污泥摻燒工況下設備和控制的優(yōu)化

2023-01-26 08:53:16楊潔峰

上海節(jié)能 2023年1期

楊潔峰

上海上電漕涇發(fā)電有限公司

0 前言

污泥作為一種固體廢棄物已成為繼城市垃圾污染物的第二大固體廢物污染源，目前固體廢物污染源無害化處置方式有焚燒、填埋和堆肥3種，其中焚燒是最佳方式，為此，國家能源局及相關部門出臺了一系列燃煤耦合生物質(zhì)發(fā)電的政策，但污泥摻燒對燃煤電廠是新的挑戰(zhàn)，主要問題為：污泥熱值低，燃燒不穩(wěn)定；含水量大，易堵煤；含硫量大，需投入更多的環(huán)保設備。

1 上海上電漕涇發(fā)電有限公司污泥摻燒主要設備及摻燒方法簡介

1.1鍋爐概況

上海上電漕涇發(fā)電有限公司有兩臺百萬機組，鍋爐為上海鍋爐廠生產(chǎn)的超超臨界參數(shù)變壓運行螺旋管圈水冷壁直流爐、單爐膛、一次中間再熱、四角切圓燃燒、平衡通風、固態(tài)排渣、全鋼懸吊結構、塔式露天布置燃煤鍋爐。鍋爐BMCR工況下主要參數(shù)［1］見表1：

表1 鍋爐BMCR工況下主要技術數(shù)據(jù)

1.2制粉系統(tǒng)

每臺鍋爐配置了6臺動靜組合變頻旋轉(zhuǎn)分離器正壓直吹式中速磨煤機，煤粉細度R90為15%～40%，5臺磨煤機在鍋爐100%BMCR和設計煤種下能滿足鍋爐所需燃煤量的120%。

經(jīng)試驗得出污泥最佳摻燒流程和方案為：在事故煤斗內(nèi)先行摻配少量的干燥動力煤，然后在主皮帶上與褐煤摻配，比例不超過4%。對每次燃用完污泥摻燒的原煤倉，用50～80 t的動力煤進行沖刷，以保證煤倉壁的干燥。污泥分層摻配如圖1所示。

圖1 污泥分層摻配

1.3原煤倉防堵

隨著污泥摻燒比例的增加，原煤倉堵煤、斷煤的概率也在增加，嚴重威脅鍋爐的安全運行，為此，在原煤倉上方安裝—蝦米曲線一體化防堵振動煤斗。原煤倉主要設備和功能如下：

1)蝦米曲線一體化防堵振動煤斗：將原煤倉煤斗改成蝦米曲線一體化防堵振動煤斗，分成多級單元料斗，利用仿生學原理，料斗間采用浮動單元連接，使煤斗成為一個“活”的蝦米煤斗。

2)倉壁振打氣錘：蝦米曲線一體化防堵振動煤斗有3層共7只氣錘：上層2只，中層3只，下層2只，下層2只布置在進口煤閘門下方，氣源來自機組的雜用氣氣源。

倉壁振打氣錘就地設有操作柜，有“自動”和“手動”兩檔。正常運行時在“自動”檔，需就地操作時切至“手動”檔，再按下“下錘”“中錘”“上錘”的振動操作。

3)斷煤報警裝置：在給煤機平臺上安裝了一套斷煤報警裝置，以預防和消除煤顆粒團聚、結拱、搭橋及柱化現(xiàn)象，確保燃料在煤斗內(nèi)暢通流動。斷煤報警裝置動作原理為：當給煤機斷煤時，煤流信號監(jiān)測器發(fā)出啟動指令啟動輔助振動裝置，使煤斗單元擺幅加大，原煤顆粒向下運行引導力增加，團煤、煤柱破碎分散，煤流恢復流動。

