掺烧污泥对直流锅炉运行的影响和建议

2021-11-05顾海栋郭正飙钱筱武

上海节能 2021年10期

潘浩顾海栋郭正飙钱筱武

上海外高桥第二发电有限责任公司

0 引言

污泥作为污水处理厂污水处理后的附属物，对环境影响极大，未经恰当处理的污泥对生态环境和人类活动构成了严重威胁。为解决区域污泥治理难题，建设美丽上海，申能集团积极响应上海市政府号召，与上海城投集团联合研发燃煤污泥耦合发电项目。从2020年初开始，上海外高桥第二发电有限责任公司两台锅炉正式进行污泥掺烧，掺烧比例不大于10%。

燃煤电厂小比例掺烧污泥是城市污泥无害化处置的有效途径之一，但对锅炉安全运行和经济性有一定程度的影响。

1 设备简介

上海外高桥第二发电有限责任公司拥有2台900 MW机组，锅炉为ALSTOM公司生产的2 788 t/h超临界压力、一次中间再热、塔式布置直流锅炉，过热蒸汽压力25.76 MPa、温度542℃，再热蒸汽压力5.92/5.74 MPa、温度319.3/568℃。该锅炉采用扩容式启动系统、单炉膛切向燃烧、露天悬吊布置、固态排渣。锅炉燃烧设计煤种为神府东胜烟煤，校核煤种为山西大同煤。

2 污泥掺烧对锅炉的影响

1)对锅炉安全的影响

(1)由于污泥水分含量高，使混合燃料黏度增加,流动性降低，原煤仓易发生搭桥堵煤现象。此外，需更多的热一次风进行干燥，影响了磨煤机制粉出力，高负荷时易发生堵磨。

(2)水冷壁出口温度下降。根据试验数据，#5锅炉正常运行时，水冷壁中间点温度恒定为385～412℃，在掺烧比例为9%时下降到359℃【1】。实际运行中，燃烧区域水冷壁辐射吸热明显不足，给水流量自动控制逻辑不能适应由于燃煤热值下降而产生的锅炉吸热新特性，不能及时降低给水指令，导致低负荷时水冷壁出口温度低于对应压力下的饱和温度，锅炉进入非直流工况。

(3)主再汽温度下降。汽温变化的原因与水冷壁出口温度变化相似，污泥掺烧的不均导致热值、实际煤水比、主汽温度下降。

(4)锅炉烟气低温区（预热器）生成硫酸氢铵的风险上升。上海外高桥第二发电有限责任公司锅炉装有SCR尿素热解脱硝系统，但由于污泥来料不同，成分也不一致。当硫分含量高时，容易生成硫酸氢铵，同时烟气中大量的灰分加剧了预热器蓄热元件烟尘黏结，使预热器阻力增加。

2)对锅炉经济指标的影响

对#5锅炉进行了污泥掺烧对比试验，掺烧量约7%，污泥掺烧分析资料如表1所示：

表1 污泥掺烧分析资料

(1)厂用电率的影响：

厂用电率的影响见图1。

图1 720 MW厂用电率对比

从图1可看出，负荷720 MW时，厂用电率合计上升了0.285。

从图2可看出，负荷450 MW工况，厂用电率合计上升了0.157。

图2 450 MW厂用电率对比

(2)锅炉效率和能耗的变化

锅炉效率对比见表2。

表2 锅炉效率对比

从试验结果看出，720 MW（80%负荷）工况下，掺烧污泥使修正后锅炉效率降低0.34%；450 MW（50%负荷）工况下，锅炉效率降低0.35%。由于掺烧污泥挥发分增加，飞灰含碳量减小了。

根据试验，#5机组掺烧污泥能耗数据对比见表3。

表3 能耗数据对比

从试验结果可看出，掺烧污泥后机组煤耗上升了。80%负荷工况时，供电煤耗率升高1.89 g/kWh，50%负荷工况时，供电煤耗升高2.26 g/kWh。

3 建议与措施

1)防止原煤仓严重堵煤。制订原煤仓轮流清仓办法，建立定期清理出口污泥制度；尽量提高磨煤机进口一次风温，增加一次风热风干燥能力。

2)防止硫酸氢铵的生成，关注空预器进出口差压。空预器5B烟气仓进口经改造后可定时添加氢氧化钙，以此中和酸性物质，降低硫酸氢铵的生成几率；秋冬季节气温降低，要及时投入暖风器，提高空预器冷端综合温度（进口空气温度与出口烟气温度之和）。当基含硫量低于临界值（0.5%左右）时，锅炉实际排烟温度可达理想空预器冷端综合温度，而当基含硫量高于临界值（1.0%）且进口空气温度为20℃时，推荐的空预器出口烟气温度在170℃以上【2】，显然，实际排烟温度无法达到理想值，因此，要求入炉煤加权平均硫分低于0.8%；定期做好污泥来样硫分分析，严格控制炉膛出口SO2浓度，及时降低高硫仓磨煤机给煤量，同时控制预热器出口锅炉排烟温度不小于100℃，预热器冷端综合温度大于130℃。

3)合理安排蒸汽吹灰。及时调整燃烧器摆角，加强再热器受热面区域吹灰，提高再热汽温；优化给水流量焓值控制逻辑，及时降低给水量，间接提高煤水比，保证主再蒸汽温度接近额定值运行。

4)提高锅炉燃烧区域水冷壁辐射吸热量。为避免低负荷阶段出现非直流工况①燃烧器摆角下摆，增加炉膛下部给煤机煤量，使火焰中心下移。②加强水冷壁蒸汽吹灰，增加水冷壁换热效果。③在出口NOx排放允许的条件下，合理配风，适当增加燃烧区域二次风量配比，改善燃烧工况。④及时投用暖风器，提高二次风温度。