MW锅炉掺烧劣质煤的比例及配风方式分析

1、2021-12-291 330MW锅炉掺烧劣质煤的比例及配风方式分析2021-12-292引言 随着国内煤炭市场的不断开放，煤炭市场竞争愈发激烈，各火力发电厂的发电成本高低已经成为火电厂在电力市场竞争中求得生存和发展的决定因素。同时，随着国内电力市场节能调度运行的大力开展，为了降低成本，节能增效，取得更大的经济效益。 目前大多数火力发电企业正在积极拓展多种煤炭供应渠道，以便用最低的发电成本参与市场竞争。电厂来煤渠道的多样性和煤炭价格的多样性，必然导致锅炉燃用煤质变化大，严重偏离锅炉设计值，给锅炉燃烧、机组出力以及电厂经济性运行带来许多不利影响。 近年来，南京华润热电有限公司在劣质煤掺烧方 面做

2、了很多摸索和实践工作，通过对掺烧数据分析，进行经验总结，为燃煤电厂锅炉配煤和煤掺烧的工作提供一些参考。2021-12-293设备简介 南京华润热电有限公司2330MW机组工程#3与#4锅炉为亚临界压力一次再热控制循环锅炉，型号为SG-1036/17.50-M871，采用中速磨直吹式制粉系统、单炉膛倒U型露天布置、四角切向燃烧，炉膛面积为1402212330mm，宽深比1.14:1，后烟井深度为8550mm，锅炉炉顶采用全密封结构，并设大罩壳，炉膛采用密式水冷壁，炉底密封采用水封结构，摆动喷嘴调温，平衡通风，全钢架悬吊结构，固态排渣，燃用具有中等结渣性的烟煤。每角燃烧器喷嘴摆动是通过主控制杆由电

3、动装置驱动，燃烧器喷嘴能上下摆动2030。额定工况下主要设计参数，见表1所示；燃料特性，见表2所示。 2021-12-294相关参数 表2 燃料特性项目单位设计煤种校核煤种校核煤种2收到基碳分%54.7261.8851.26收到基氢分%3.423.43.08收到基氧分%5.4310.785.05收到基氮分%0.830.80.79收到基硫分%0.770.440.57收到基水分%7.113.68.2收到基灰分%27.739.131.05收到基挥发分%20.6826.3417.14收到基燃料低位发热量kJ/kg21210.023470.019830.0可磨性系数/79.054.071.0变形温度12

4、90.01100.01280.0软化温度1500.01140.01500.0流动温度1500.01220.01500.0项目单位B-MCR工况值B-CL工况值主蒸汽流量t/h1036.0891.6主蒸汽温度541.0541.0主蒸汽压力MPa17.4717.24再热蒸汽入口压力MPa3.733.23再热蒸汽出口压力MPa3.533.07再热蒸汽入口温度321.1307.0再热蒸汽出口温度541.0541.0再热蒸汽流量t/h854.2742.3给水温度281.0271.3计算热效率%92.892.8修正前排烟温度133.9130.0修正后排烟温度127.8123.9 表1 额定工况下主要设计参

5、数 2021-12-295掺烧煤种 近年来，南京华润热电有限公司参考周边煤炭市场行情，针对设备特性，采购了无烟煤，贫瘦煤和褐煤进行掺配，煤种数据见表3 。本文针对这三种劣质煤进行掺配比例和配风方式的分析比较。煤种挥发分发热量灰分水分无烟8-9%17-18 kj/g37-42%7-8%贫瘦12-13%17-18 kj/g30-35%8-9%褐煤27-28%18-19 kj/g15-16%30-40%表3 煤种特性2021-12-296配风方式 均匀配风 正塔配风 束腰配风2021-12-297无烟煤掺烧方式及燃烧调整配煤比例和配煤方式 ： 无烟煤配煤比例和配煤方式见表4。无烟煤具有着火温度高、着

6、火距离长、燃烧与着火稳定性差、极难燃烬、不易结焦、灰磨损倾向中等偏重的特性，根据现场实际掺烧情况发现，无烟煤的掺配比列在2050时，锅炉各项指标相对稳定，锅炉着火、稳燃、燃烬、结焦均能得到保障，可以保证锅炉长期安全、稳定运行；无烟煤的掺配比列在50以上时，锅炉燃烧不稳，火检闪烁比较频繁，飞灰含碳量比较大，锅炉的运行安全性、经济性都有较大程度下降。 表4 无烟煤配煤比例和配煤方式煤仓煤种比例综合热值kj/g综合挥发%A烟煤+无烟1:1194717.44B烟煤+无烟1:1194717.44C烟煤1198227.32D烟煤1198227.32E烟煤1198227.322021-12-298无烟煤掺烧

