浅谈600MW超临界直流锅炉印尼煤种的掺烧

申磊++宋波

【摘 要】 原煤做为一次能源，在火电厂电力生产中起到至关重要的作用，随着电力工业的快速发展，大容量、高参数的燃煤发电机组日益增多，对原煤的需求剧增，造成燃煤发电机组不可能在生产中使用单一煤种，很多电厂使用印尼煤做为掺烧煤种。结合我厂的系统状况，通过总结前期的掺烧经验，积极改变系统运行方式，整理出一套掺烧印尼煤的最佳掺烧方案，除满足电力生产对燃煤的基本需求外，对于输煤系统、制粉系统及锅炉安全运行是有利的。

【关键词】 超临界锅炉 掺烧印尼煤 掺配方式 着火爆炸 运行方式 安全运行

1 概述

锅炉是由哈尔滨锅炉厂有限责任公司引进三井巴布科克能源公司（Mitsui Babcock Energy Limited）技术生产的超临界参数变压运行直流锅炉，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型锅炉。型号为HG1980/25.4-YM1。

锅炉燃烧方式为前后墙对冲燃烧，前后墙各布置4层三井巴布科克公司生产的低NOX轴向旋流燃烧器（LNASB），每层各有4只，共32只。在最上层煤粉燃烧器上方，前后墙各布置1层燃烬风口，每层布置7只，共14只燃烬风口。每只燃烧器配有一只油枪，用于点火和助燃。

锅炉设计煤种为神府东胜煤，校核煤种1为混煤，校核煤种2为大同煤。点火及助燃油为0号柴油。

锅炉制粉系统为双进双出钢球磨正压直吹系统，磨煤机为4台，每台磨配两台给煤机，分别布置于磨煤机两侧。

2 印尼煤掺配方式

2.1 分仓掺配方式

我司锅炉制粉系统为双进双出钢球磨，每台机共计四台磨煤机，每台磨煤机对应两个煤仓，每台机组共八个原煤仓。掺配主要按照按照以下排序：煤种热量、硫份、挥发份三个主要影响因素进行配比加仓。原则为：掺配硫份≤0.7%，发热量≥4700千卡，挥发份≤30%，同时应考虑灰分的配比情况，原则上掺配后灰分≤17%。将需要掺配的两个煤种分别加入同一台磨煤机的两个煤仓，每台磨煤机对应的两台给煤机同时运行，将两种煤在磨煤机内混合。

2.2 混掺掺配方式

因印尼煤本身具有高挥发、低灰分特点，一般情况下，印尼煤空干基挥发分可达40%左右，极易发生自燃，给制粉系统的安全运行会造成很大威胁。原有分仓掺配方式存在混配不均匀的缺点，容易发生因混料不均，造成磨煤机爆炸。针对印尼煤的掺配选择将两种煤在进入煤仓前进行混配，避免这种情况发生。根据入厂煤的煤种是否符合掺配条件，采取两种不同掺配方式，以下分别介绍这两种掺配方式：

2.2.1 皮带混配

如入厂煤不符合掺配的条件，即入厂煤灰分≤15%、挥发分≥30%的煤，直接堆放在煤场，再从煤场选择可掺配的煤种与印尼煤分别使用两台斗轮机同时取用，各自取煤量控制在650t/h以下，分别通过209皮带机上的入炉电子皮带秤在210皮带机上混合加入煤仓。这种掺配方式可以保证混配的均匀度，但在取用过程中，一定要保证两台斗轮机取煤都在要求范围以下，不但不能保证混配均匀程度，且容易发生取煤量超限，造成撒煤或者堵煤。

2.2.2 平铺混取掺配

如入厂煤符合掺配的条件，即入厂煤灰分≥15%、挥发分≤30%的煤，先将入厂煤采用回转的堆煤方式平铺在印尼煤煤堆上层（采用这种方式前提在堆煤时应控制煤堆高度在8米左右，不能堆至最高），厚度约为1.5米左右，再将两种煤同时取用加入煤仓，如图1所示。这种掺配方式，即可不影响卸煤效率，还可使混配的均匀度达到最大，保证锅炉制粉系统的安全运行。

3 印尼煤不同掺配方式下的对比

3.1 机组出力的影响

印尼煤采用分仓掺配方式下，对机组出力影响偏小，由于我厂使用的印尼煤发热量相对较低，因此在进行加仓时，同一台磨煤机的另外一个原煤仓加发热量较高的煤种，在机组需要带高负荷，锅炉燃烧率满足不了要求时，可以增加同台磨中高发热量煤种一侧给煤量，减小印尼煤在同台磨中的掺烧比列，提高入炉煤的整体发热量，满足机组出力要求，因此此种方式下对机组负荷的调整方式上相对灵活。

印尼煤采用混掺掺配方式下，如同台磨的对应的两个原煤仓中，一个仓使用掺配后的煤种，另一个仓为高发热量的单一煤种时，在机组负荷调整中不受限制，可采取分仓掺配的方式进行调节；如同台磨的两个原煤仓都加混掺印尼煤后的煤种时，入炉煤的总体放热量将固定，在机组负荷调整中，热负荷调整的余地小，相对不灵活。

