《燃煤锅炉掺烧神木煤的研究与应用.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《燃煤锅炉掺烧神木煤的研究与应用.pdf（8页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第 1 页 共 8 页1 燃煤锅炉掺烧神木煤的研究与应用燃煤锅炉掺烧神木煤的研究与应用燃煤锅炉掺烧神木煤的研究与应用燃煤锅炉掺烧神木煤的研究与应用 吕晓东 潘丽华 柯建新 （华东电力试验研究院 上海 200437） 摘要：摘要：摘要：摘要： 结合神木煤的综合特性及其在国内电站锅炉上的具体应用，从煤种和锅炉设计、运行 的相关环节角度着手， 定性分析了掺烧神木煤锅炉所应具备的条件， 并通过工程实践阐明了掺 烧煤技术能否成功实施的几大关键因素。 本文的结论可为掺烧煤技术的研究与应用提供有效的 指导。 关键词：关键词：关键词：关键词：神木煤 掺烧 结渣 煤热分析 1. 1. 1. 1. 简述简述 近期
2、， 市场上神木煤价格明显比其他煤种低， 许多发电企业均产生了采购神木煤进行掺烧 以降低生产成本的设想。 由于锅炉原设计煤种及常用煤种在煤质上往往与神木煤存在着较大差 异，如何评估锅炉对新煤种的适应性，进而制订科学合理的掺烧方案，在获取最大经济利益的 同时，避免锅炉因掺烧而发生受热面结焦熄火、煤粉燃烧器烧损、制粉系统爆燃、锅炉汽温控 制失控，是掺烧能否应用的关键问题。 早期 125MW 等级锅炉炉膛设计热力参数往往比较高， 随着运行年限的增加， 锅炉系统设备 老化严重，系统缺陷频繁，自动化水平较低。在通过定性分析确定锅炉具备开展掺烧的可行性 前提下，必须依托动力配煤和煤种调质技术选择合适的掺烧基
3、础煤种、掺烧比例和掺烧方式， 并从设备条件、运行方式、配煤管理等环节出发进行科学的掺烧试验，才能确保锅炉长期安全 运行。 以下结合在上海电力股份公司下属闵行电厂和杨树埔电厂所开展的掺烧工作， 就掺烧试验 研究关键技术展开分析。 2. 2. 2. 2. 燃用神木煤的电站锅炉运行情况分析燃用神木煤的电站锅炉运行情况分析 国内设计燃用神木煤的电站锅炉为数不少。早期设计的燃用神木煤的锅炉，锅炉容积热 负荷和断面热负荷均较大，这些锅炉投产后存在不同程度的炉膛及过热器受热面结渣情况。 许 多文献对此都有过报道。 在燃用神木煤的锅炉发生上述问题后，后期投产的燃用神木煤锅炉无一例外在设计时选 用了较低的容积热
4、负荷和断面热负荷，其中华能太仓电厂 qv=93kW/m 3；吴泾第二发电厂 qv=85kW/m 3。 这两个电厂锅炉投产后不存在结焦情况， 只是汽温略微偏低。 根据有关资料数据， 目前国内制造厂新设计的 600MW 燃用神木煤的锅炉，在设计时均选取了较低的容积热负荷。 第 2 页 共 8 页2 由西安热工研究院主持编写的新版电站锅炉炉膛选型导则则将燃用神木煤的锅炉炉 膛容积热负荷限定在1390 1260-1390 2.8 轻微 中等 严重 第 5 页 共 8 页5 J=B/A 0.4 轻微 中等 严重 J=B/A=（Fe2O3+CaO+MgO+Na2O+K2O）/（SiO2+Al2O3+TiO
5、2） 从煤的通用性结渣特性指标（灰的熔融特性、灰的碱酸比 J、硅比 SR）角度分析，燃用神 木煤的锅炉结渣的可能性比较大。但神华煤的灰分为 5-10，属低灰分煤种，结渣率相对 较低。按国家煤质特性划分，神华煤属不粘结煤或弱粘结煤，不易结渣。 神木煤的灰渣的结焦性虽然不强，灰分又小，但由于碱性氧化物含量大，一旦结焦，吹灰 器很难将其清除，对锅炉安全性影响很大。 5.35.3混配煤种的炉型适应性分析混配煤种的炉型适应性分析 进行混配煤种的炉型适应性分析，对锅炉燃用混配煤种在运行中可能出现的问题做出预 见； 对燃用混配后煤种锅炉燃烧是否稳定、 结焦与否以及主辅设备及其系统性能参数将发生何 种变化等问
