(浙江浙能乐清发电有限责任公司 浙江乐清 325609)
【摘要】随着社会经济的不断发展，电力需求在不断增加，为满足电力使用需求，火力发电厂的发展也极为迅速[1]。众所周知，火力发电厂在运营的过程中，需要消耗大量的煤炭原料，而煤炭原料的采购价格将直接影响到火力发电厂的燃料成本[2]。经济适烧煤可有效降低火电厂生产成本，但燃用非设计煤用存在各问题。本文以印尼煤为例，简述掺烧煤种的经济性，并详细分析掺烧时注意事项及常见异常与处理方法。
【关键词】火力发电厂；经济适烧煤；印尼煤；异常
引言
在浙江沿海地区， 5000Kcal/kg动力煤种到场煤价约为650元/吨，而低热值经济适烧煤折算后煤价为600元/吨，若实现输煤码头直接向外籍船支开放卸煤更是可以节约转运和存储时间成本。而掺烧经济适烧煤所增加加权煤耗不足1%。可见在掺烧经济适烧煤时只要实现安全稳定运行，就可以有效降低成本。本文，我们讨论在掺烧过程中需注意事项及常见异常。
一、锅炉概况
1、以浙能乐清电厂为对像，一期锅炉为超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉，单炉膛、一次中间再热、采用四角切圆燃烧方式、平衡通风、固态排渣、全钢悬吊Π型结构、露天布置燃煤锅炉。制粉系统为中速磨煤机正压直吹式系统，每台锅炉配有六台HP1003型中速磨煤机。
2、设计煤种及掺烧煤种
3、制粉系统概况
二、最大掺烧煤量计算。
根据锅炉及磨煤机设计参数，锅炉100%负荷需燃煤总热值为：
5588kcal/kg*50t/h*5=1.4*109kcal/h
当掺烧热值为3700kcal/kg的印尼煤时，由于煤中水分增加，单台制粉系统干燥出力下降约30%，最大带煤量约40t/h，六磨运行时，磨煤机煤量需留有余度，不超过50t/h。以此估算，考虑带满负荷能力，若启用备用磨、掺配1台经济适烧煤，其他磨可配5000kcal/kg以上普通煤即可；若不启用备用磨、掺配1台经济适烧煤，或启用备用磨、掺配2台经济适烧煤，需要其他磨配5500kcal/kg以上的高热值煤。
六磨运行掺烧一台：（1.4*109kcal/h-3700kcal/kg*40t/h）/(5*50t/h)=5008kcal/kg
六磨运行掺烧二台：（1.4*109kcal/h-3700kcal/kg*40t/h*2）/(4*50t/h)=5520kcal/kg
五磨运行掺烧一台：（1.4*109kcal/h-3700kcal/kg*40t/h）/(4*56t/h)=5575kcal/kg
三、印尼煤掺烧运行注意事项
根据掺烧煤种特性，需制定不同应对方法如下：
1、挥发分要求：锅炉正常运行时，入炉煤的挥发分（Vdaf）控制范围为35～40%，挥发份超过40%的煤种，应根据掺烧试验结论及其注意措施上仓。当挥发份Vdaf（%）＞40时，视为高挥发份煤种，须执行燃用高挥发份煤种技术措施，出口风温要求不高于75℃，入口风温在260-290℃以内，启停磨煤机时入口风温小于200℃，防止爆燃，同时风煤比约为2.2：1。关注燃烧器着火情况，若着火距离过短可适当增大一次风量，以防喷口烧坏。另外可调节磨煤机出口风环挡板，增大煤粉颗粒。
2、对于高水分煤种，控制磨煤机出口风温不低于60℃，防止煤粉在管道内因结露堆积自燃。另外可根据每批次煤种参数进行调整。
