300 MW鍋爐摻燒菲律賓煤經(jīng)濟(jì)性分析

蔡志軍

（廈門華夏國際電力發(fā)展有限公司，福建 廈門 361000）

0 引言

菲律賓煤相比印尼煤，具有采購便利，裝港及船運(yùn)快捷等優(yōu)點(diǎn)，價(jià)格與印尼煤差別不大，但熱值比印尼煤高，可以很好地滿足火電廠應(yīng)對復(fù)雜的電煤采購形勢的需求。

菲律賓煤與低熱值煤種形成良好搭配，能較好地降低入爐煤熱值，有助于煤耗指標(biāo)控制。同時(shí)菲律賓煤存放時(shí)間普遍較長，也有利于煤罐存煤安全。從以上分析可以看出，菲律賓煤可以滿足火電廠鍋爐的摻配燒需求，只要控制合理的摻燒比例，做好相應(yīng)的燃燒調(diào)整，即可安全經(jīng)濟(jì)地?fù)綗?/p>

1 設(shè)備主要參數(shù)

上海鍋爐廠生產(chǎn)的SG-1025/18.3-M832型亞臨界中間再熱控制循環(huán)汽包爐，灰熔點(diǎn)t2：1 150 ℃；燃燒方式：正壓直吹制粉系統(tǒng)，四角切圓燃燒；通風(fēng)方式：平衡通風(fēng)；過熱蒸汽溫度調(diào)節(jié)方式：兩級混合式噴水減溫；再熱蒸汽溫度調(diào)節(jié)方式：燃燒器擺動及混合式噴水減溫。鍋爐采用干式排渣，選擇性催化劑還原法煙氣脫硝（SCR），海水全煙氣脫硫（FGD）。

鍋爐配有五臺HP863型碗式彈簧加載磨煤機(jī)，最大出力44.054 t/h（R75=25%），最大給料粒度38 mm，最大空氣流量63 834 kg/h，傳動方式為螺旋傘齒/行星輪二級傳動，減速比25:1。

2 試驗(yàn)煤種2022-#45航次菲律賓煤化學(xué)分析

（1）委托電力工業(yè)發(fā)電用煤質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心對2022-#45航次菲律賓煤進(jìn)行煤灰成分、煤灰比電阻的檢測，數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 #45航次菲律賓煤檢測報(bào)告

（2）酸堿比B/A指標(biāo)判據(jù)：

灰成分綜合指數(shù)酸堿比對煤結(jié)渣特性的判別界限：①酸堿比B/A＜0.5，結(jié)渣特性：低；②酸堿比B/A：0.5～1.0，結(jié)渣特性：中；③酸堿比：1.0～1.75，結(jié)渣特性：高～嚴(yán)重[1]。

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)渣結(jié)污的關(guān)鍵指標(biāo)為酸堿比，#45航次菲律賓煤的酸堿比為0.503，從它的化學(xué)成分分析可以看出，屬于中等易結(jié)焦、易結(jié)污煤種，和印尼煤等煤質(zhì)相比，其結(jié)焦結(jié)污性強(qiáng)，更容易發(fā)生結(jié)焦和灰的結(jié)污問題。

3 試驗(yàn)結(jié)果

3.1 試驗(yàn)工況

2022年11月2日—15日，#3鍋爐300 MW/150 MW兩種工況下，用俄羅斯煤、印尼煤以及中煤與#45航次菲律賓煤按一定的摻比量進(jìn)行配燒，得出爐側(cè)運(yùn)行參數(shù)。

3.2 300 MW工況

試驗(yàn)煤質(zhì)航次、煤種及各項(xiàng)主要指標(biāo)參數(shù)如表2所示。

表2 試驗(yàn)煤質(zhì)

#45航次菲律賓煤與俄羅斯煤、印尼煤以及中煤，按不同比例進(jìn)行摻配燒試驗(yàn)，得出鍋爐主要運(yùn)行參數(shù)如表3所示。

表3 試驗(yàn)摻配燒主要參數(shù)

