燃煤掺烧精细化管理.docx

1、燃煤掺烧精细化管理 盛年不重来，一日难再晨。及时宜自勉，岁月不待人。附件1QC小组活动成果资料汇总表序号申报班组名称QC小组名称QC小组活动成果名称小组成员姓名01优化配煤掺烧燃煤掺烧精细化管理苗承刚、李洪庆、蒙嘉刚、谭定、牛志军、佟伏生、靳诚、侯斌、刘永、李巍、肖济和、陶洪伟、邓星亮、沈文阳报送单位名称联系人姓名联系电话备注：成果资料附后。附件2QC小组活动成果资料样式封面QC小组活动成果报告 课题名称： 燃煤掺烧精细化管理 类 型： 问题解决型 QC小组注册号： QC课题注册号： 报送单位： 小组名称： 优化配煤掺烧 发 表 人： 二一二年 五月十八日国投电力控股股份有限公司2012年度Q

2、C小组活动成果发表会交流资料1、小组概况QC小组本着“攻克难点，追求创新”的精神，在QC活动当中不断增强小组人员的质量意识，以达到“完善细节，提升品质” 目标。小 组 名 称优化配煤掺烧成 立 时 间2011.01小 组 类 型现场 型注 册 时 间2011.11课 题 名 称燃煤掺烧精细化管理小 组 人 数14人活 动 时 间 小 组 成 员姓 名性 别文化程度职 务职务分工1苗承刚 男本科副总经理组 长2李洪庆男本科总经理助理、燃料采购部副组长3蒙嘉刚男本科安全技术部经理副组长4谭定 男本科发电运行部经理副组长5牛志军 男本科发电运行部经理助理组员6佟伏生男本科发电运行部经理助理组员7靳诚

3、男本科安全技术部运行管理专工组员8侯斌男本科发电运行部燃料专工组员9刘永男本科发电运行部锅炉专工组员10李巍男本科发电运行部值长组员11肖济和男本科发电运行部值长组员12陶洪伟男本科发电运行部值长组员13邓星亮男本科发电运行部值长组员14沈文阳男本科发电运行部值长组员2、课题选择1）公司生产方针 加大煤种掺烧力度，降本增效。2）实际存在的问题 因电煤价格上升，造成火电企业发电成本上升，火电企业经营异常困难。如何降低燃料成本成为企业面临的难题，掺烧价格相对较低的印尼煤成为必由之路。内容3）员工成长的需要 通过掺配煤优化，提高技术水平，实现自我全面提升。4）选定课题 优化配煤掺烧3、现状调查1）锅

4、炉概况国投钦州发电公司一期工程装设两台630MW汽轮发电机组，锅炉型号东方锅炉厂制造的DG1900/25.4-II2，为超临界直流炉，一次再热、单炉膛、尾部双烟道、采用前后墙燃烧方式、挡板调节再热汽温、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构型锅炉。制粉系统采用BBD3854双进双出筒式钢球磨煤机表1：锅炉主要参数表名 称单位B-MCRT-MCRBRL过热蒸汽流量t/h195018571857过热器出口蒸汽压力MPa25.525.425.4过热器出口蒸汽温度571571571再热蒸汽流量t/h1590.41519.81510.4再热器进口蒸汽压力MPa4.924.714.67再热器出

5、口蒸汽压力MPa4.74.54.46再热器进口蒸汽温度327322321再热器出口蒸汽温度569569569省煤器进口给水温度290287286炉膛截面热负荷MW/m24.354.184.18炉膛容积热负荷kW/m379.676.5376.54燃烧器区域面积热负荷MW/m21.631.561.57锅炉计算热效率(低位发热量)%94.0694.1594.18炉膛出口过剩空气系数1.141.141.14省煤器出口过剩空气系数1.151.151.15软化温度ST132015001360流动温度FT142015001430 灰成分二氧化硅SiO2%47.3258.8947.98三氧化二铝Al2O3%2

6、9.6828.6229.51三氧化二铁Fe2O3%10.783.597.24氧化钙CaO%4.571.843.52氧化镁MgO%1.210.860.81二氧化钛TiO2%1.071.070氧化钾+氧化钠K2O+Na2O%1.461.490.74三氧化硫SO3%2.910.011.04二氧化锰MnO2%0.090.08其他%1.633.558.84、目标设定1）领导支持 本次活动受到公司领导和部门经理的高度重视。2）人员保障 本小组成员具有丰富的现场实践经验和较强的团队精神。3）技术和资金保障 小组成员具有较强的工作能力，掌握实际运行经验及掺配煤情况。5、原因分析1）2007年掺配煤情况年入炉煤