6、题做出定性判断。 5.45.4 掺烧运行方式的确定掺烧运行方式的确定 通过基础煤种的相关试验了解设备运行状况， 结合混配煤种煤质特性提出配煤掺烧试验的 运行方式； 依据混煤对锅炉设备的相适应程度， 选出合适的混配比例进行现场工业性配煤掺烧， 进一步验证实验室分析预测的准确性； 5.55.5 存在问题的解决措施存在问题的解决措施 观察所选的混配方式对实际锅炉运行安全、 经济性的影响程度， 从中找出满足掺煤需求并 适合当前锅炉设备运行的混配方式，并从系统设备、运行方式、配煤管理等方面分析目前仍然 存在的问题并寻求解决措施。 6. 6. 6. 6. 掺烧煤技术的实际应用掺烧煤技术的实际应用45454
7、545 上海电力股份有限公司闵行发电厂和杨树浦发电厂现役煤粉锅炉，原设计均燃用烟煤。 主 要区别是： 闵行电厂 6台炉 （8/9 号、 10/11号、 12/13号3 个炉型） ， 原设计蒸发量分别为360t/h、 400t/h 和 420t/h，选用不同的制粉系统（风扇磨直吹/钢球磨乏气/钢球磨热风） ；而杨树浦电 厂为前后墙对冲塔式炉。 表 4 锅炉原始设计数据统计表 项目单位 闵行 8/9 号炉 闵行 10/11 号炉 闵行 12/13 号炉杨树浦 锅炉类型/ 自然循环高 压汽包炉 自然循环高 压汽包炉 自然循环高 压汽包炉 自然循环汽 包炉 锅炉容量t/h360410420525 燃用
8、煤种/ 大混、淮南、淮北、平朔、开元 及其各种混煤烟煤 锅炉燃烧方式/四角切圆四角切圆四角切圆前后墙对冲 燃烧系统类型/ 中下一次风 相对集中布 置 中下一次风 相对集中布 置 中下一次风 相对集中布 置旋流燃烧器 制粉系统形式/风扇磨钢球磨乏气钢球磨热风中速磨 第 6 页 共 8 页6 项目单位 闵行 8/9 号炉 闵行 10/11 号炉 闵行 12/13 号炉杨树浦 直吹式送粉送粉直吹式 计算炉膛出口烟温1097110911141150 计算燃料消耗量kg/h53106584006056466600 炉膛计算容积m 3 1701187121772519 炉膛容积热负荷kW/m 3 188.
9、3181.5161.8155.0 炉膛断面热负荷MW/m 2 4.014.234.174.42 6.16.1 根据锅炉设计炉膛热力特性及系统设备配备初步确定可以掺烧的根据锅炉设计炉膛热力特性及系统设备配备初步确定可以掺烧的 锅炉锅炉 相关文献对容量为 400t/h、燃用烟煤的固态排渣炉的相关热负荷推荐值 6 为：炉膛容积 热负荷 qv： 99198kW/m 3， 若 ST1500- 神华煤122012601300 6.2.2 闵行电厂 闵行电厂掺烧前正常燃用煤种为大混煤、平朔煤，淮南煤、开元煤、还有少量淮北煤。 其 第 7 页 共 8 页7 中大混煤、大混场地煤、大混平朔煤为主要煤源。基础煤种
10、待选煤样主要从大混场地中选取。 待选煤种热分析特征参数及熔融特性参数实验室分析结果见表 7，基础煤种的选择方法和杨树 浦电厂相类似，最终确定选用#2 场地煤作为掺烧基础煤种，初步的神木煤掺烧比例为 20%。 表 7闵行电厂常用煤种工业分析及热分析特征参数 煤样编号单位 场地煤 “2111” 场地煤 “1106” 10/16 中 班炉前煤 淮南煤 #2 场地煤 煤样工业分析数据（收到基） 全水分%8.909.207.605.907.40 灰分%35.6131.2529.1230.9929.34 挥发分%22.4319.8123.8725.3723.12 低位发热量MJ/kg17.1118.621
