經(jīng)濟(jì)適燒煤種在超臨界機(jī)組的摻燒分析

周 明，龐邦堯，馮成凱

（浙江浙能樂清發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江樂清 325609）

0 前言

近年來，國內(nèi)外煤炭價(jià)格持續(xù)走高，導(dǎo)致燃煤電廠的經(jīng)濟(jì)效益不斷壓縮，為此，電廠采取了燃用經(jīng)濟(jì)適燒煤種的方式。經(jīng)濟(jì)適燒煤種是通過摻配后能夠安全、環(huán)保燃用，且綜合考慮到廠標(biāo)煤價(jià)格和機(jī)組運(yùn)行成本影響等因素后的性價(jià)比較高的煤炭。經(jīng)濟(jì)適燒煤種分為高硫、低熱、非標(biāo)3大類。經(jīng)濟(jì)適燒煤種效益主要來源為經(jīng)濟(jì)煤采購價(jià)格、運(yùn)輸價(jià)格、電廠增加的成本總額與同期內(nèi)貿(mào)煤成本的差額，而電廠增加的成本包括檢修成本、運(yùn)行成本、人工成本等。樂清電廠于2017年共燃用約30萬t高水分、高揮發(fā)分、低熱值的經(jīng)濟(jì)適燒煤，取得了一定經(jīng)濟(jì)效益。

1 鍋爐概況

（1）電廠共有4臺(tái)超/超超臨界機(jī)組，帶負(fù)荷能力均為660 MW。一期/二期鍋爐分別為超/超超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行螺旋管圈直流爐，單爐膛、一次中間再熱、采用四角切圓燃燒方式、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼懸吊Π形結(jié)構(gòu)、露天布置燃煤鍋爐。制粉系統(tǒng)為中速磨煤機(jī)正壓直吹式系統(tǒng)，每臺(tái)鍋爐配有6臺(tái)HP1003型中速磨煤機(jī)，正常滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)為5用1備。

（2）制粉系統(tǒng)概況。見表1，表2。

（3）煤種對比。見表3。

2 摻燒技術(shù)措施

由于經(jīng)濟(jì)適燒煤種具有高粘結(jié)性、制粉系統(tǒng)易自燃爆燃等特點(diǎn)，容易發(fā)生上倉系統(tǒng)、給煤機(jī)皮帶、磨煤機(jī)落煤管堵煤等現(xiàn)象，為了保證制粉系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，電廠采用分磨摻燒的方法，即上1-2倉經(jīng)濟(jì)適燒煤種，其余各倉制粉系統(tǒng)上高熱值煤種（5500 kcal/kg以上）。同時(shí)，為了預(yù)防爐膛滅火、制粉系統(tǒng)著火乃至爆炸，以及鍋爐結(jié)焦、高溫腐蝕等現(xiàn)象出現(xiàn)，經(jīng)過多次摻燒試驗(yàn)，采取以下措施來控制燃煤摻燒：

（1）高揮發(fā)分煤種上煤采用低煤位多次上倉的方式，倉位控制在12 m以內(nèi)。倉位應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確記錄，以判定高揮發(fā)分煤種燒到的時(shí)間，便于采用相應(yīng)控制手段。

（2）經(jīng)濟(jì)適燒煤應(yīng)上倉至中、下層煤倉，帶有等離子的制粉系統(tǒng)原則上不上經(jīng)濟(jì)適燒煤。（一期鍋爐暫定B，D制粉系統(tǒng)，二期鍋爐暫定C,D制粉系統(tǒng)。）

表1 HP1003型磨煤機(jī)

表2 GM-BSC22-26型給煤機(jī)

（3）高水、高揮發(fā)分經(jīng)濟(jì)適燒煤。煤粉細(xì)度R90 μm控制在35%～40%。

（4）原煤倉溫度＞65℃，用常用煤種替換當(dāng)前煤種。

（5）采用分磨摻燒方式，控制單臺(tái)磨煤量在（30～40）t/h，煤量控制采用手動(dòng)方式。

（6）磨煤機(jī)出口溫度應(yīng)控制在（58～65）℃，原則上≥55 ℃。經(jīng)濟(jì)適燒煤普遍水份較大，正常運(yùn)行時(shí)應(yīng)根據(jù)干燥出力決定制粉出力，出口溫度不得低于露點(diǎn)溫度。