3.2 磨煤机干燥出力的影响

印尼煤采用分仓掺配方式下，由于印尼煤本身的高挥发分、低灰分的特性，容易自燃着火，对制粉系统的运行带来不安全因素，因此在磨煤机出口温度的控制上，按照不超过60℃进行控制，这样讲导致磨煤机入口温度相对较低，引起对同台磨的另一种煤种干燥不足，影响制粉系统的干燥出力，导致制粉系统整体出力降低，增加电耗，且煤粉的温度降低也会引起煤粉着火点推迟，火焰中心上移，对于锅炉蒸汽温度及受热面金属壁温的控制不利。同时煤粉温度的降低，也会造成煤粉在PC管中的流动性差，存在煤粉管道积粉的风险。

印尼煤采用混掺掺配方式下，煤的整体特性改变，降低了自燃着火的风险，因此在磨煤机出口温度的控制上，可以提高至70℃运行，相应的磨煤机入口温度提高，增加了磨煤机的干燥出力的同时也保证了锅炉系统运行的经济性和安全性。

3.3 制粉系统安全性的影响

印尼煤采用分仓掺配方式下，由于印尼煤的煤质特性决定了印尼煤具有易自燃着火的特点。除易发生煤场堆煤自燃及输煤系统死角自燃外，在进入原煤仓及使用过程中也有着火的危险，容易在原煤仓、给煤机、磨煤机落煤管、磨煤机端部、煤粉分离器及PC管等处发生着火甚至出现制粉系统发生爆炸的恶性事故，对系统的安全运行造成极大的隐患。特别是当煤种中杂物较多时，容易积存在煤粉分离器的回粉管和内椎体处，导致分离器出来的细度不合格的煤粉不能正常下落至磨煤机内继续研磨，积存在此处发生自燃，引起磨煤机爆炸。2014年1月份，由于分仓掺烧印尼煤，共出现不同程度的制粉系统自燃着火故障15次。

针对此种加仓方式出现的问题，及时改进了印尼煤的掺烧方式，采用掺配掺烧的方式，改变入炉煤的煤种特性，降低制粉系统发生自燃着火的风险，自调整印尼煤掺烧方式后，制粉系统运行情况良好，未发生着火事件。

3.4 锅炉金属腐蚀的影响

我厂使用的印尼煤具有低硫分的特性，对于防止锅炉金属的腐蚀是有利的，采取分仓掺烧方式下，入炉煤的加权硫分并不高，由于我厂燃烧器布置方式为前后墙对冲，磨煤机的半侧对应一侧墙，在分仓掺烧阶段，高硫分煤种对应的燃烧器区域仍处于烟气硫分较高的运行环境中，会导致锅炉局部腐蚀严重，对锅炉的安全运行产生不利影响。

采用混掺方式下，在入炉煤加权硫分一定的情况下，各燃烧器区域的烟气硫分趋于均匀，有效缓解了局部受热面腐蚀问题。

3.5 磨煤机停运方式的影响

印尼煤采用分仓掺烧方式时，由于印尼煤的易自燃着火的特性，决定了在磨煤机停运阶段需对磨煤机筒体内的煤利用另外一侧不易自燃的煤种进行置换，即加大另一侧给煤机的给煤量，同时减小印尼煤的掺烧比列，此过程大约需要20-30min，同时为防止吹空停磨过程中发生爆炸事件，因此在吹空使用印尼煤的磨煤机时，需控制磨煤机入口温降速度，控制在4℃/min，同时给煤机停运至磨煤机吹空停运期间需投入磨煤机筒体惰化蒸汽，磨煤机停运后PC管需每根吹扫20min，单次磨煤机停运（不包括PC管吹扫时间）共需要事件1.5小时左右，增加了磨煤机的电耗，且投入惰化蒸汽后筒体吹空效果差，容易有积粉存在。

采用印尼煤混掺方式下，由于煤种特性发生变化，极大降低了印尼煤自燃着火的风险，在磨煤机吹灰停运阶段煤种置换时间可缩短至10min左右，磨煤机入口进行滑温的速率可控制在10℃/min，且不适用惰化蒸汽，PC管吹扫时间控制在10min，单次磨煤机吹空停运时间（不包括PC管吹扫时间）共需要40-50min左右，极大程度上减少了磨煤机的停运阶段需要的时间，减少运行操作量的同时也降低了磨煤机的电耗、降低了制粉系统空转时间，达到降低设备损耗的目的。

4 结语

印尼煤的特性决定了其更容易引发输煤系统、制粉系统着火事件，通过调整印尼煤的掺烧方式，采用混掺的掺配方式。提高了系统运行的安全性，提高了机组出力，提高了锅炉运行的经济性，降低了设备的磨损，对火电厂电力生产中合理使用印尼煤有着重要的意义。

参考文献：

[1]钱瑾，王培红，曹祖庆.中间再热机组再热前后抽汽供热方案研究[J].华东电力，2010，01.

[2]赵忠东，薛青鸿.660MW超超临界锅炉效率分析[J].华电技术，2010，12.

[3]谭厚章，苗杨，王洋，王学斌，徐通模.煤质多变下火电厂最经济煤种决策[J].中国电机工程学报，2009，14.

[4]张殿平，邓坚，钟礼今，王国强，方庆艳，张成，陈刚.印尼煤掺烧方式对锅炉运行性能的影响[J].广东电力，2015，03.