7、量为109.4万吨。其中掺烧印尼煤共2万吨，占总量的比例达到1.83%，全部为低热值印尼煤；燃用国内优混烟煤107.4万吨占总量的98.17。2）2008年掺配煤情况年入炉煤量为173.5万吨。其中越南煤掺烧时由于该煤种挥发分过低为无烟煤，造成锅炉燃烧着火不稳，灰渣可燃物高达12以上，不利于锅炉安全经济稳定运行，因此不再进行该煤种的掺烧。3）2009年掺配煤情况，年入炉煤量为198.2万吨4）2010年掺配煤情况，年入炉煤量为269.1万吨。5）2011年至11月份掺配煤情况，入炉煤量为354.39万吨。6、要因确认因电煤价格上升，造成火电企业发电成本上升，火电企业经营异常困难。如何降低燃料成

8、本成为企业面临的难题，掺烧价格相对较低的印尼煤成为必由之路。2011年6月份后，以具有代表性的秦皇岛港5500大卡山西优混煤炭为例，4、5、6月份其平均价格分别为777元/吨、820元/吨和838元/吨，分别环比上涨11.3元/吨、42.4元/吨和18.0元/吨，6月份的平均价比3月份上涨71.6元/吨，使得本来已普遍亏损的火电企业经营异常困难。秦皇岛港5500大卡山西优混动力煤月平均价格及其同比、环比变化情况7、制定对策掺烧试验的开展情况投产以来，2007年为保证机组调试的正常运行，采购煤种相对较好，基本为国内优混烟煤，接近设计煤种，因此掺配煤工作相对简单。从2008年开始，印尼煤在公司的掺

9、烧比例逐年提高由19%到2010年的43%，2011年截至11月份达到46%，印尼煤已成为公司掺烧的主要煤种。公司所燃用的煤种随着国内外煤炭市场的变化，煤种最多时达到15种不同的燃煤，其中印尼煤就达到7种，造成锅炉入炉煤的掺配工作复杂、难度大。掺烧印尼煤存在的问题1）印尼煤具有高水分、高挥发分、低灰分、低热值或中高热值以及中高硫分等特征。印尼煤挥发分达到50%左右，着火温度低，极易着火的特性会导致煤粉自燃与制粉系统爆炸等事故。2）燃用高挥发分印尼煤易出现“燃烧尖峰温度”形成局部高温区，燃烧器区域结渣与高温腐蚀倾向增加，危及锅炉设备安全。3）印尼煤高水分，引起排烟温度升高，排烟损失增大，同时烟气

10、量的增加使除尘、脱硫等设备超负荷运行。4）印尼煤热值相对较低，掺烧时制粉系统系统的出力超出设计值较多，对设备安全构成威胁。为此，公司在2009年10月委托西安热工研究院进行了1号炉印尼煤掺烧试验，试验目的如下1）了解燃用印尼煤后炉膛燃烧区、水冷壁区域燃烧产物（O2、CO以及H2S）分布情况。2）通过运行参数的调整，优化炉内贴壁温度及气氛，降低发生高温腐蚀与炉内结渣的趋势。3）确定锅炉燃用印尼煤的最佳掺烧比例以及掺烧方式。4）确定锅炉燃用印尼煤的最佳运行参数，并提出相关的运行调整方式和注意事项。试验结论1）磨煤机选型偏小，造成实际燃煤量远高于设计值，磨煤机基本处于最大出力状态，分离器折向挡板阻力

11、大、调节范围小，易堵塞，导致煤粉较粗。2）锅炉采用了低NOX燃烧器、分级燃烧措施，在炉内实现低氧燃烧，使煤粉在炉内的燃烧效果变差、燃尽时间加长，当煤粉较粗时，造成屏过结渣、炉膛出口温度升高，以及水冷壁的高温腐蚀。3）满负荷工况修正后的排烟温度均在140以上，高出设计值（129）10以上，再加上燃煤量大、烟气量大，排烟热损失较高，对锅炉效率影响较大。4）燃烧器区域侧墙水冷壁存在较为严重的高温腐蚀倾向。两侧水冷壁区域形成较强的还原性气氛，大多数测点处氧量接近0%、CO浓度大于5000ppm，H2S含量大于100ppm，部分区域H2S含量大于500ppm。经燃烧优化调整后，A侧墙水冷壁的贴壁气氛明显

