华能南京电厂2号锅炉褐煤掺烧运行分析报告Word文档格式.docx
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制粉系统防爆。
Vdaf高达47%，主要影响到制粉系统防爆，根据导则，在用炉烟干燥时，系统氧量14%时，磨煤机出口温度可维持在90℃以下；
受热面结渣。
褐煤的受热面结渣相对烟煤来说更严重，这是锅炉是否能安全、稳定运行的关键，也是我们最关注的。
表3-1褐煤煤质
序号
项目
单位
数值
1
全水分Mt
%
35.01
2
水分Marl
6.32
3
灰分Ad
13.60
4
挥发分Vdaf
47.71
Vad
35.34
5
低位发热量Qnet,v,ar
KJ/g
13.72
Cal/g
3282
表3-2烟煤煤质
9.50
2.83
16.98
38.45
Var
28.27
22.91
5479
4锅炉运行安全性
4.1制粉系统防爆
制粉系统防爆是我们在褐煤掺烧时首要考虑的问题，根据根据《电站磨煤机及制粉系统选型导则DL/T466-2003》，在采用炉烟干燥，系统氧量在14%时，磨煤机出口温度不超过90℃。
不同干燥介质下的磨煤机出口温度允许值见表4-1。
首先应确定系统运行的氧量。
由于本系统氧量计安装在磨煤机入口，且仓储式制粉系统为负压系统，漏风导致排粉机出口氧量上升，因此，我们确定系统氧量应该控制在12%以下，从运行的情况来看，由于热炉烟的氧量较低，一般系统氧量能达到10%左右，安全性完全能得到保证。
其次确定磨煤机出口温度。
根据系统运行的情况来看，通过调节热炉烟，磨煤机出口温度在70~80℃之间波动，仍具有较大的安全裕度。
制粉系统爆炸一般都发生在系统启动或者停运时，主要是此阶段系统氧量较高的缘故，因此，严控启动或者停运过程中的参数及方式，是防止制粉系统爆炸的主要方面。
系统启动时，应先通入炉烟加冷风，系统处于整体加热状态，磨煤机出口温度上升缓慢，可较好的控制系统氧量及出口温度，在磨煤机出口温度上升至70~80℃时，可启动给煤机下煤，逐步关闭冷风，启用热风；
系统停运时，由于炉烟温度高达200度及以上，可多开冷风作为冷却介质，系统在抽空时，磨煤机出口温度不得高于70℃，必要时单用冷风吹扫。
表4-1不同干燥介质下的磨煤机出口温度允许值
制粉系统型式
热空气干燥
烟气空气混合干燥
球磨机仓储式
贫煤130
烟煤120
烟煤、褐煤70
褐煤90
4.2燃烧系统安全性
燃烧器烧损是我们重点关注的问题。
根据《电站磨煤机及制粉系统选型导则DL/T466-2003》，当Vdaf超过15%，风粉混合物温度应降低至160℃以下。
原烟煤系统设计一次风粉混合物温度在160℃以下，根据运行情况看，一般都维持在110℃~130℃，但当磨煤机出口温度高于80℃时，一次风粉混合物温度就接近了160℃，虽然系统内有惰性的炉烟，但仍可能对燃烧器造成威胁。
考虑目前的大型烟煤锅炉都采用直吹系统，风粉混合物温度都不超过70℃。
我们目前的温度要高出许多，虽然用肉眼观察或者测量着火点温度，都表明燃烧器受到煤粉的保护，但燃烧器是否存在着火过近而烧损一次风喷口的问题，仍值得我们去关注。
本次掺烧褐煤，Vdaf远远超过15%，已达到了40%以上，因此，安全起见，燃烧器前一次风粉混合物温度宜控制在更低水平。
一次风粉混合物温度与磨煤机出口温度的关系如表4-2所示。
因此，考虑燃烧器的安全，我们更倾向于将磨煤机出口温度控制在70℃~75℃。
在掺烧褐煤期间，从就地燃烧器观察孔用肉眼观察，均能看见黑色的煤粉回流，表明燃烧器受到煤粉很好的保护。
