分仓上煤炉内掺烧的探讨

2013-03-22李新梅曹兰敏

电力安全技术 2013年3期

李新梅，曹兰敏，赵超

（中电投河南电力有限公司开封发电分公司，河南开封 475002)

1 机组概况

某电厂2×600MW超临界机组使用的锅炉均为东方锅炉厂生产的DG1900/25.4-Ⅱ1型超临界参数、单炉膛、一次再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型布置直流炉。锅炉采用前后墙对冲燃烧，前后墙布置3层，每层各有8只HT-NR3燃烧器(前后墙各4只)，总共24只燃烧器。制粉系统采用6台ZGM-113G中速磨，正压直吹式制粉系统。

输煤系统设计有2台翻车机、2台双联给煤机、2台门式堆取料机、6段13条皮带、2台滚轴筛、2台碎煤机、2台除杂物机。设计以使用合格的火车煤为主，门式堆取料机的工作以堆煤为主，取煤为辅，设计年锅炉耗煤量约265×104t。设计煤种为新密煤，校核煤种1为新密混煤，校核煤种2为黄陵煤。根据锅炉专业要求，燃煤煤场粗混即可，不需特定的混煤设施。各种煤质分析如表1所示。

2009年3月，1，2号机组正式投产后，火车煤不能满足生产需求，只能将大量的汽运煤直接卸入煤场。由于火车煤来煤时间不固定，如果不及时翻卸就会产生压车费用，增加生产成本，因此火车煤近半数要堆放在煤场，采用门式堆取料机从煤场取煤成为主要的上煤方式，入厂煤种的煤质组成如表2所示。

在机组投产初期，电厂没有意识到配煤的重要性，来什么煤上什么煤，因而多次发生因锅炉燃烧不稳导致机组非计划停机事件，导致年助燃耗油量近千吨，对电厂的经营效益造成严重影响。对燃烧不稳造成的机组非计划停机事件进行分析统计后发现，煤质严重偏离设计值是发生机组非计划停机事件的主要原因之一。

表1 各煤种的煤质分析

表2 入厂各煤种煤质分析

面对采购燃煤达不到设计煤种要求和输煤运行方式单一的现状，为了保证机组安全稳定运行，必须进行分仓上煤、炉内掺烧。2010年12月，电厂开始进行分仓上煤、炉内掺烧的探索工作。首先，按煤质对燃煤进行分堆存放，并提出了按综合热值上煤的要求。通过摸索逐渐认识到：高挥发分的燃煤必须上底层仓以保证燃烧；发热量高的燃煤应上中层仓，用在机组负荷高峰期；水分大、硫分高、发热量低的劣质煤则上至上层仓消化吸收。

2 细化煤场存煤

按煤质分堆存放是分仓上煤的前提。这不仅要求对煤质的分析精确，而且对其存放位置也要求准确。只有这样上仓的煤质才能得到保证，从而确保分仓上煤、炉内掺烧的效果。

2.1 纵向划分煤场区域

该电厂煤场呈长条形，根据生产需要和来煤的煤质分布情况对煤场进行纵向分区。采购的煤种主要有：挥发分高(Vdaf＞25 %)、热值低(2800～3800 kcal/kg)的义马煤，挥发分Vdaf为17 %、热值为3500～5000 kcal/kg的郑煤，少量挥发分高(Vdaf＞25 %)、热值高(大于4500 kcal/kg)的燃煤。将煤场分为19格，并结合分仓上煤的需要将煤场分为5个区。1～5格为一区，存放热值为4300～4800 kcal/kg、挥发分Vdaf为17 %左右的燃煤，主要用于中上层仓；6～7格为二区，存放热值4500 kcal/kg以上、挥发分Vdaf为25 %左右的燃煤，主要在机组特殊情况时使用，如单侧风机运行等；8～10格为三区，存放挥发分Vdaf为25 %以上的其他煤，主要用于底层仓；11～14格为四区，存放热值4300 kcal/kg以下、挥发分Vdaf为17 %左右的燃煤，主要用于上层仓；15～19格为五区，主要存放汽车煤。

2.2 横向和垂直方向划分煤场每格

根据煤场机械作业特点对煤场的横向和垂直方向进行划分。该煤场分为东西2个，各安装1台门式堆取料机，其作业特点是：堆煤时分左堆和右堆，取煤时分层取。因此，每一格横向分左堆、右堆，纵向分顶层、中上层、中下层、底层。由于斗轮机活动梁的行程有距离显示，因此4层的参考高度为：8 m以上为顶层，5～8 m为中上层，2～5 m为中下层，2 m以下为底层。这样划分后一个立体的存煤参考表就建立起来了。

2.3 掌握煤场存煤煤质情况

为了掌握每一格、每一层的煤质，模拟煤场的实际情况设计了煤场存煤参考表，由程控值班员填写。程控值班员不仅要填写煤场存煤参考表，还要填写堆煤及汽运煤卸车记录。煤场存煤参考表记录着煤场实际存煤的煤质情况，堆煤记录和汽运煤卸车记录则记录了进入煤场的火车煤和汽运煤的时间、矿别、煤质、存放位置及数量。

为了保证煤场存煤表的准确性，程控值班员不仅要填写入场煤的情况，而且在每个班取煤和堆煤后，还要在煤场存煤参考表的相应位置中删除或添加煤质记录。这样就可以计算出该处燃煤热值的加权平均值，为分仓上煤提供依据。

3 跟踪分析生产情况

为了掌握机组负荷、水煤比、总燃料量与燃煤热值的对应关系，要求每个班查阅生产系统记录的有关数据。虽然该厂磨煤机的额定出力为55 t/h，最大出力为73 t/h，但由于煤种和设备的影响，基本上达不到最大出力，有时甚至达不到额定出力。考虑到煤质原因和突发事件对燃烧的影响，同时为了保证磨煤机的安全运行，因此只选用磨煤机出力为50 t/h的参数，如表3所示。经过对大量实践数据的查阅整理，总结出了水煤比与热值的关系，如表4所示。