12、好转，但是B侧墙仍存在较高的高温腐蚀倾向。5）NOX的生成量在300mg/m3以下，部分工况低于200mg/m3，不但低于设计保证值不大于400 mg/m3的要求，也远低于国内同类机组的排放水平。6）考虑到制粉系统的安全性与降低炉膛高温腐蚀倾向的要求，燃用印尼煤时应满足入炉煤煤质如下：A、干燥无灰基挥发分（Vdaf）不大于45%。B、收到基全硫（St,ar）不大于1.0%。8、对策实施根据试验结论采取燃煤掺烧方案 印尼煤着火迅速，属于极易自燃与爆炸的煤种，制粉系统防爆是燃用印尼煤首要考虑的问题。考虑到制粉系统的安全性与降低炉膛高温腐蚀倾向的要求，燃用印尼煤时应控制入炉煤煤质如下：1） 收到基全

13、硫（St,ar）不大于1.0%； 2） 干燥无灰基挥发分（Vdaf）不大于45%。3） 神混煤具有严重的结渣性，且本身也属于极易着火煤种，印尼煤与神混煤的掺烧比例不宜超过50%。4） 优先采用炉前预混的掺烧方式。降低了入磨燃煤的水分与挥发分，对保证制粉系统的干燥出力以及安全防爆均有利。5） 短期单磨印尼煤时，单磨印尼煤的磨不超过两台磨。6） 单磨印尼煤的磨应维持较小出力，不大于48t/h；7） 磨出口温度控制小于60，旁路风门开度不大于35%；8） 监测磨出口CO浓度，如有异常升高应立即处理。掺烧大友煤时锅炉主要运行参数控制范围表 参数控制值调整目的说明氧量3.13.5%（600MW）增加燃烧

14、器区域的氧量，降低炉膛的高温腐蚀及结渣倾向负荷300MW对应氧量控制在5.05.5%二次风室调整门15100提供燃料燃烧所需氧量对应磨煤机运行时开度在60100，对应磨煤机停运后开度为1520内二次风3格降低内二次风比例，增加外二次风量，同时兼顾保护燃烧器喷口开度试验确定，运行中不再调整外二次风50%提高旋流风量，强化风粉混合 掺烧大友煤时全部置50即燃煤位，印尼煤两侧两个置80即燃油位燃尽风门开度4070%合理分配燃尽风比例，提高燃烬风量运行中根据负荷、氧量偏差、CO浓度变化及时调整OFA中心风20%促进煤粉的后期燃烧，降低分隔屏结渣倾向开度试验确定，运行中不再调整煤粉细度18%降低大友煤煤

15、粉细度，促进煤粉的快速燃尽磨煤机分离器开度约2.03格；定期清理分离器。定期合理添加搭配钢球比例，提高煤粉均匀性磨出口温度7075（大友煤）提高大友煤煤粉着火热，降低印尼煤煤粉着火热；避免制粉系统爆炸与自燃事故5862（印尼煤）磨旁路风风门3050%提高一次风粉温度，为煤粉的早期燃烧提供更多的空气根据负荷进行相应调整料位600800Pa保持较高料位，维持较低煤粉细度印尼煤控制在500Pa给煤量非均等给煤控制大友煤给煤量避免在较高出力下运行，尽可能降低大友煤耗煤量，而多消耗印尼煤。9、效果检查1）掺烧对主要指标的影响脱硫装置后SO2浓度（mg/Nm3）10080125脱硫系统耗电率（%）1.16

16、1.111.1石灰石耗量（Kg/kWh）0.0090.0070.0068脱硫效率（%）93.7594.3593.5国内神混煤掺烧印尼煤对指标的影响1）掺烧低卡的印尼煤的量较大，低卡热值的印尼煤水分达到34以上，甚至高达40，比设计值增加约25以上，排烟损失大，排烟温度较掺烧前高出10。2）掺烧低卡印尼煤时，锅炉效率下降，较设计值低0.74%，主要是排烟损失引起的。3）掺烧低卡印尼煤时，由于煤量大，锅炉送风量、烟气量均增加较多，造成引、送、一次风机、增压风机电耗上升，造成厂用电率上升较多。4）掺烧了低卡印尼煤由于磨给煤量大，磨煤机超出力运行，煤粉相对较粗，飞灰含碳量上升较大，锅炉不完全燃烧损失增