鉴于B修解体时，发现上排燃烧器一次风喷口均出现了烧损现象，本次试验前，将上排燃烧器内、外二次风旋流均由50°
调整至25°
左右，降低二次风旋流，推远着火距离。
表4-2一次风粉混合物温度与磨煤机出口温度的关系
磨煤机出口温度℃
燃烧器前一次风粉混合物温度℃
70
120
80
135
90
150
4.3受热面结渣
受热面结渣是褐煤掺烧试验中最重要的问题，也是褐煤是否能长期运行的关键。
本次入炉的褐煤并未提供灰渣特性，但从试烧的结果来看，其结渣倾向强于以往入炉的所有烟煤。
在烟煤单烧时，每班水冷壁短吹投入不超过30只，就可以避免相变点后移的情况，上辐射二通道出口工质温度可控制在430左右，高再前烟温可控制在700℃以下。
褐煤掺烧后，每班都要将所有水冷壁短吹吹一遍，甚至要吹到60只以上，才能维持相变点不后移，如停止吹灰3小时，上辐射二通道出口工质温度即下降至420℃及以下，因此，吹灰工作量巨大，而且2号锅炉蒸汽短吹故障率明显高于1号锅炉，与吹灰频率也是有关系的。
此外，我们仍需要关注前屏处的挂焦，虽然肉眼无法观察，但根据理论分析，贫煤锅炉炉膛较矮，烟窗出口温度设计高达1180℃，高于烟煤或褐煤的软化温度，前屏挂焦的可能性是很大的，必须对前屏加大吹灰力度。
炉底排渣是否正常，是我们关注的另一个重要方面。
从捞渣机处观察，渣量很小，水较清，考虑此混煤灰分低，渣量只占总灰分的10%，因此排渣从目前看，未看出有搭桥、排渣不畅的现象，也确实很难观察到，这是在试验过程中最担心的地方。
联系检修部开冷灰斗孔门，但多数孔门已经锈蚀，里面全部用保温砖砌死，无法观察。
综上，从结渣的角度看，目前30%的掺烧比例，已经是极限，再增加比例，有可能会出现结渣导致受热面超温的现象，也有可能会出现排渣不畅的问题。
4.4各部受热面金属温度
由于加强了各受热面的吹灰，尤其是水冷壁吹灰，避免了水冷壁大面积结渣导致的相变点后移现象，各受热面吸热水平并未出现本质的变化，因此，各受热面的壁温水平都维持在允许范围内，未发现局部或大面积超温现象。
5锅炉运行经济性
5.1排烟热损失
排烟热损失包括烟气量及排烟温度两方面。
从烟气量来看，由于褐煤的水分很高，烟气量增加较多，烟气量的增加也导致排烟温度升高，从这个角度看，水分高的褐煤对锅炉效率是不利的。
但从排烟温度的情况来看，在掺烧30%褐煤后，排烟温度的变化并不明显，单磨维持在135℃，双磨运行维持在150℃左右（此排烟温度已经根据实测温度修正，实测温度低于表盘温度5℃），此温度水平基本和单烧烟煤时相差无几，判断主要是采用了热炉烟，冷炉烟用量减少所致。
热炉烟在空预器前抽取，而且热炉烟氧量较低，不存在象冷炉烟那样的漏风量，因此，提高热炉烟用量、减少冷炉烟用量，可明显降低排烟温度，幅度在5~8℃，抵消了因排烟量增加导致的排烟温度升高。
因此，从排烟热损失的角度看，在掺烧褐煤后，排烟温度不变，但排烟量增加，排烟热损失增大。
5.2飞灰含碳量
我们统计近6天来飞灰含碳量，见表5-1所示。
在掺烧褐煤时，平均飞灰含碳量只有1.55%，而且非常稳定，因此不需要再增加采样点，此数据已经能代表此种混煤的燃尽性能。
鉴于我们在以往的运行中，大多数烟煤的燃尽性能都相当好，因此，在掺混褐煤后，在飞灰含碳量的水平上不会有较大的变化，固体未燃烧损失只随着不同煤种灰分含量变化而变化。
目前使用的褐煤混煤灰分含量是较小的，因此，固体未燃烧损失不大。
具体在后面的性能计算来确定。
表5-1
日期
飞灰含碳量
6月23日
1.35
1.50
1.34