表3 磨煤机不同负荷下的运行参数

表4 水煤比与热值的关系

按照以上数据和以往经验，初步确定了分仓上煤的原则：底层仓上挥发分Vdaf＞25 %的燃煤，可以确保稳定燃烧。机组550MW以上负荷时，燃煤综合发热量要求大于4200 kcal/kg；机组负荷低于400MW时，燃煤综合发热量为3900 kcal/kg左右。为了掌握分仓的效果，积累经验，特制定上煤情况表，每个班需填写以下内容：设备启动前每个仓的煤位(用于判断何时能用到这次加仓的煤)、每个仓加仓的煤质以及燃烧此次燃煤时的机组负荷、水煤比、总燃料量和火检情况等。为了方便集控人员调整，每个班每次上煤结束后必须将此表发送给值长。

为了保证记录的准确性，要求每个班根据接班时的煤位，按照1 h燃烧10 %的煤位的速度估算本班要上的燃煤何时燃用，并通过询问值长机组负荷情况确定综合发热量，然后根据煤场存煤表制定本班上煤计划，填写综合发热量计算表，上煤结束后根据实际煤量修正综合发热量。填写综合发热量表的作用，一是使上煤有计划性，二是观察负荷与热值之间的关系，为更好地分仓积累经验。为了能够掌握煤的燃烧情况，正确填写上煤情况表是关键，在下一次启动前按1 h燃烧10 %的煤位的速度计算，再加上2～3 h，才是上一次加仓的燃煤燃用的时间，此时记录机组负荷、水煤比、总燃料量等。

为了保证分仓效果，燃运专工要每天关注煤场存煤表和机组负荷，并指挥加仓方法，下班前将加仓方法以技术命令的形式下达。经过2个月的摸索，各运行班组已基本掌握分仓上煤的方法。之后又经历了单台制粉系统大修以及风机检修等特殊情况，积累了分仓上煤的经验。

4 分仓上煤的原则及实施效果

由于上煤方式单一，分仓上煤要取煤场不同区域的煤，从而延长了上煤时间，增加了运行人员的工作强度。为了激发运行人员的工作积极性，将分仓上煤纳入小指标竞赛项目。在保证锅炉燃烧稳定和满足机组正常接带负荷的前提下，多配劣质煤的班组可多得分，对因人为原因分仓不利造成锅炉投油或机组降负荷的班组则加大考核力度。经过摸索和管理，促进分仓上煤走向正规化和成熟化。

4.1 分仓上煤原则

(1) 保锅炉燃烧措施。底层仓使用挥发分Vdaf＞25 %或者是挥发分Vdaf＞16 %、发热量大于4400 kcal/kg的燃煤。当底层仓单台制粉系统不备用时，另一个底层仓则要求优先选用挥发分Vdaf为30 %以上的燃煤，其次是挥发分Vdaf为25 %～30 %、发热量为4000～4300 kcal/kg的燃煤，最后是挥发分Vdaf为17 %左右、发热量为4400 kcal/kg以上的煤。杜绝水分大的燃煤(如手抓成团)进入底层仓，防止粘仓断煤，影响锅炉稳定燃烧。

(2) 保锅炉负荷措施。在满足底层仓稳定燃烧的同时，为了合理利用现场燃煤，根据机组负荷的不同，计算入炉燃煤综合发热量。各班根据上煤前的煤仓煤位情况，按照每台磨煤机50 t/h的出力计算，推算出本班燃煤使用时间，并查看该时间段的机组负荷，然后确定本次上煤的综合发热量。一般机组负荷高峰时段为08:00～12:00，18:00～22:00。因此综合热值要求如下：白班第1次，热值为4100 kcal/kg；白班第2次和前夜第1次，热值为4200～4300 kcal/kg；前夜第2次热值为4000 kcal/kg；后夜热值为4200～4300 kcal/kg。用于计算的煤质发热量如果是估计煤质，则综合热值应比要求的综合热值大100 kcal/kg。

(3) 为了避免煤质预报不准，每台炉不准上同一种煤质的燃煤。新煤源或煤质不清的燃煤每台炉最多上1个仓，并且严禁上底层仓。

(4) 特殊情况下，上煤方式应服从燃运专工或值长的命令。

4.2 实施效果明显

通过分仓上煤，集控人员明显感到锅炉燃烧稳定，机组易于调整。表5是该厂2009年12月-2010年11月的综合煤质、发电量、助燃油量与2010年12月-2011年11月的对比结果。

由于设备原因造成的助燃耗油如表6所示。2011年10月，因2B一次风机喘振负荷快减投油助燃，耗油20 t；2A空预器跳闸，RB动作投油，耗油15.21 t。除去因设备原因造成的助燃油，2011年10月机组共耗油2.55 t。

从表5和表6可以看出，该厂在进厂煤质无明显变化的情况下，实行分仓上煤后，相同的时间段内节约助燃油828.56 t，大大降低了发电成本，分仓上煤、炉内掺烧的探索取得了可喜的成绩。由于该厂机组受负荷调度计划的影响，很少长期满负荷运行，但从2011年3月和4月的发电量可以看到，机组基本满发，在煤质无明显变化的情况下，通过分仓上煤，既降低了助燃耗油又满足了机组满发，还如期消化了劣质煤。同时，由于锅炉燃烧稳定，避免了不安全因素，大大减轻了集控人员的工作量，机组非计划停机事件从2010年的17次降到2011年的1次，为该厂的安全生产和经济运行做出了突出贡献。