表3 鍋爐設(shè)計(jì)煤種和摻燒煤種參數(shù)比較

（7）加強(qiáng)對制粉系統(tǒng)的入口風(fēng)溫的監(jiān)視，控制磨煤機(jī)入口風(fēng)溫≤300℃。

（8）為避免燃燒器燒壞，制粉系統(tǒng)運(yùn)行期間應(yīng)適當(dāng)加大一次風(fēng)量，風(fēng)煤比控制在2.2～2.6，相關(guān)磨煤機(jī)一次風(fēng)量偏置＞+15 t/h。

（9）控制磨煤機(jī)磨碗差壓＜4 kPa，防止磨煤機(jī)堵塞。

（10）對于哈氏可磨系數(shù)較低的煤種，運(yùn)行中需要注意磨煤機(jī)電流應(yīng)≤60 A。

（11）合理分配一、二次風(fēng)的配比，每2 h對燃燒器本體、水冷壁、屏式過熱器結(jié)焦結(jié)渣的情況進(jìn)行檢查，根據(jù)排煙溫度等參數(shù)變化，適當(dāng)調(diào)整吹灰頻率。嚴(yán)密監(jiān)視主再熱汽溫、排煙溫度、受熱面壁溫、空預(yù)器電流等參數(shù)。

（12）磨煤機(jī)啟停過程中或煤量＜25 t/h，應(yīng)投入磨煤機(jī)惰化蒸汽。

（13）加強(qiáng)對石子煤火星檢查和石子煤排放，防止存積自燃，發(fā)現(xiàn)石子煤發(fā)紅現(xiàn)象，應(yīng)降低磨煤機(jī)出口溫度，若無效則投入滅火蒸汽充惰運(yùn)行。

（14）加強(qiáng)對落煤斗、給煤機(jī)落煤情況的巡檢，必要時(shí)啟動(dòng)振打、空氣炮，防止堵煤引起磨出口溫度突變。

（15）原則上不直接啟停燃用經(jīng)濟(jì)適燒煤的制粉系統(tǒng)，有計(jì)劃啟停前應(yīng)將煤種換成常用煙煤，啟停制粉系統(tǒng)時(shí)入口風(fēng)溫＜200℃。如急需停運(yùn)，磨煤機(jī)停運(yùn)時(shí)需大風(fēng)量吹掃,必須對停運(yùn)制粉系統(tǒng)加強(qiáng)巡檢，監(jiān)視煤倉溫度，嚴(yán)防自燃現(xiàn)象發(fā)生。

（16）制粉系統(tǒng)啟停前，集控人員及時(shí)通知附近工作人員、石子煤排放人員、保潔人員等及時(shí)回避，禁止在燃用經(jīng)濟(jì)適燒煤制粉系統(tǒng)啟停過程中逗留和在附近工作。

（17）燃用經(jīng)濟(jì)適燒煤的制粉系統(tǒng)滅火蒸汽投入熱備用，發(fā)生磨煤機(jī)著火時(shí)及時(shí)投入蒸汽滅火。

（18）燃用經(jīng)濟(jì)適燒煤的制粉系統(tǒng)發(fā)生跳閘后，檢查該磨所有風(fēng)門均關(guān)閉，若磨煤機(jī)出口溫度＞110℃，及時(shí)投入消防蒸汽。

（19）注意撈渣機(jī)出渣量及驅(qū)動(dòng)油壓等運(yùn)行情況。

3 問題與解決方案

3.1 粉管漏煤粉

為了保證機(jī)組帶負(fù)荷能力及干燥出力，將磨煤機(jī)出口折向擋板調(diào)至最大，相應(yīng)的煤粉也越粗，粉管磨損情況也越嚴(yán)重。摻燒期間，漏粉現(xiàn)象明顯增多。主要發(fā)生在給煤機(jī)下降管、磨煤機(jī)出口分配器及彎頭、煤粉管三向補(bǔ)償器、燃燒器入口彎頭等煤粉沖刷嚴(yán)重的部位。漏粉不僅會(huì)嚴(yán)重污染周圍環(huán)境，還容易引起煤粉自燃，存在較大的安全隱患。