7、方式及燃烧调整配风方式： 无烟煤配风方式见表5。针对无烟煤特性，采用AB下层掺烧无烟煤，这样可以加大燃烧空间，延长了煤粉的停留时间，有利于无烟煤的燃烬。目前，该锅炉主要采取AB下层磨无烟煤和烟煤1：1的掺配方式。此外在无烟掺配工况下要保证C层着火稳定，C仓煤质一定要有所保证。燃烧调整时应适当降低一次风速，提高磨煤机出口温度，氧量控制在4.04.5%，煤粉细度为1625%为宜。无烟煤可磨性系数低，可适当降低磨煤机出力，在负荷较高磨煤机出力较大时，要注意磨煤机进出口差压，防止堵煤。 配风方式负荷MW总风量t/h氧量%风煤比ug排烟温度炉膛出口温度飞灰%一次风速m/s火嘴摆角%正塔2299104.3

8、1.04123/115645/6362.63050束腰2319074.20.96130/122666/6343.53250均匀2339254.21.05125/118621/6351.83550表5无烟煤配风方式 2021-12-299贫瘦煤掺烧方式及燃烧调整配煤比例和配煤方式 ： 贫瘦煤挥发份低，不容易着火，当煤粉进入炉膛后着火相对来说较为困难，这就影响到了炉膛内煤粉的燃尽程度，对锅炉燃烧的稳定性产生较大的影响。现场实际掺烧情况表明，当掺配比例在2050时，锅炉各项指标相对稳定，锅炉着火、稳燃、燃烬、结焦均能得到保障，可以保证锅炉长期安全、稳定运行。贫瘦煤的挥发份比无烟煤要高，实际掺烧过程中

9、，可以适当加大比例，采用贫瘦煤和烟煤2：1的掺配方式。配煤比例和配煤方式详见表6。 表6 贫瘦煤配煤比例和配煤方式煤仓煤种比例综合热值kj/g综合挥发%A烟煤+贫瘦1:1194719.91B烟煤+贫瘦1:1194719.91C烟煤1198227.32D烟煤1198227.32E烟煤1198227.322021-12-2910贫瘦煤掺烧方式及燃烧调整配风方式： 贫瘦煤配风方式见表7。针对贫瘦煤特性，采用AB下层掺烧贫瘦煤，这样可以加大燃烧空间，延长了煤粉的停留时间，有利于贫瘦煤的燃烬。在燃烧调整中尽量提高贫瘦煤所在的磨煤机出口温度，磨煤机出口温度一般控制在85度左右。磨煤机出口温度提高了，煤粉流

10、的初温也就提高了，这样可以减少着火热，着火就比较容易，增加了锅炉燃烧的稳定性，同时在贫瘦掺配工况下要保证C层着火稳定，C仓煤质一定要有所保证。表7贫瘦煤配风方式 配风方式负荷MW总风量t/h氧量%风煤比ug排烟温度炉膛出口温度飞灰%一次风速m/s火嘴摆角%正塔23010134.30.96120/113660/6711.83350束腰23210074.40.93128/122710/6813.33350均匀23510144.40.94122/115672/6852.535502021-12-2911褐煤掺烧方式及燃烧调整配煤比例和配煤方式 ：煤仓煤种比例综合热值kj/g综合挥发%A无烟+褐煤1:

11、218.221.2B无烟+褐煤1:218.221.2C烟煤1198227.32D烟煤1198227.32E烟煤1198227.32 褐煤和无烟煤掺配的配煤比例和配煤方式见表8。褐煤主要特征是水份高，挥发份高，磨煤机干燥出力下降，在掺配过程中，各掺配磨煤机的出口温度低，各磨煤机出力受到出口温度影响较大，该煤粉进入炉膛后较易着火，通过和无烟煤进行2:1掺配，挥发分较为理想，锅炉燃烧情况相对稳定，锅炉着火、稳燃均能得到保障，同时可以控制结焦，可以保证锅炉长期安全、稳定运行。这种方式掺烧比较大，且经济性也比较好，但存在着飞灰含碳量偏高的情况，锅炉效率有所下降，故不宜采用，但可以采用褐煤和烟煤掺烧的方式

12、。褐煤和烟煤掺配的配煤方式见表9。褐煤的水分高，磨煤机出口温度较低，为避免影响机组带负荷能力，褐煤掺烧量应控制在66%以下时。表8褐煤和无烟煤掺配的配煤比例和配煤方式煤仓煤种比例综合热值kj/g综合挥发%A烟煤1198227.32B烟煤+褐煤2:117.528.3C烟煤1198227.32D烟煤+褐煤2:117.528.3E烟煤1198227.32表9 褐煤和烟煤掺配的配煤比例和配煤方式 2021-12-2912褐煤掺烧方式及燃烧调整配风方式： 褐煤和无烟煤掺配的配风方式见表10。褐煤和无烟煤掺配的配风方式见表11。针对褐煤特性，采用C层优质煤、AD或BD层褐煤与烟煤掺烧的方式，既能提高煤粉着

13、火性，又能提高劣质煤的掺配比例。在运行调整中，控制掺配磨煤机出口温度在6065，并适当提高一次风速可推迟煤粉的着火，使着火点离燃烧器更远，火焰高温区也相应推移到炉膛中心，避免喷口附近结焦。提高一次风速还可以增加一次风射流的刚性，减少一次风的偏转，避免一次风直接冲刷壁面而产生结焦。运行中要保持合适的氧量，控制在4%4.5%之间，特别是当负荷发生大幅变化时，要及时调整风煤配比，避免锅炉因缺氧燃烧而结焦。此外，掺烧褐煤时要加强吹灰，防止锅炉积灰和结焦。 表10褐煤和无烟煤掺配的配风方式 配风方式负荷MW总风量t/h氧量%风煤比ug排烟温度炉膛出口温度飞灰%一次风速m/s火嘴摆角%正塔2309804.