2 污泥摻燒工況下控制系統(tǒng)的優(yōu)化

由于污泥具有高水分、低熱值的特性，污泥摻燒會大幅降低磨煤機出口風粉溫度，影響制粉系統(tǒng)的安全運行，進而造成鍋爐燃燒和機組控制的不穩(wěn)定。

當濕黏的污泥和大眾污泥（水分大于30%的濕污泥）存儲在原煤倉時易出現(xiàn)煤位異常、原煤倉積煤、磨煤機斷煤、堵煤等異常情況，為此，濕污泥投到位置較低的磨煤機且每天輪換摻燒倉位可最大限度地消除水分，達到充分燃燒的目的，而對優(yōu)質(zhì)污泥（水分低于30%，不太黏的干污泥），由于較少出現(xiàn)磨煤機斷煤等異常情況，可投入到位置較高的磨煤機并每天輪換摻燒倉位。

對機組控制的影響：低熱值污泥大幅摻燒后，入爐煤實際熱值將嚴重偏離設計煤種熱值，而控制系統(tǒng)燃煤的熱值修正難以消除此偏離，使負荷與煤量、水量、風量的基準關系產(chǎn)生誤差，造成系統(tǒng)調(diào)節(jié)不穩(wěn)定，調(diào)節(jié)品質(zhì)下降，給機組的安全穩(wěn)定運行帶來較大的威脅，為此，優(yōu)化控制如下：

2.1磨煤機分層熱值修正優(yōu)化

1)鍋爐DCS畫面增加“FUEL CALORIE INPUT”信號；

2)根據(jù)分倉煤種熱值，在“FUEL CALORIE INPUT”畫面中輸入各倉煤種的熱值，輸入范圍為3 000～6 000 kcal；

3)對照設計煤種標準熱值5 600 kcal，分層設置后的平均熱值修正系數(shù)K2通過各層的煤量加權計算得出，結合原來自動調(diào)節(jié)回路的熱值修正系數(shù)K1得到最終的熱值修正系數(shù)K（K=K1＊K2），該系數(shù)在“機組主控”畫面顯示為“CAL CORR”。

2.2磨煤機點火能量優(yōu)化

隔層運行磨煤機組點火能量成立條件由原設計的BM≥30%調(diào)整至BM≥26%，計算煤量為：355 t/h×26%=92.3 t/h，優(yōu)化保護邏輯如下：

1)低負荷下三臺磨運行時，當中間磨因斷煤、給煤機故障、火檢失去、磨煤機故障等引發(fā)磨組“ON”消失造成隔層二臺磨運行時，將原隔層運行磨組成立條件由BM≥30%修改為BM≥26%；

2)機組負荷＞600 MW或＞400 MW并延時2 h，機組低于負荷三臺磨運行時，任意一臺磨組“ON”消失時，SCR進口煙溫跳出條件由308℃自動切到260℃；

3)低負荷下三臺磨運行時，任意一臺磨組“ON”消失，給煤量偏置原為負偏置的自動歸0，原為“正偏置”的保持不變；

4)低負荷下三臺磨運行時，發(fā)生磨組“ON”消失，立即投運助燃輕油槍。

輕油槍對磨組點火能量的支撐條件為：本層3根輕油槍運行且耗油量≥1.8 t/h，或上/下任意一側(cè)相鄰層4根輕油槍運行且耗油量≥1.8 t/h，或上面鄰層和下面鄰層各有3根輕油槍投運且耗油量≥1.8 t/h。

2.3摻燒工況下煤水比的調(diào)整

機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中煤水比關系主要是通過鍋爐主控指令對應的給水曲線和煤量曲線形成的，給水曲線和煤量曲線分別形成給水前饋指令和煤量指令信號，以實現(xiàn)變負荷時給水和煤量調(diào)整的“一步到位”，減少后期的修正量，提高機組穩(wěn)態(tài)及變負荷性能。

通過對污泥摻燒工況下機組各負荷點穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)的比較和分析，調(diào)整給水曲線和煤量曲線以確保機組在各負荷點時能準確地保持煤水比的合理匹配，保持調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。調(diào)整后的給水量和煤量見表2、表3。