為了盡快發(fā)現(xiàn)漏粉，運(yùn)行人員加強(qiáng)對煤粉易積聚、易漏粉部位的巡檢，發(fā)現(xiàn)有漏粉現(xiàn)象檢修人員應(yīng)立即進(jìn)行封堵，并及時(shí)清理現(xiàn)場的煤粉。維護(hù)人員對漏粉較多的部位進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，在機(jī)組大小修期間安排對磨損嚴(yán)重的部件進(jìn)行更換。

3.2 粉管著火

由于經(jīng)濟(jì)適燒煤種揮發(fā)份高易燃燒，當(dāng)煤粉在某處沉積時(shí)，極易發(fā)生自燃乃至爆燃。例如，摻燒期間共發(fā)生粉管著火3次，著火位置分別在磨煤機(jī)出口分配器、氣動(dòng)門彎頭、燃燒器入口彎頭處，導(dǎo)致粉管燒損，引起制粉系統(tǒng)停運(yùn)，嚴(yán)重影響機(jī)組的安全運(yùn)行。

為了盡早發(fā)現(xiàn)煤粉自燃現(xiàn)象，運(yùn)行人員每2 h對易積粉自燃部位進(jìn)行溫度測量，并將數(shù)據(jù)記錄于巡檢本。遇各粉管相同位置溫度偏差＞±5℃時(shí)，立即停磨通知維護(hù)處理；同時(shí)，為了防止煤粉堆積在保溫層內(nèi)自燃，將易磨損部位的保溫層均拆除。

3.3 給煤機(jī)堵煤

由于經(jīng)濟(jì)適燒煤種全水分含量高，粘結(jié)性強(qiáng)。濕煤容易堆積在給煤機(jī)滾筒、托輥上，引起皮帶跑偏和打滑；同時(shí)，濕煤容易在給煤機(jī)進(jìn)口管、出口下降管處搭橋，引起給煤機(jī)堵煤。如摻燒期間多次發(fā)生堵煤現(xiàn)象，運(yùn)行人員經(jīng)振打器振打后，堵煤現(xiàn)象多數(shù)能消除。但也出現(xiàn)了因?yàn)槎旅阂鹬品巯到y(tǒng)跳閘的故障。

為了降低堵煤的風(fēng)險(xiǎn)，采取措施：①增加振打器定時(shí)開啟功能。②密切關(guān)注制粉系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。每次燒完經(jīng)濟(jì)適燒煤種的制粉系統(tǒng)，均要求進(jìn)行磨煤機(jī)、給煤機(jī)的內(nèi)部檢查，將存煤清理干凈，防止?jié)衩憾逊e。

3.4 給煤機(jī)部件銹蝕

煤種含水分高，特別是處于皮帶輸送末端的4＃爐，給煤機(jī)內(nèi)部均是水霧。設(shè)備長期在該環(huán)境下運(yùn)行，導(dǎo)致給煤機(jī)筒體、稱重傳感器、托輥、清掃鏈等部件銹蝕嚴(yán)重，出現(xiàn)煤量稱重不準(zhǔn)、托輥卡死，清掃鏈卡死、跑偏等故障。

處理方案是更換成耐銹蝕的部件。例如，在給煤機(jī)筒體內(nèi)表面涂上防銹蝕的涂層，將普通托輥更換成防霧型的托輥等。

4 總結(jié)與展望

燃煤成本約占燃煤發(fā)電企業(yè)總成本的70%，是影響企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的主要因素。摻燒性價(jià)比高的經(jīng)濟(jì)適燒煤種，可以顯著降低燃煤成本。但摻燒低熱值煤種會(huì)影響機(jī)組帶負(fù)荷能力、AGC（Automatic Generation Control，自動(dòng)發(fā)電量控制）負(fù)荷響應(yīng)能力、供電煤耗、廠用電率以及制粉系統(tǒng)出力，縮短磨煤機(jī)維護(hù)周期等，因此會(huì)對機(jī)組的安全、環(huán)保、高效運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生一定影響。為保證機(jī)組安全、環(huán)保運(yùn)行并降低燃料成本，需要對經(jīng)濟(jì)適燒煤種技術(shù)性能和運(yùn)行成本影響進(jìn)行更加深入的分析、研究，通過持續(xù)有效的開展摻燒工作，來不斷提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。