（1）由表3二、三行可以看出，#45航次菲律賓煤與#42航次俄羅斯煤4:1摻燒，與#45航次菲律賓煤與#42航次俄羅斯煤3:2摻燒相比較，分別出現(xiàn)不同程度的掛焦現(xiàn)象，主要是在后屏、分隔屏等處，集中在爐左側(cè)位置較多。渣量增加較多，干出渣兩臺碎渣機(jī)全開，整體可以滿足出渣要求。由于煤渣呈熔融狀態(tài)，進(jìn)入渣倉后容易融合成塊，出現(xiàn)幾次出渣堵塞問題。空預(yù)器、低省、MGGH等換熱部件沒有出現(xiàn)粘堵問題，鍋爐尾部煙道設(shè)施運(yùn)行正常。其間入爐硫分增高至約1 600 mg/Nm3，由于低溫期間海水水質(zhì)還原能力差，增啟兩臺曝氣風(fēng)機(jī)、循環(huán)水泵，造成供電煤耗升高。

（2）由表3四、五行可以看出，#45航次菲律賓煤與#43航次印尼煤2:2摻燒，與#45航次菲律賓煤與#44航次印尼煤3:2摻燒相比較，采用四臺制粉系統(tǒng)運(yùn)行，排煙溫度低于五磨運(yùn)行方式，供電煤耗低約0.8 g/（kW·h），但鍋爐熱值再熱減溫水量和飛灰可燃物略增，影響整體供電煤耗減少約0.4 g/（kW·h）[2]。

（3）由表3六、七行可以看出，#45航次菲律賓煤與#49航次中煤4:1摻燒，與#48航次印尼煤與#49航次中煤4:1摻燒相比較，300 MW工況下的排煙溫度升高8 ℃左右（扣除送風(fēng)溫度影響），導(dǎo)致供電煤耗升高約1.36 g/（kW·h）；再熱減溫水量增加24.7 t/h，導(dǎo)致供電煤耗升高1.5 g/（kW·h）；爐內(nèi)局部結(jié)焦，大量吹灰以及啟動循泵運(yùn)行對機(jī)組經(jīng)濟(jì)性有較大影響，總體供電煤耗升高8.79 g/（kW·h）。

（4）菲律賓煤與俄羅斯煤或者中煤大比例摻配燒時(shí)，因俄羅斯煤、中煤固定碳含量高，不易燃燒，而且入口硫值較高，循環(huán)水泵、海水泵、曝氣風(fēng)機(jī)增加啟動臺數(shù)較多，廠用電率增加太高，整體供電煤耗在320～323 g/（kW·h），經(jīng)濟(jì)性最差。菲律賓煤與低硫值印尼煤3:2摻配燒，鍋爐整體脫硫電耗較少，廠用電率較低，機(jī)組經(jīng)濟(jì)性較好[3]。

3.3 150 MW工況

試驗(yàn)煤質(zhì)：#45航次菲律賓煤與#51航次印尼煤摻配燒，#51航次印尼煤全水分36.7%，空干基水分16.72%，空干基灰分3.8%，空干基揮發(fā)分41.49%，固定碳37.99%，干基硫0.17%，低位發(fā)熱量3 727 kcal/kg。

#45航次菲律賓煤與#51航次印尼煤2:1配燒，入爐煤發(fā)熱量3 982 kcal/kg，全硫0.5%，給煤量84.2 t/h，排煙溫度127.45℃，送風(fēng)溫度14.3℃，飛灰可燃物0.71%，再熱減溫水量2.9 t/h，供電煤耗329.76 g/（kW·h）。鍋爐純燒三倉#51航次印尼煤，入爐煤發(fā)熱量3 727 kcal/kg，全硫0.17%，給煤量88.7 t/h，排煙溫度123.85 ℃，送風(fēng)溫度13.8 ℃，飛灰可燃物0.4%，再熱減溫水量1.7 t/h，供電煤耗325.96 g/（kW·h）。