环境温度25℃时，空气含水量：
磨煤机出口露点为：
3、硫份要求：入炉煤需保证入炉后加权平均硫份St.ad(%)≤0.80，冬季环境温度低于15℃时，入炉煤的硫份St.ad(%)＜0.7%，防止烟气中酸露点过高、低温腐蚀、空预器堵塞。根据机组脱硫系统能力，合理控制入炉煤含硫量，入炉煤干燥剂硫分St,d控制范围小于0.8%，杜绝因配煤掺烧导致的环保超标排放事件发生。
4、其他要求：
a、掺烧煤种哈氏可磨系数较低，运行中需要注意磨煤机电流不得超60A。
b、掺烧制粉系统煤量控制采用手动方式，减少工况扰动。
c、控制磨煤机磨碗差压＜4kPa，防止磨煤机堵塞。
d、巡检每班对印尼煤煤仓进行温度监视和测量，并将数据记录于巡检本。
e、运行中检查制粉系统时，加强对石子煤火星检查，禁止在防爆门附近逗留。
f、原则上不停运燃用印尼煤的制粉系统，如急需停运，必须对停运制粉系统加强巡检，监视煤仓温度，严防自燃现象发生。
g、制粉系统启停过程中，集控人员及时通知石子煤排放人员，禁止在试烧印尼煤的制粉系统附近工作和逗留。
h、制粉系统切换时，通知脱硫专业控制脱硫效率。
i、加强对屏式过热器结焦情况的观察、检查，根据排烟温度等参数变化，适当调整吹灰频率。
j、加强对落煤斗、给煤机落煤情况的监视，必要时启动振打、空气炮，防止堵煤引起磨出口温度突变。
k、掺烧磨煤机灭火蒸汽投入热备用，发生磨煤机着火时及时投入蒸汽灭火。
l、掺烧磨煤机发生跳闸后，检查该磨所有风门均关闭，若磨煤机出口温度＞100℃，及时投入灭火蒸汽。
m、集控与脱硫运行人员需加强沟通，需特别注意磨煤机石子煤排放，捞渣机出渣量及驱动油压等运行情况。
从目前市场来看，燃用低热值进口印尼煤效益最好，但是低热值进口印尼煤存在挥发分高，易燃、易爆的特性，所以需要对输煤系统和系统进行一定程度的改造。依据不同煤种的发热量、挥发份、硫分、挥发份、可磨性以及燃煤着火特性、燃烬特性、灰的熔融特性，制定不同煤种的混配比例。制定掺配煤方案时还要充分考虑煤场的存煤结构、煤场存煤温度、制粉设备检修情况、预计负荷曲线、防结焦掉焦、同时考虑排烟温度、飞灰含碳量、大渣含碳量最低；同时兼顾脱硝入口Nox合理、脱硫系统出力。
四、印尼煤掺烧过程中常见异常及处理。
1、磨煤机内部爆燃。
现象：磨煤机出口风压大幅波动；磨煤机出口温度可能上升。
若出口温度上升，则适当加大给煤机煤量，监视磨煤机出口温度有无下降趋势。否则应立即关闭磨煤机进口热风快关门及热风调节挡板，同时全开磨煤机进口冷风调整门。同时检查就地制粉系统是否发生漏粉等异常情况，判断是否可能继续运行。如磨煤机出口温度达到跳磨保护值，检查并确认磨煤机自动跳闸并隔离，同时开启磨煤机蒸汽灭火门；发现自动无效应进行手动干预，并及时联系检修消缺。此类缺陷通常是由于磨煤机内部出现一次风死角，发生局部煤粉堆积发生自燃或磨煤机进口风温过高，当工况扰动时局部满足爆燃现象。故在运行中应尽量保持磨煤机运行参数稳定，在发生轻微爆燃后适当改变风量、煤量、进口风温等运行工况避免再次发生爆燃。
2、磨煤机出口粉管着火
现象：磨煤机出口或粉管温度升高，就地粉管可能烧红。