14、40.99124/116710/6525.23350束腰2329564.40.92130/122730/6717.83350均匀2359924.40.97125/118708/6454.933502021-12-2913褐煤掺烧方式及燃烧调整配风方式负荷MW总风量t/h氧量%风煤比ug排烟温度炉膛出口温度飞灰%一次风速m/s火嘴摆角%正塔2309704.40.95126/118750/6822.23350束腰2329304.40.90132/125760/7213.63350均匀2359824.40.93128/120738/6751.93350表11褐煤和烟煤掺配的配风方式 2021-12-

15、2914目前掺烧情况介绍 锅炉通过煤炭掺烧，可以拓宽煤炭采购煤种和渠道，使燃料采购可以根据市场变化，及时调整采购策略，降低燃料采购成本。公司2006年12月尝试贫瘦煤掺烧，2007年6月开展无烟煤掺烧，2009年5月引进褐煤进行掺烧，通过煤炭掺烧，标煤单价得到有效控制，但同时锅炉效率也有所下降。为全面分析煤炭掺烧的经济性，公司在不断探索和实践的基础上总结出几种安全性高、经济较好、同时具备较强可操作性的掺烧方法，具体掺配方法及其经济性分析见表12、13。就经济性来说，与不掺烧劣质煤相比，掺烧无烟煤和贫瘦煤可以在降低售电成本，而掺烧褐煤时，机组的厂用电率上升，机组的售电成本反而有所提高。 2021

16、-12-2915目前掺烧情况分析 掺配方法 (ABCDE五台磨煤机)方案1方案2方案3方案4方案5方案6A烟煤贫瘦无烟、烟煤2：1无烟、烟煤1：1烟煤褐煤B烟煤贫瘦无烟、烟煤2：1无烟、烟煤1：1褐煤烟煤C烟煤烟煤烟煤烟煤烟煤烟煤D烟煤烟煤烟煤褐煤褐煤褐煤E烟煤肥气、烟煤1：1肥气、烟煤1：1肥气、烟煤1：1烟煤烟煤表12劣质煤掺配方案 掺配方法（ABCDE五台磨煤机）方案1方案2方案3方案4方案5方案6发电量（KWh）330003300033000330003300033000售电量（KWh）312843128431284312513121831218发电煤耗（克/KWh）310312.03

17、12.0315.0315.0315.0厂用电率（%）5.25.25.25.35.45.4标煤单价（元/吨）645631.16638.01632.94638.36639.62掺烧占比（）04432382826机组最大出力（万KWh）333332.993328.7228.72售电成本(元/KWh)0.21550.21110.21350.21510.21830.2187表13劣质煤掺配方案的经济性分析 2021-12-2916结论 近年来的掺烧试验和实践表明，只要掌握掺烧煤种特性，合理把握掺烧比例和方式，在保证机组安全运行的同时，完全可以通过掺烧劣质的方式降低火力发电厂的生产成本。在实际掺烧过程中，

18、要注意以下几点：由于煤质发生变化，锅炉的热效率会有显着变化，尤其是当掺配燃煤的发热量过低时，锅炉热效率下降更为明显，因此在掺烧过程中不能一味追求掺烧比，还应把握掺配煤质，以免得不偿失； 虽然燃煤的挥发份对煤粉燃烧是一个很重要的指标，但发热量对锅炉经济指标和机组出力有着显着的影响，在做好掺烧工作的同时，一定要兼顾燃煤的可燃性和发热量这两方面因素，否则会发生机组出力受限和制粉电耗上升的情况； 在烟煤中掺烧劣质煤将会降低锅炉热效率，其影响程度随着掺烧比例的增大而增大；对于机组掺烧的经济性，需要从发电成本、锅炉热效率、机组的辅机电耗以及卸煤输煤电耗等方面进行综合分析计算，从这几个方面可以得到机组掺烧的显性成本，在运行时还需考虑机组的隐性成本； 在进行新煤种掺烧前，应采用多次逐渐加量的方式进行掺烧试验工作，同时加强现场火焰监视和制粉系统运行工况监视，不能一味地通过提高磨煤机出口温度和氧量的方法来加大掺烧比例，应在试验中寻求最经济的掺烧比例 ；2021-12-2917挑戰自我持續進步2021-12-2918引言 随着国内煤炭市场的不断开放，煤炭市场竞争愈发激烈，各火力发电厂的发电成本高低已经成为火电厂在电力市场竞争中求得生存和发