在150 MW工況下配燒兩倉菲律賓煤，排煙溫度上升約3.6 ℃，入口硫值較高，上漲至約1 400 mg/Nm3，需保持A/B海水泵運(yùn)行，增啟一臺曝氣風(fēng)機(jī)，廠用電率增加，供電煤耗增加約3.8 g/（kW·h）。

150 MW負(fù)荷連續(xù)運(yùn)行12 h以上時(shí)，SCR入口局部煙溫會低于280 ℃區(qū)域，導(dǎo)致硫酸氫銨生成，對鍋爐尾部煙道設(shè)備造成粘結(jié)。菲律賓煤具有中等強(qiáng)度易結(jié)焦、易結(jié)灰的特性，在機(jī)組低負(fù)荷、煙氣流量和流速較低期間，會加劇MGGH的換熱模塊出現(xiàn)灰的大量粘結(jié)，發(fā)生堵塞現(xiàn)象[4]。

4 結(jié)論及建議

菲律賓煤硫分高，灰熔點(diǎn)較低，堿金屬含量稍高，具有中等易結(jié)焦結(jié)灰特性。從摻配燒數(shù)據(jù)看，大比例或中低負(fù)荷全燒時(shí)較為不利，容易造成排煙溫度升高，減溫水量大幅增加，鍋爐結(jié)焦掛焦，干出渣系統(tǒng)出現(xiàn)卡渣，渣倉出渣堵塞，并且需要增啟循環(huán)水泵和曝氣風(fēng)機(jī)等設(shè)備，安全性、經(jīng)濟(jì)性稍差。

日常摻配燒中，菲律賓煤以不超過三倉的比例配燒為主，在滿足帶負(fù)荷的前提下，盡量搭配低硫值印尼煤，降低入爐煤熱值，提高經(jīng)濟(jì)性。從摻配燒數(shù)據(jù)來看，摻燒三倉菲律賓煤，控制入爐煤熱值在4 100～4 200 kcal/kg時(shí)較為經(jīng)濟(jì)，其整體煤耗未出現(xiàn)明顯增加，飛灰可燃物也較低。高負(fù)荷、大比例摻燒四倉菲律賓煤，通過運(yùn)行檢修的特巡特護(hù)，鍋爐可以安全運(yùn)行，結(jié)焦情況在可接受范圍內(nèi)，但大比例摻燒菲律賓煤時(shí)，燃煤經(jīng)濟(jì)性有所下降，供電煤耗增加4～5 g/（kW·h）。

菲律賓煤硫值較高，為保證煙氣二氧化硫達(dá)標(biāo)排放，海水泵及曝氣風(fēng)機(jī)耗電量均比配燒印尼煤時(shí)增大，特別是海水pH值無法滿足6.8要求時(shí)，需要增加循環(huán)水泵啟動運(yùn)行，用以滿足海水達(dá)標(biāo)排放。因此，在機(jī)組迎峰度夏或負(fù)荷率較高期間，循泵運(yùn)行臺數(shù)較多，海水水質(zhì)還原能力較強(qiáng)，可以適當(dāng)多摻配燒菲律賓煤，避免出現(xiàn)額外的脫硫電耗增加。在冬季，應(yīng)適當(dāng)減少摻配燒比例，原則上控制鍋爐入爐硫值以不需要增啟循環(huán)水泵為限，降低機(jī)組脫硫電耗。

在持續(xù)低負(fù)荷期間，由于煙道內(nèi)煙氣流場不均勻，燃用菲律賓煤比例較高期間，酸堿比高，容易加劇低溫區(qū)域設(shè)備粘灰。此時(shí)應(yīng)開啟脫硝旁路來提高SCR入口煙溫至320 ℃，用以消除煙道內(nèi)溫度場偏差帶來的局部噴氨反應(yīng)不良，避免生成大量硫酸氫銨。