锅炉掺烧褐煤与中温炉烟改造

2011-07-04孙飞鹏张永辉

科技传播 2011年19期

孙飞鹏，张永辉，吴涛

中电投东北抚顺发电有限责任公司，辽宁抚顺 113008

近几年电煤供应紧张，各火电厂用煤供应受到冲击。为保证用煤稳定性，降低发电成本，公司开始大比例掺烧霍林河褐煤，比例达70%左右。

公司锅炉设计燃用烟煤，霍林河褐煤属易燃易爆煤种。由于两煤种特性差异较大，在中储式锅炉上掺烧褐煤后，制粉系统存在重大安全隐患。为保证掺烧褐煤工作的安全、经济性，进行中温炉烟技术改造，并做了大量试验工作，得出改造后锅炉经济运行数据，保证了机组安全、经济运行。

1 设备概况

1.1 锅炉本体设备简介

抚电公司锅炉为哈尔滨锅炉厂生产的HG-670/13.7-YM9型超高压、一次中间再热、单汽包、自然循环煤粉炉，与200mW汽轮发电机组成单元机组。

锅炉呈“π”型。炉膛四周为膜式水冷壁，炉膛上方为前屏过热器，出口处为后屏过热器。水平烟道内有对流过热器和再热器热段。转向室竖井布置再热器冷段和高温省煤器。尾部竖井布置高、低温空气预热器和低温省煤器。

表1 锅炉主要设计参数

1.2 锅炉燃料特性

霍林河褐煤热值3100大卡/kg左右，挥发分大于46%、水份大于30%、硫份0.5%、灰熔点1200℃。1、2号炉原设计煤种热值4500大卡/kg，挥发分43%、水分20%、硫份0.76%、灰熔点1400℃。

1.3 锅炉制粉系统简介

锅炉采用低速钢球磨机，中间储仓式乏气送粉系统。干燥介质采用热风+温风+冷风+冷炉烟，其中热风来自高温段空气预热器出口，温风来自低温段空气预热器出口，冷风来自厂房内，冷炉烟来自引风机出口。详见表2。

表2 制粉系统参数

制粉系统图

1.4 锅炉燃烧系统简介

锅炉采用四角布置直流式煤粉燃烧器，采用双切圆布置，锅炉假象切圆直径为Ф600mm和Ф1200mm。一、二次风口相间布置。每组燃烧器有4个一次风喷口、13个二次风喷口，一次风量均匀分配。

2 锅炉掺烧褐煤

2.1 掺烧褐煤相关问题

锅炉掺烧褐煤70%，在冷炉烟系统投运时，出现以下问题：

1）锅炉出力受限，燃烧效率低；

2）煤粉中挥发份易被灰分所包围，释放阻力大，一直拖延至煤粉燃烧的末期，气温偏高且波动大；燃烧不稳定，容易结焦；

3）在现干燥介质下大比例掺烧褐煤后，制粉系统出现了干燥出力不足的问题，磨煤机出口温度一般仅能维持55℃以下；

4）粗粉分离器、煤粉仓都发生过爆炸，存在严重的安全隐患。

2.2 掺烧褐煤的系统改造

为保证锅炉大比例掺烧褐煤的安全、经济运行，决定对锅炉进行中温炉烟系统的改造。即采用“中温炉烟＋热风”作为制粉系统的干燥介质。示意图如下。

中温炉烟系统的工作原理是利用磨机入口负压与抽取点间形成的压差，将高温、低含氧量的烟气从转向室处抽出，送入制粉系统，改变了干燥介质的成分，降低制粉系统终端含氧量在16%以下，满足大比例掺烧褐煤后制粉系统的安全防爆要求。该系统优点：1）抽取点的烟温较高、含氧量较低，可同时满足制粉系统干燥出力和防爆要求；2）抽取点烟气负压较小，需克服的阻力小；3）抽炉烟管道布置不受锅炉主要设备影响，不需增加额外动力，管道安装方便，成本较低。

锅炉制粉系统在中温炉烟系统改造前，磨机出口温度在60℃以下，最差工况下，有时在50℃以下，制粉系统终端氧量在18%左右。当中温炉烟改造后，磨机通风量维持在170000m3/h左右，制粉系统末端氧量控制在16%，磨机出口温度能达到60℃以上，与冷炉烟系统相比，制粉系统末端氧量下降2%，出口温度提高10℃以上。在大比例掺烧褐煤时，满足了制粉系统防爆和提高干燥出力的设计要求，制粉系统通风量也能满足机组运行的要求。

通过中温炉烟改造及掺烧褐煤相关试验，得出以下结论：

1）褐煤掺烧达70%，及投入中温炉烟时，磨机入口负压保持在1000Pa～1200Pa之间，磨机出口温度能维持在60℃～70℃，制粉系统终端含氧量均低于16%，能够满足大比例掺烧褐煤时制粉系统防爆和干燥出力要求；

2）褐煤掺烧达70%，及投入中温炉烟时，煤粉细度R90为40.3%的试验条件下，测得磨煤机最大出力为70.8t/h，磨机总出力能够达到规定的裕度要求；

3）当投入中温炉烟系统，机组负荷约为185mW时，掺烧比例在70%以下实测锅炉热效率为91.89%，修正后为91.11%；当机组负荷约为155mW时，掺烧比例在80%以下实测锅炉热效率为90.50%，修正后为90.87%。

自2009年11月完成中温炉烟系统改造后，解决了大比例掺烧褐煤后制粉系统的干燥出力和安全防爆问题。2010年全年掺烧褐煤，未发生制粉系统爆发事故。两台炉制粉电耗1～12月份平均完成22.13kW·h/t煤，比同期下降1.04kW·h/t煤，1～12月份累计耗煤量1604709t，因制粉电耗降低共减少厂用电量167.377万kW·h。