6月24日
1.47
1.59
1.31
6月25日
1.60
1.96
1.65
6月26日
1.97
1.67
1.74
6月27日
1.33
1.27
1.61
6月28日
1.48
1.52
平均
1.55
5.3制粉系统出力
本次掺烧的褐煤并未提供可磨性，从实际运行的情况来看，低于以往入炉的烟煤，在R90为18%时，基本上能维持在65~70t/h之间。
我们将磨煤机出口温度提高至85℃，出力并没有明显增加，考虑其可磨性限制了出力，单纯的提高干燥介质温度，无法再有效的提高出力。
根据混煤的Vdaf，煤粉细度应选择R90为22%左右，甲制粉系统通过调整粗粉分离器折向板，细度上升至18%以上，出力变化不明显；
乙侧制粉系统折向板无法调整，但由于回粉量巨大，细度自动上升至18%以上。
锅炉原设计300MW，煤种低位发热量5825大卡，每小时需煤量116吨。
那么如果发热量下降至4500大卡，那么带满负荷需每小时耗煤150吨左右，两套制粉系统则无法满足满出力的需要，这在迎峰度夏时比较困难，而在其它季节则可以承受。
给粉机最大出力为10t/h，实际出力从运行观察可能无法达到10t/h，16台给粉机有可能无法带满负荷。
因此，发热量也限制了褐煤的掺烧比例。
从目前的掺烧比例看，加权平均发热量达到4700大卡以上，制粉系统的出力是能满足要求的。
如果用一份5500发热量的优质烟煤，掺一份5000左右发热量的烟煤，再加一份褐煤，发热量也能达到4700左右，这种掺烧方式也是可以考虑的，可以节省高热值优质烟煤，给采购带来便利，但对掺混带来困难。
5.4炉烟风机耗电量
在目前掺烧比例下，水分基本维持在18%左右，炉烟混合温度由140℃提高至220℃，双磨运行时，炉烟风机频率基本上接近工频。
主要原因为工质温度提高后，体积流量增加，而且与低温炉烟相比，高温炉烟为负压，较难抽取。
因此，在采用高温炉烟后，炉烟风机出力在双磨时基本带足，电流由80A上升至120A。
炉烟风机出力也限制了更高比例的掺混，水分极限可能在20%左右。
因此，在掺混时，尽量避免与蒙煤等高水分烟煤掺混，掺混后的水分不宜高于20%。
5.5高温炉烟系统分析
2号锅炉增加了热炉烟系统，主要是为燃烧更高水分的烟煤或褐煤。
根据1号锅炉长期运行的情况看，低温炉烟能够承受的最高水分为15%左右，如果水分再高，就会影响到制粉系统出力，必须减出力运行。
根据对高温炉烟系统的试验，炉烟温度最高可以达到300℃以上，磨煤机出口温度可以提高10℃左右，估计水分最高可以承受20%左右，这为掺烧褐煤提供了基础。
根据上述分析，可以总结出高温炉烟有以下几方面的影响：
与低温炉烟相比较，高温炉烟不存在漏风，氧量更低，在保障制粉系统安全的同时，降低了炉膛漏风，提高了锅炉的经济性，部分抵消了高水分煤种带来的锅炉效率下降；
高温炉烟提高了制粉系统干燥能力，但根据试验，提高制粉系统出口温度，对制粉系统出力提高有限，但对燃烧器安全造成不利影响；
高温炉烟抽取口负压较大，与低温炉烟相比体积流量增大，影响炉烟风机的出力，炉烟风机耗电量增加。
1号锅炉目前暂不具备掺烧褐煤的条件，当煤种水分达到16%以上时，磨煤机出口温度下降至70℃以下，此时可以考虑减少冷炉烟用量，提高热风用量，但带来系统氧量的提升，制粉系统抗爆性能下降。
因此，不建议1号锅炉进行高水分煤种掺烧，如若掺烧，则必须降低出力运行，系统氧量应维持在14%，这样才能保证制粉系统的安全。
5.6锅炉效率计算分析
5.6.1效率计算