由于磨煤机出口温度高跳闸测点取自磨煤机出口，故当粉管近炉膛处着火并温度高时，磨煤机并不会跳闸。此时应立即停运制粉系统，但需将磨煤机内部及粉管内煤粉吹扫干净，不能进行闷磨处理。此类异常通常无法在线处理，必须停磨后将粉管打开检查管壁损伤情况。其原因在于煤粉湿度过大，在粉管壁内粘连，进而发生自燃现象。本厂在掺烧过程中曾多次发生粉管烧红现象，且大部分发生在粉管波纹处，可见此处局部发生涡流风速较低。大部分情况下，适当提高磨煤机出口风温或增加一次风量可壁免再次发生此类情况。但也有特殊情况，2017年12月10日，#1炉1D制粉系统在掺烧印尼煤过程中发生粉管着火现象，经检修后现次启动后短时间内再次着火。提高磨机出口温度或增加风量则发生内爆现象，经多次调整仍无法实现稳定运行。最终只能将发生着火的波纹管换成直管，才得以将这仓印尼煤烧完并切换回正常煤种。
3、制粉系统堵煤
现象：制粉系统堵煤位置不同，其现象各不相同不在此赘述。
对于堵煤现象处理方法较为简单，首先需判断堵煤位置，其次若此处装设有振打装置则对堵煤位置进行振打。若堵煤发生在磨机内部或其出口粉管位置，则可以适当降低给煤量，并加大一次风量偿试吹通。最后，采取手段后无法解决堵煤现像，则应立即停运制粉系统，并闷磨防止存煤发生自燃。另外在处理过程应注意过热度变化，当粉管突然吹通或无法吹通过程中均会产生虚假煤量，或正或负均会影响过热度。
4、其他异常情况
除上述故障外，还会发生其他异常情况：
a、由于印尼煤硬质灰较少，使石子煤排放量较少，若发生石子煤排放管堵塞则不易发现。
b、由于印尼煤热值较正常煤种低很多，在煤种切换时BTU修正较慢，使得实际入炉热过多或过少。当正常煤种切至印尼煤时，表现为过热度及主、再热汽温度偏低，锅炉负荷响应能力变弱，应注意变负荷过程中AGC响应情况。反之则会发生过热度、水冷壁温快速上升乃至超温。
c、相同质量印尼煤较正常煤种碳含量较少，使其实际需氧量较少。在掺烧过程中常发生氧量过大使NOX排入超标等现像。
d、为提高印尼煤掺烧稳定性，我厂曾偿试在煤进入磨煤机原仓前，将印尼煤和其他煤种进行预混。该方法需增加了燃料部门工作量，但确实降低了掺烧制粉系统的故障率。但也存在新的问题，由于预混不够均匀，磨煤机内部煤种特性变化较大，使磨煤机出口温度、过热度等锅炉参数均有影响。这要求运行人员需加强监视，并在必要时手动干预。
五、结束语
由于煤炭价格波动，同时电力改革、大用户直供的推进,给发电厂经营成本控制带来巨大的压力,为实现成本控制、挖潜增效，掺烧一定比例高性价比煤种将是经营成本控制的一项重要策略。而安全稳定掺烧是实现这一目标的唯一途径。
参考文献:
[1].刘洋，陈斌源，朱定伟，成志红.国产600MW超临界机组磨煤机燃烧印尼煤着火分析及改进.锅炉技术.2008(07).
[2]宿明星，段曾.火力发电厂燃料成本管理中市场采购环节合同筹划的探讨[J].中国电业（技术版）.2012（02）.
[3]杨勤，丘纪华.掺烧经济煤种与效益评估研究[J].中国高新技术企业.2017（06）.
[4]汪小寒，项响琴，陈洁.燃料管理与智能分析网络系统设计与实现[J].安徽教育学院学报.2014（03）.
论文作者:林少剑
论文发表刊物:《电力设备》2018年第13期
论文发表时间:2018/9/18
标签：印尼论文; 磨煤机论文; 制粉论文; 系统论文; 温度论文; 发生论文; 锅炉论文; 《电力设备》2018年第13期论文;