11、9.6020.0018.54 全硫%0.740.981.040.640.97 煤样热分析数据 T1328.81338.11325.86331.45315.00 Tmax500.06511.59512.96506.81503.00 Wmax%/min4.574.544.774.554.70 Te715.84758.50756.98772.00727.00 6.36.3 现场掺烧试验现场掺烧试验 根据掺烧混配煤的特性和锅炉炉膛热力特性参数， 结合试烧锅炉日常运行情况和专项燃烧 调整结果，掺烧现场试验主要围绕锅炉投磨方式、掺烧方式、一次风风量、一次风风温、煤粉 细度、二次风风量、周界风/燃料风风量、
12、燃烧总风量等运行可变因素开展，试验采用单因子、 正交试验及组合试验进行工况寻优， 并进行掺烧工况长时间尺度运行考验以评估锅炉主要运行 参数时间特性和锅炉系统设备运行的可靠性。 为确保试烧时锅炉系统设备的可靠性，试烧前和试验过程中对锅炉风烟、制粉、燃烧、 吹 灰等系统开展了全面维护和故障消缺工作； 对风门执行机构和风量测量装置进行了检验； 对锅 炉燃烧保护逻辑重新进行了审核；并重点落实了防止磨煤机着火、粉仓爆炸、锅炉结焦塌焦的 预防措施。 闵行 8 号炉在掺烧神木煤以前处于较长时期燃烧工况不佳的状况， 在 8 号炉上开展 掺烧工作困难重重。 通过对 8 号炉燃烧系统技术改造历史演变的回顾和分析，
13、 电厂在掺烧课题 组的建议下，对锅炉燃烧器进行了局部改造和消缺工作，对锅炉炉膛和过、再热器受热面进行 了水清洗，并利用小修时间安装了炉膛及对流受热面蒸汽吹灰器。 良好的机组自动化控制水平对于确保锅炉长期安全掺烧非常重要，试验过程中还对机组 DCS 调节系统特性进行了深入的分析，提出改进建议，从而达到确保锅炉配风规范、调节稳定 的目的。 杨树浦电厂和闵行电厂掺烧神木煤的研究与应用均取得了预期的效果，其中杨树浦电厂 掺烧比例达到了 50%，闵行电厂也达到了 20%，锅炉运行状况良好。掺烧神木煤后，锅炉热效 率上升，磨煤机运行状况改善，锅炉满负荷运行能力提高。在燃料成本方面，以杨树浦电厂为 例， 2
14、 台供热机组锅炉按照 50%的掺烧比运行，预计全年可节约燃煤成本 1500 万元以上。 7. 7. 7. 7. 结论结论 7.1煤种和炉型的适应性分析是开展掺烧煤研究与应用的前提，必须掌握煤质变化对于锅炉 炉膛热力特性影响的定性和定量方法，才能对锅炉是否具备适应新煤种的能力作出可靠 的评估。 第 8 页 共 8 页8 7.2煤的实验室热分析技术是定性判断煤种燃烧特性和结渣特性的有效方法，强大的煤质 -炉型数据库是选配煤工作高效开展的保证。 7.3加强选配煤煤质控制是掺烧煤技术应用能否成功的有效保障。必须完善配煤设施，同时 提高煤质采样及分析装置的准确性和及时性。 7.4早期 125MW 等级机
15、组锅炉炉膛设计热力参数往往比较高，随着运行年限的增加，锅炉系 统设备老化严重，系统缺陷频繁，自动化水平较低。确定合适的基础煤种和掺烧比例， 有针对性地对系统设备和自动控制系统进行完善是掺烧神木煤工作的关键要素，并需要 借助于科学的试验研究方法。 8. 8. 8. 8.主要参考资料主要参考资料 1 华能石洞口二厂掺烧高灰熔点煤解决结焦措施 华东电力2001 年第 11 期 2 大型煤粉锅炉炉膛及炉膛及燃烧器性能设计规范 3 神木煤调质后的灰熔点及燃烧特性 华东电力1996 年第 8 期 4上海电力股份有限公司杨树浦发电厂 2 号炉掺烧神华煤试验研究报告 5上海电力股份有限公司闵行发电厂 8 号炉掺烧神木煤试验研究报告 6 大型电站锅炉安全及优化运行技术P270 中国电力出版社 2003 年 2 月