17、大。5）掺烧印尼煤后，机组的发电、供电煤耗增大，分别比单烧前上升了1.1g/kwh，1.66g/kwh.低热值印尼煤与大友煤（Vdaf约31）、部分高热值澳洲煤（Vdaf约25）掺烧后对指标的影响：1）由于大友煤（Vdaf约31）、高热值澳洲煤（Vdaf约25）挥发份较低，着火推迟，所需风量高，排烟温度较掺烧前高出13，排烟损失大，综合影响煤耗2.16g/kwh。2）大友，澳洲煤煤质较硬，难磨，制粉系统出力下降，制粉系统电耗上升，机组厂用电率上升近0.33%。3）大友，澳洲煤挥发份相对偏低，二者的燃尽特性与印尼煤相差两个等级以上，部分大友、澳洲煤不能得到充分的燃烧，造成飞灰可燃物偏高，较单烧前

18、分别上升9.11%，6.74%，影响发电煤耗上升较多。4）大友煤在燃烧初期产生焦油，隔绝了煤粉与空气的接触，并凝聚形成大颗粒煤粉，影响了煤粉的充分燃烧，也造成了机械不完全燃烧损失的增加。2、对生产设备的影响分析1）、对换热部件的影响由于掺烧后，锅炉烟灰量增加，受热面磨损有加剧的情况，按影响较大的低温再热器情况看，管子壁厚磨损有所增加，目前通过加强检查，采取加装护瓦措施，磨损在可控范围。2）、对制粉系统的影响掺烧后制粉系统出力增加，设备的磨损增加较大，特别是磨煤机出口分离器和粉管的磨损较快，目前两台炉磨煤机出口分离器已经进行贴陶瓷防磨处理；分离器出口粉管也在外部进行防磨处理。3）、 对锅炉燃烧设

19、备的影响因燃用印尼煤的热值相对偏低，导致锅炉无法带满出力且锅炉效率低，机组风烟系统、除灰系统等均在在高限工况下运行，设备的可靠运行裕度下降。因印尼煤挥发分较高，容易着火，着火距离较短，当一次风速控制不好的时候容易导致燃烧器喷口结焦。同时在燃烧器区域侧墙水冷壁存在高温腐蚀倾向。4）、对风烟系统设备的影响由于掺烧后造成烟灰量增加，烟道钢板和撑杆的磨损速度加快，特别是空气预热器至电除尘段烟道，转向多而急（4个90弯），目前两台炉空气预热器至电除尘段烟道转向处已经磨穿，进行了贴焊处理，面积约110平方米，内部撑杆迎风面已经已经磨穿，拟加防磨角钢处理。整个烟道转向处拟进行防磨处理。5）、对脱硫系统设备的

20、影响低热值的印尼煤水分高，造成锅炉烟气量比校核煤种2增大约20以上（比设计煤种将增大30以上），且排烟温度升高，导致脱硫系统系统阻力增大，增压风机出力受阻，对脱硫系统安全运行形成较大威胁3、掺烧对成本的影响1）、掺烧煤种 项目煤种低位热值挥发份全水分灰份硫份（ar）Kcal/Kg）(daf)（%）（ar）（%）（ar）（%）（ad）（%）典型煤种印尼、菲律宾煤一高硫分印尼煤490048.4117.16.760.74二低热值印尼煤380050.7434.33.490.17三低热值菲律宾410049.482611.020.68典型煤种四国内高硫煤514438.889.320.981.12典型煤种五

21、外购、神混煤514936.921613.780.51典型煤种六大友煤549736.876.921.450.6典型煤种七澳洲煤598324.197.218.850.56典型煤种八神华混煤501237.2717.813.120.57典型煤种九中煤平煤542638.018.419.220.61年均加权508941.7718.26110.440.672）、典型掺配方式 项目煤种低位热值挥发份全水分灰份硫份掺配方式（比例）（ar）Kcal/Kg）(daf)（%）（ar）（%）（ar）（%）（ad）（%）掺配煤种一混煤与低热印尼煤464944.8721.4511.50.381:01掺配煤种二混煤与高硫印尼

22、煤519942.641214.10.671:01掺配煤种三混煤与低热印尼煤493142.216.614.80.452:01掺配煤种四混煤与高热印尼煤538243.814.510.51.391:02掺配煤种五混煤与高热印尼煤536844.6615.459.11.491:03掺配煤种六低热印尼煤与高热印尼煤456350.0627.153.30.971:023）、按照全部采购神混煤，按照当年煤炭价格对比掺烧前后成本影响1)、掺烧印尼煤对入厂标煤单价（不含税）影响很大，2011年，2010年，2009年差值分别为39元/吨，58元/吨,26元/吨。2)、仅考虑机组煤耗上升因素，而不考虑设备、安全影响及

