1050MW超超临界锅炉印尼煤掺烧分析

郭昊波 胡尧地

摘  要：由于近期煤炭资源供应紧张、煤价上涨、环保要求进一步提高，导致燃煤不可能在生产中使用单一煤种，使用的煤种多变为机组运行带来许多新问题，比如结焦、爆燃、污染物的排放等。为了研究掺烧印尼煤对火电机组运行的影响，笔者对某电厂1050MW超超临界机组进行印尼煤的掺烧试验并从安全可靠性分析、制粉系统评估、原烟气污染物排放的方面展开分析。从结果表明：适量掺烧低灰熔点印尼煤满足对锅炉运行安全性的要求，并可降低机组SO2排放量。

关键词：燃煤锅炉 掺烧试验 印尼煤

1.前言

近来煤炭资源供应紧张，煤价上涨，许多燃煤电厂开始研究燃烧价格较低的经济煤种，为扩大火电厂的燃用煤种资源，了解低灰熔点印尼煤的燃烧情况，需要对锅炉进行掺烧试验和调整，以确定最佳的运行方案。本文将根据煤种特性，燃烧特性等提出试验方案，通过现场试验掺烧低灰熔点印尼煤对锅炉的影响进行分析。

2.概述

试验锅炉部分是东方锅炉2×1050MW复合变压运行的超超临界本生直流锅炉，一次再热、单炉膛、尾部双烟道结构，采用烟气挡板调节再热汽温，固态排渣、全钢构架、全悬吊结构、平衡通风、露天布置、前后墙对冲燃烧，燃用烟煤。配有48只DRB-4ZTM煤粉燃烧器，前后墙各布置三层，每层各8只。后墙下层采用微油点火系统。制粉系统为中速磨煤机正压直吹式系统，每台锅炉采用六台HP1203/Dyn型中速磨煤机，每台磨煤机对应锅炉的一层8只燃烧器。前墙由下到上分别为E、D、C层，后墙由下到上分别为A、B、F层。在燃烧器上方前后墙上各布置8只NOx喷口。

3.试验的煤种的分析及试验方案

3.1对比试验煤种与常用煤种

试验用煤与常用煤煤种参数如表1所示

3.2煤种分析

由表1中对比分析可以得出

本批次印尼煤热值较高，含硫量正常，全水稍高，挥发分偏高，主要关注制粉系统的积粉爆燃等问题;同时煤灰软化温度ST较低，灰分较低，但掺配的煤质大混和富动53均属高灰煤，应重点关注炉膛的结渣情况，捞渣机和碎渣机的运行情况。

3.3试验工况

本次试验分2个工况进行，如表2

每一工况对炉内结渣情况检查。观察水冷壁和大屏结渣情况、渣井的掉渣情况并采用高温测温仪测量炉内炉膛出口处的烟气温度，分几层在各个观火孔测量。记录试验期间锅炉主汽压力、温度、流量、炉后各段烟温及排烟温度、热风温度、冷风温度、炉膛出口氧量、系统风压、一次风风压、减温水量、磨煤机出力、磨煤机出口温度等。

4.安全可靠性分析

4.1锅炉主要参数对比

本次掺烧试用煤种印尼煤在该电厂锅炉掺烧1仓，2仓工况，由于2号机组的整体负荷较高，试验期间主要观察锅炉的运行情况，同时对两种工况的运行情况的安全性进行观察。发现锅炉在两个工况下主、再蒸汽参数均能达到设计要求，过热器、再热器减温水量正常;省煤器出口烟温正常;三大风机正常运行。在相对稳定运行状态下根据DCS记录分别统计了以上数据，详细情况见下表3。

4.2炉内结渣情况和干渣机排渣情况

此次试验期间观察锅炉内结渣情况。工况1下屏过区域无明显挂焦现象，吹灰期间渣井观察孔处未出见现大面积大渣掉落的情况，少许大渣经液压装置挤碎后能正常掉落。工况2下渣量相对较多，捞渣机观察孔处无大渣搭桥情况。

4.3减温水投运情况

试验期间锅炉减温水整体投运情况正常，水冷壁、过热器及再热器壁温正常，无报警、超温情况发生。各级减温水流量如表4所示。

4.4炉膛烟温

试验期间整体负荷处于700MW～800MW，负荷率不高，选取B侧对在锅炉侧墙观火孔位置对炉膛的4层燃烧器与SOFA风B侧侧墙墙喷口位置进行了炉膛测温。炉膛燃烧器喷口位置测温情况基本正常，其中后墙喷口附近炉温相对前墙稍高。详细数据如表5所示。

5.制粉系统评估

5.1磨煤机运行情况

本批次印尼煤属低灰熔点煤软化温度为1190℃，哈式可磨系数51。干燥无灰基挥发分Vdaf为48.28%。本次掺烧印尼煤期间，磨出口温度控制上限65℃，适当提高了一次风量正偏置（+10t/h ～ +25t/h），单台磨一次风量裕量充足，机组负荷较为稳定期间将煤量投自动运行。详细参数如表6所示。

试验期间对磨制印尼煤的磨煤机顶部出口粉管和弯头易积粉外壁位置进行红外点温测试，最高温度均未超过60℃，无超温情况。

5.2石子煤排放情况

试验期间观察燃用印尼煤的磨煤机的石子煤排放量正常，整体的石子煤颜色偏黑，无发白等燃烧过的迹象。

6.原烟气污染物排放

掺烧2仓印尼煤与1仓印尼煤相比，随着印尼煤掺配比例的提高，原烟气污染物NOX和SO2均有所降低，试验期间脱硝和脱硫设备均能正常运转。详细数据如表7所示。

7.结论及建议

本文通过试验电厂掺烧验结果可以得出，掺烧1仓、2仓低灰熔点印尼煤时，锅炉燃烧稳定，运行安全，每套制粉系统均可稳定运行。磨制印尼煤的磨煤机石子煤排放量正常，整体颜色偏黑，无发白情况。主辅机电流无异常，减温水量正常，主再热蒸汽未超温，水冷壁无超温现象。在机组稳定运行期间，锅炉炉膛测温结果正常，无大面积大渣掉落情况，捞渣机观察孔处无大渣搭桥情况。但随着印尼煤掺烧比重升高后，鍋炉排渣量也会随之增多。 掺烧试验期间，原烟气NOx和SO2生产量正常，维持在正常水平，脱硝和脱硫系统能正常工作，且随着掺烧比例上升后，SO2生产量有所降低。试验期间对各燃用印尼煤磨煤机分离器出口顶部、煤粉管道弯头及膨胀节易积粉处进行管壁红外点温测试，均无超温情况。综上所述，试验电厂可进行2仓低灰熔点印尼煤掺烧工作。本次试验期间机组负荷大部分时间处于700～800MW之间，负荷率不高，炉膛的结渣情况较为良好。但后续若有连续高负荷运行情况，炉膛温度随之上升，印尼煤燃烧环境变恶劣，结渣倾向相应增加，建议运行人员加强关注炉膛结渣情况。通过本次掺烧试验结果表明适量掺烧低灰熔点印尼煤对锅炉运行安全并无太大影响，并可降低机组SO2排放量。不仅为该电厂掺烧经济煤种提供了一种行的可行性，也为其他电厂掺烧印尼煤提供了借鉴。

参考文献：

[1]章德龙. 超超临界火电机组培训系列教材.锅炉分册[M].北京-中国电力出版社，2013.