关于控制燃料中高灰分高硫分意义蒋平锁.docx
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关于控制燃料中高灰分高硫分意义蒋平锁
关于控制火电厂燃煤中高灰分和高硫分的意义
配煤掺烧是降低燃料成本，提高企业效益的途径之一。
火电企业能够获得低价格，低灰分和低硫分的煤炭，对企业效益的增长意义重大，所以要鼓励掺烧可以满足安全生产运行要求的煤种。
由于各火电厂的制粉系统存在差别，对煤种的适应性存在差异，因此在配煤掺烧中要有所区别对待。
一、对于钢球磨煤机仓储系统以及采取双进双出钢球磨煤机的直吹系统，在燃料上掺烧指标控制核心是满足燃烧稳定和防止结焦，控制掺烧燃料的挥发分、灰熔点，达到稳燃和不发生严重结焦要求。
同时控制燃料硫份满足脱硫设施出力要求不发生严重超标排放。
二、对于集团公司普遍采用的中速磨煤机直吹式制粉系统，在满足前述条件的同时，要同时满足制粉系统磨煤出力、磨煤机内部磨损不会造成检修维护费用过快增长要求。
中速磨煤机出力取决于燃煤的晶体构成，具体体现在燃煤的可磨系数K,水分、灰分和燃料中硫分的含量。
水分问题通过提高干燥出力容易克服，可磨系数影响磨煤电耗，在此不做讨论，重点讨论对制粉系统和锅炉燃烧系统有重大影响的灰分和硫分的影响。
1、煤中硫分变化对锅炉运行的主要影响：
（1）、增加磨煤机及管道的磨损，黄铁矿莫氏硬度～，石英为。
（2）、引起锅炉高温和低温腐蚀。
高温受热面硫化腐蚀和硫酸盐腐蚀，空气预热器低温腐蚀、堵灰，漏风导致引风机电流上升，燃烧空气量不足等。
（3）、在还原性气氛中铁的熔点减低，引起结渣。
同时增加灰渣的强度。
（4）、促进煤的氧化自燃。
对于变质程度较浅的煤，其黄铁矿容易氧化自燃。
（5）、烟气中的二氧化硫含量和燃料中含硫量成正比，硫分越高脱硫系统要求出力越大。
（6）、增加脱硫运行成本，严重时造成设备降负荷，超标排放会受到处罚。
燃煤中硫分来源：
煤中硫分，按其存在的形态分为有机硫和无机硫两种，有的煤中还有少量的单质硫。
以有机物形态存在于煤中的硫，结构复杂，存量较少。
煤中无机硫，是以无机物形态存在于煤中的硫。
无机硫又分为硫化物硫和硫酸盐硫，硫化物硫绝大部分是黄铁矿硫。
少部分为白铁矿硫,两者是同质多晶体。
煤中硫分，按其在空气中能否燃烧又分为可燃硫和不可燃硫。
有机硫、黄铁矿硫和单质硫都能在空气中燃烧，都是可燃硫。
硫酸盐硫不能在空气中燃烧,是不可燃硫。
在我国，硫资源缺乏。
一般将黄铁矿作为生产硫磺和硫酸的原料。
黄铁矿硫占总硫资源的81%左右，有色金属冶炼回收硫占15%左右，石油炼化回收硫分占4%左右。
工业上使用黄铁矿提炼硫是我国的主要做法。
黄铁矿（FeS2）是煤炭中无机硫存在的主要形式，约占60％～70％，有机硫则以二苯噻吩和硫醇的形式存在，约占30％～40％，而硫酸盐的含量极少且易洗脱。
黄铁矿在室温下为非活性物质，温度升高后变得活泼。
在空气中氧化成三氧化二铁和二氧化硫。
由此可以看出，火电企业使用的燃煤中，硫分的主要来源是黄铁矿，高硫煤炭中的黄铁矿含量就高。
而黄铁矿不仅是造成了硫分增加的主要来源。
而且黄铁矿的硬度高，HV1000左右，是严重的磨蚀材料。
所以，高硫煤同时也是高磨损煤，对制粉系统耐磨寿命影响很大。
2、煤中灰分变化对锅炉设备和运行的影响
（1）、燃烧不稳定。
灰分增加，炉膛温度降低，煤粉燃烧困难。
排灰量大，机械不完全燃烧热损失增加。
（2）、事故率增加。
