情況以及石子煤排放情況加以調(diào)整，正常運(yùn)行時(shí)控制磨煤機(jī)液壓油壓力在5～14 MPa。當(dāng)磨煤機(jī)排出的石子煤含煤量達(dá)30%以上時(shí)應(yīng)及時(shí)調(diào)整磨煤機(jī)液壓油加載力、一次風(fēng)量和磨煤機(jī)出力。

表1 摻燒低質(zhì)煤時(shí)磨煤機(jī)運(yùn)行參數(shù)

3 爐膛配風(fēng)調(diào)整的原則

3.1 氧量控制原則

摻燒低質(zhì)煤時(shí)氧量過低會(huì)導(dǎo)致燃燒不充分，易結(jié)焦；氧量過高會(huì)導(dǎo)致廠用電增大，影響機(jī)組經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)會(huì)引起受熱面壁溫升高，特別是再熱器壁溫。因此,省煤器出口氧量控制在3.0%～5.0%之間，煙氣中CO質(zhì)量濃度不超過200 mg/m3。機(jī)組負(fù)荷與省煤器出口氧量的對(duì)應(yīng)關(guān)系見表2，高負(fù)荷時(shí)保持省煤器出口氧量在3.0%～3.5%，低負(fù)荷時(shí)應(yīng)保持省煤器出口氧量在4.0%～5.0%。當(dāng)兩側(cè)氧量平均值偏差大于0.5%以上時(shí)說明鍋爐兩側(cè)燃燒不均勻，需要查明氧量變化原因并及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。調(diào)節(jié)鍋爐氧量的同時(shí)需要注意送風(fēng)機(jī)出口壓力變化，防止送風(fēng)機(jī)發(fā)生搶風(fēng)現(xiàn)象。

表2 機(jī)組負(fù)荷與氧量的對(duì)應(yīng)關(guān)系

當(dāng)摻燒灰熔點(diǎn)<1 200℃的低質(zhì)煤時(shí)，需要適當(dāng)提高鍋爐氧量，控制省煤器出口氧量最低不低于3.5%，CO質(zhì)量濃度不大于150 mg/m3。此時(shí)需要加強(qiáng)各級(jí)受熱面金屬溫度和主蒸汽各級(jí)減溫水流量的監(jiān)視，特別是水冷壁壁溫。同時(shí)還必須注意鍋爐結(jié)焦、落渣等情況，發(fā)現(xiàn)鍋爐有結(jié)焦現(xiàn)象時(shí)要增加鍋爐吹灰次數(shù)，降低摻配低灰熔點(diǎn)煤種的磨煤機(jī)出力，必要時(shí)可停止該磨煤機(jī)運(yùn)行。

3.2 爐膛壓力控制原則

爐膛壓力是反映鍋爐燃燒的重要依據(jù)，尤其是爐內(nèi)工況發(fā)生擾動(dòng)時(shí)；加強(qiáng)爐膛壓力的監(jiān)視和調(diào)節(jié)是十分必要的。正常運(yùn)行中爐膛壓力控制投“自動(dòng)”，控制在-50～-100 Pa，若爐膛壓力長時(shí)間偏離正常值時(shí)應(yīng)分析原因并及時(shí)處理。當(dāng)機(jī)組負(fù)荷在350 MW及以下時(shí)，由于爐膛熱負(fù)荷穩(wěn)定性能較差，給煤機(jī)斷煤或出現(xiàn)煤倉局部空倉等情況時(shí)爐膛壓力波動(dòng)大，嚴(yán)重時(shí)可達(dá)±300 Pa，因此，在運(yùn)行中應(yīng)密切監(jiān)視爐膛壓力變化趨勢及火檢強(qiáng)度，出現(xiàn)燃燒不穩(wěn)定時(shí)果斷投入等離子設(shè)備運(yùn)行，確保燃燒穩(wěn)定。