混煤的煤质相对复杂，需不断取样混合后缩分，由于无试验条件，在此仅根据掺混比例进行算术平均，得出混煤的水分、灰分、挥发分、低位发热量等指标作为计算依据。
其它数据依据基准如下：
空预器后烟温、空预器进口氧量采用实际运行数据，进口氧量2%，空预器出口氧量按照空预器漏风率6%计算，空预器进口风温采用平均数据，确定为35℃；
炉渣份额10%，飞灰份额90%，飞灰采用1.55%，炉渣碳含量估为5%。
；
排烟温度根据表盘数据，减去实测差值5℃；
机组负荷确定为315MW。
根据以上数据，以GB10184-88计算，锅炉在315MW负荷时的效率见表5-2所示。
表5-2锅炉效率计算结果
运行方式
单磨
双磨
q2
5.72
6.38
q4
0.52
实测η
93.16
92.49
校核η
93.44
92.77
5.6.2锅炉效率分析
上述锅炉效率计算虽相对较粗，但和实际相差不远，此效率为满负荷下锅炉效率，其它负荷点效率会有所变化，但相差不大。
从计算的结果看，30%掺烧褐煤时，单磨锅炉效率达93%以上，双磨达92%以上，和单烧烟煤相比，效率略微下降。
主要原因是，掺烧褐煤后，由于水分的增加，烟气量增加，排烟温度升高，但由于热炉烟的使用，有效的降低了排烟温度，部分抵消了因排烟量增加导致的锅炉效率下降。
仅从经济性来看，掺烧褐煤后，与水分相同的烟煤单烧相比，经济性是类似的，并无多大差别。
6运行初步结论
6.1在热炉烟系统改造完成后，2号锅炉制粉系统可承受更高水分的煤种，水分最高可达20%左右，为褐煤掺烧提供了基础；
6.2受限于受热面结渣等因素，褐煤掺烧比例不宜超过30%；
6.3掺烧褐煤的经济性可以得到保证，与单烧相同水分的烟煤基本一致；
双磨运行锅炉效率达92%以上；
单磨运行锅炉效率达93%以上；
6.4由于烟煤与褐煤均有较好的燃尽性能，固体未燃烧损失较小，掺烧褐煤的经济性要高于劣质贫煤；
6.5以上结论仅针对目前试验煤种而言，由于混煤的情况复杂，如更换其它煤种，仍需谨慎。
7煤种选择建议
从2009年起，经过不断的试验，我厂原设计为贫煤的锅炉，单烧烟煤日趋成熟，安全性与经济性都能得到保证，根据历年来煤种燃烧的经验，总结出以下几条，以期给煤炭采购提供依据。
7.11、2号锅炉燃用优质贫煤，比如潞安、浏桥等，其安全性、经济性都可以得到保证，锅炉效率最高；
7.21、2号锅炉燃用低挥发分贫煤，安全性下降，锅炉灭火的概率增加，经济性下降，锅炉效率可能降至90%左右；
7.31、2号锅炉在热炉烟系统未改造之前，可燃用水分不超过16%的烟煤，安全性能得到保证，经济性好于低挥发分的贫煤；
7.42号锅炉在热炉烟系统改造后，可掺烧30%左右的褐煤，安全性较单烧烟煤下降，经济性低于单烧烟煤，但仍好于低挥发分的贫煤；
7.5低挥发分贫煤与烟煤掺烧，是经济性最差的一种方式，基本上被摒弃。
综上，在能采购到优质贫煤时，应优先考虑；
在贫煤市场趋紧，入炉煤挥发分大幅偏离设计值时，则应考虑单烧烟煤；
高水分褐煤属于经济掺烧煤种，可对其价格与燃烧效率进行技术经济比较。
8进一步的工作
8.1根据2号锅炉的运行情况，尽快实施对1号锅炉的完善工作，包括高温炉烟系统的改造，以利于经济煤种的掺烧；
8.2粗粉分离器可调性差，尤其是两台原苏联径向式粗粉分离器，建议进行改造，以适应各煤种的磨制，提高经济性；
8.3木块分离器老旧，清理繁琐困难，是制粉系统爆炸的危险点，建议进行改造，以适应烟煤、褐煤的磨制，提高安全性；
8.4炉底冷灰斗常年失修，破损较多，有漏风现象，观察孔多破损，建议进行检修或更改，提高安全性及经济性；
运行部
2010年6月30日
升级会员 