输煤、制粉、锅炉受热面、引凤机和除尘磨损严重，引起设备损坏检修。
（3）、锅炉效率下降。
炉内积灰、沾污较重，传热效果变差，耗煤量大，排烟温度增加。
（4）、环境污染。
电厂粉尘和灰渣量增加。
对于一个矿点，燃煤中灰分构成是相对稳定的，但根据煤层变化有一定的波动。
目前大矿采煤基本都是综采技术，原煤中的矸石也在燃料中存在。
由于市场燃料紧俏，煤矿已经把矸石筛选的程序省略了。
矸石中含有较高的SiO2和黄铁矿，也是石英的主要来源。
是构成灰分的主要成分。
是造成系统制粉系统磨损的主要物质。
控制灰分就是控制系统磨损，特别对中速磨煤机，由于其结构特性决定，磨辊磨损对磨煤出力影响很大，磨煤电耗也有明显的上升。
目前我们采购的劣质煤中，已经不是过去意义上的原煤热值低的问题，早已经是煤炭商人对燃料的再次加工产品，在劣质煤中有大量的废弃矸石和电厂排放到渣场的石子煤被回收后再进入电厂，甚至有人在煤炭中掺加入石头。
导致劣质煤中灰分达到30%以上，硫分达到%以上。
其结果就是：
既提供了高硫分，又提供了高灰分，更提供了高磨损材料。
严重增大了设备维护费用和检修维护工作量。
电厂设计的脱离系统，普遍存在出力不足的先天性缺陷。
国家对脱硫机组补偿的脱硫电价分钱，是综合考虑了脱硫成本能够得到补偿。
如果燃用高硫煤，其结果就是脱硫费用增加。
我们正在核算相关指标。
现场石子煤—细看是花岗岩石头碎块
对甘肃公司近来中速磨煤机运行情况调查，西固和甘谷30万机组、景泰的60万机组，都存在掺烧当地劣质煤后，磨煤机磨损增加很快，磨煤机石子煤排放不及造成污染的问题。
3、磨煤机掺烧劣质煤对磨煤机系统的影响
西固公司磨煤机使用情况
西固公司采用的是北京电力设备总厂提供磨煤机，使用说明书在正常使用条件下，辊套使用寿命不小于15000小时，磨盘衬板使用寿命不小于18000小时。
实际运行情况为：
1号锅炉磨煤机累计使用时间约为3420小时，2号锅炉磨煤机累计使用时间约为3758小时，寿命分别是设计值的%和%。
2010年2月，三厂锅炉磨煤机陆续发生磨机磨辊磨损严重甚至断裂现象（附照片），与2~4月份陆续对1、2号炉10台磨煤机进行了磨辊更换检修工作。
具体工作量为：
1、更换磨辊总成两套（1号炉D磨煤机，2号炉D磨煤机），合计费用252万。
2、更换八台磨煤机磨辊辊套共计24件，合计费用168万元。
3、更换磨煤机衬板10套（使用机修制造加工衬板两套），合计费用120万元。
4、检修公司检修施工六台，外委检修施工四台（工程费用132000元），
合计费用为：
万元。
2010年7月9日，1号炉锅炉五台磨煤机磨辊磨损量测量结果：
单位mm
名称
装置
1号辊
2号辊
3号辊
使用时间约
（小时）
A磨煤机
35
40
40
2180
B磨煤机
35
40
35
2000
C磨煤机
40
30
35
2000
D磨煤机
45
40
45
2800
E磨煤机
15
20
15
1600
磨辊使用磨损量达到原厚度（105mm）的45%~60%时，此时为磨辊的最佳堆焊期。
根据上述测量结果，1号锅炉的磨煤机磨辊使用周期已经接近了堆焊时间。
按照每个磨辊焊接费用2万元计算，每台锅炉需要30万元费用。
同期衬板更换需要费用为60万元。
合计90万元。
西固公司新机组中速
磨煤机石子煤排放现场
西固公司30万机组磨煤机磨棍使用后的效果
西固公司劣质煤标煤单价和标煤平均单价差别为50元/吨左右。
和靖远煤标煤单价差70元/吨左右。