3.3 噴燃器二次風(fēng)調(diào)整原則

摻燒低質(zhì)煤時(shí)為保持二次風(fēng)的剛性，防止缺氧燃燒和高溫腐蝕，需要維持二次風(fēng)箱與爐膛壓差在300～1000Pa，特別是低負(fù)荷時(shí)應(yīng)避免壓差小于300Pa使得二次風(fēng)失去剛性。各層二次風(fēng)門的配風(fēng)對(duì)實(shí)現(xiàn)分級(jí)燃燒尤為重要，摻燒低質(zhì)煤時(shí)要保持同層噴燃器左右兩側(cè)二次風(fēng)開度一致，并且根據(jù)煤種和煤量變化及時(shí)調(diào)整各層二次風(fēng)門開度，盡量保證各層燃燒充分。磨煤機(jī)煤量在40t/h以下時(shí)保持輔助風(fēng)和周界風(fēng)對(duì)應(yīng)風(fēng)門開度30%，煤量在40～45t/h時(shí)對(duì)應(yīng)風(fēng)門開度35%，煤量在45～50t/h時(shí)對(duì)應(yīng)風(fēng)門開度40%，煤量在50～55t/h時(shí)對(duì)應(yīng)風(fēng)門開度45%，煤量在55t/h以上時(shí)對(duì)應(yīng)風(fēng)門開度50%。AA輔助風(fēng)在最低層起到穩(wěn)燃的作用，所以AA輔助風(fēng)調(diào)整時(shí)要保證A磨煤機(jī)運(yùn)行時(shí)開度不低于80%，A磨煤機(jī)停運(yùn)時(shí)開度不低于40%。從實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來看，摻燒低質(zhì)煤的磨煤機(jī)運(yùn)行時(shí)輔助風(fēng)和周界風(fēng)風(fēng)門開度不得小于30%，以防噴燃器缺氧燃燒嚴(yán)重，使燃燒空間拉長，導(dǎo)致再熱器管壁超溫和飛灰含碳量、爐渣含碳量升高。磨煤機(jī)停運(yùn)后對(duì)應(yīng)噴燃器輔助風(fēng)風(fēng)門關(guān)至5%，周界風(fēng)風(fēng)門關(guān)至10%，要避免周界風(fēng)開度過小造成噴燃器燒損。高、低燃盡風(fēng)應(yīng)根據(jù)二次風(fēng)箱與爐膛壓差以及選擇性催化還原(SCR)脫硝裝置入口NOx濃度進(jìn)行調(diào)整，以免環(huán)保考核不達(dá)標(biāo)，燃燒調(diào)整時(shí)不宜通過開大高、低燃盡風(fēng)門來提高爐膛出口氧量。

4 結(jié)束語

為確保鍋爐摻燒低質(zhì)煤時(shí)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，本文分析了660 MW超超臨界機(jī)組在摻燒低質(zhì)煤時(shí)的摻配原則以及制粉系統(tǒng)和配風(fēng)系統(tǒng)的調(diào)整原則，總結(jié)了超超臨界機(jī)組摻燒低質(zhì)煤的技術(shù)措施和相關(guān)注意事項(xiàng)，為大容量火電廠降低燃料成本提供參考。

[1]汪中宏，孔國振．電廠鍋爐低質(zhì)煤摻燒可行性分析[J].中國電業(yè)(技術(shù)版)，2011(11)：52-55.

(本文責(zé)編：齊琳)

2016-11-15；

2016-12-25

TM 621

B

1674-1951(2017)04-0040-02

匡政(1988—)，男，安徽六安人，助理工程師，從事集控運(yùn)行生產(chǎn)方面的工作(E-mail:kuangzhengfd@126.com)。

孔凡續(xù)(1975—)，男，山東菏澤人，工程師，從事鍋爐運(yùn)行管理方面的工作(E-mail:1009141785@qq.com )。

郭以永(1975—)，男，山東棗莊人，高級(jí)工程師，從事發(fā)電廠運(yùn)行管理方面的工作。