2010年初到现在，西固地方小矿和其他小矿燃料合计26万吨左右，占总煤量202万吨的13%的水平。
但是其对设备的影响是具体的和根本的。
景泰电厂中速磨煤机运行情况
1号炉A磨煤机统计运行小时数3500小时左右（146天），A磨煤机三个磨辊辊套两个磨穿，一个有效厚度剩余10mm左右，衬瓦两块已磨穿，按照北京电力设备总厂磨煤机说明书要求，三个磨辊均已报废。
A磨煤机2010年6月14日停磨消缺，对辊套测量最大磨损量87mm，7月5日#1机停运，再次检查A磨煤机磨辊，发现磨损严重，磨损照片如下：
1号炉B磨煤机累计运行时间为3450小时（148天），三只磨辊及衬板都已磨损至更换极限，磨损最大为30mm，最小为26mm。
、磨煤机修复使用所需费用、时间如下：
用成品备件修复费用、时间如下
序号
项目
费用（万）
检修时间
备注
1
辊套
30-36
6天
成品辊套
2
磨盘衬瓦
42-45
8天
成品衬瓦
3
检修人工费
6
4
脚手架费用
1
2
5
热控拆线及恢复
6
送粉管道拆除及恢复
1
2
合计
、用在线焊接修复费用、时间如下
序号
项目
费用（万）
检修时间
备注
1
辊套
18
15天
返厂修复
2
磨盘衬瓦
12
10天
返厂修复
3
检修人工费
6
合计
36
、新磨辊辊套和耐磨焊条堆焊磨辊辊套价格和寿命：
购置一套ZGM113型磨煤机辊套价格在30-36万元左右；衬板备件价格为40-46万左右，ZGM113型磨煤机辊套磨损量为50mm到60mm的情况下用耐磨焊条堆焊磨辊辊套价格在18万元左右。
、新磨盘衬瓦和堆焊后的磨盘衬瓦价格和寿命
景泰电厂ZGM113型磨煤机衬瓦招标价格每套万元，用耐磨焊条堆焊磨损量60mm到70mm衬瓦，堆焊费用在12万元左右，使用寿命是原铸造衬瓦的倍左右。
景泰电厂使用地方小窑煤到目前合计万吨，合计进煤万吨。
小窑煤占比例%。
按照更新处理，每套磨辊和衬瓦检修费用合计89万左右，6台磨煤机全部更新需要534万元。
今后按照堆焊处理，磨棍价格减半，需要的总费用在216万元。
使用周期在3500小时以内。
三、结论
1、电厂所采购的高硫煤炭，存在两个方面的负面作用。
不仅是造成脱硫系统运行负荷增加，厂用电和系统磨损增加、石灰石耗量增加的主要原因，同时造成机组脱硫系统综合效率低于规定值。
有可能造成企业脱硫电价无法获得，是企业经济损失的重大隐患。
2、高硫煤同时是高磨损介质，对制粉系统以及锅炉燃烧系统、除灰系统磨损增大造成直接影响。
特别是对于中速磨煤机制粉系统，其造成磨煤机磨辊等部件的寿命严重缩短，造成检修维护费用增加大约在2-3倍。
3、高硫煤对锅炉尾部系统受热面的腐蚀是潜在和直接的，在较短时间内会造成系统泄露，设备大面积更新要求。
4、高硫煤在整个燃料中所占的比例并不是很高，西固为13%左右，景泰为%左右。
同时由于高硫煤和大矿煤的价格差异并不明显，煤炭缺口可以通过增加大矿煤来弥补。
不存在非有该部分高硫煤不可的情况。
5、对现有大矿煤炭中硫分较高的燃料以及已经到货的部分高硫煤炭，按照既定的配煤掺烧方法控制好热值配合和硫分配合，防止今后出现超标排放问题。
确保今后不发生超标排放，保证年内可以获得脱硫电价补偿。
6、磨煤机磨辊采取补焊方法，要及时。
建议磨损量达到50毫米左右及时进行，提高磨煤机的系统处理和降低电耗。
蒋平锁
2010-8-7
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