23、财务等其他成本，比较掺烧对成本的影响。4）、对成本影响的结论分析 开展煤炭掺烧工作，可以多燃烧低热值煤炭，有利于降低入厂标煤单价，从而有效降低发电燃煤成本。2009年、2010年、2011年开展燃煤掺烧工作后，原煤热值分别为5286大卡、5133大卡、4855大卡，其折算的入厂标煤单价（不含税）分别比5000大卡原煤折算的入厂标煤单价（综合平均不含税）分别低39元/吨、58元/吨、26元/吨，按照全年发电量所需煤炭数量，计算得出：燃煤成本降低最高可达1亿元，效果非常明显。需要指出的是掺烧后的混合煤质指标要参考锅炉的特性，应先做相关燃烧试验得出参考意见。同时还要根据脱硫、除尘器以及磨煤机出力、风

24、机出力等重要辅机设备和系统的能力进行综合考虑。10、巩固措施1）掺烧工作的优劣势分析 2、存在的难点及需要解决的问题设备方面1）、制粉系统设计无备用，在掺配较低热值印尼煤时磨煤机出力受限，机组带负荷能力受到一定影响。2）、此类型双进双出磨煤机分离器折向门调节困难，各挡板开关不一致。回粉管易被软杂物堵塞，引起分离效果差，灰渣可燃物高。3）、在掺烧比例较大，或单磨烧印尼煤时，制粉系统爆炸隐患尤为突出 ，制约了燃煤掺烧力度。4）、煤场设计存煤量偏小，造成堆放困难，特别是煤种较多时，无法满足配煤要求。管理方面没有形成数字化煤场、机组效能在线分析、成本实时分析的信息平台，很多分析依靠个人，数据不能及时沟

25、通，决策周期长，往往错过了最佳时机。11、总结和下一步打算1）、通过近4年的不断摸索各种煤种的掺烧工作，基本掌握本公司锅炉燃煤掺烧的煤质范围，能够按照机组特性和经营情况合理配煤。2）、通过掺烧经验结合煤炭市场价格情况，合理指导燃煤采购，使发电成本显著降低，实现了发电量和经济效益双丰收。3）、提高了公司经营管理和技术管理人员的技能水平和综合分析能力，培养了一批能够科学分析、工作严谨、勇于实践和总结的技术人才。4）、形成了公司卓有成效的燃煤采购原则，同时为二期工程建设积累了丰富的经验。5）、公司广泛开拓煤源，加大燃煤掺烧力度，有力保证了机组发电用煤，2009年在经营形势非常差的情况下实现了扭亏为盈

26、，2010年实现盈利过亿元，2011年盈利过亿元。所以，总体上配煤掺烧在火电厂中应当大力提倡，这样能有效降低发电成本，但需要根据机组不同特性，通过各种试验方法，确定掺烧煤种和原则，并分析确定风险源和控制措施，在保证安全情况下进行。需要强调的是，配煤掺烧效果的好坏，不是一个部门，不是一个专业的工作，需要燃料采购、煤场管理、运行管理、经营管理等各方面协作配合才能做到最优效果。2、进一步优化掺配煤的建议和措施 1）、煤场管理及输煤设备由于印尼煤极易自燃，煤场应实行分场单独堆放，并严密监视煤场存煤温度。当煤堆温度达到50以上时，应采取相应的降温措施。一旦发现冒烟、温度异常时，应及时将其压实，严禁将已自

27、燃的煤送上皮带。同时控制煤场印尼煤煤的存放时间，进场后存放时间一般不宜超过一个月，尽量做到“烧旧存新”，以免热值损失过多。应严格按照规定上煤，减少混煤比例偏差，防止输煤系统积粉自燃。2）制定混配煤方案 a、一台斗轮机运行无煤船靠泊情况下的混配煤方案（6A、6B皮带可以正常运行）方案1：分仓配煤（推荐方案）根据机组负荷要求，分仓上不同煤种，由机组通过给煤机来到达配煤比例，从而实现配煤达到热值、硫份等指标要求。 本方案的优点：输煤上煤方式单一、快捷，配煤比例准确，输煤系统、制粉系统耗电量少，降低能耗。本方案的缺点：煤种挥发份较高时会给制粉系统安全运行带来风险，但一台斗轮机运行的时间基本较短，通过加

28、强管理可以将风险降低。方案2：煤仓A、B侧分别上不同煤种根据配煤要求，将两个煤种按照比例要求分别上到煤仓A、B侧，第二次上煤时将两个煤种分别切换到B、A侧，如此反复，循环加仓，配煤比例高的煤种先上到煤仓内。为了控制配煤比例的准确性，及时调整配煤方式，单侧上煤时控制料位不超过10米。本方案的优点：可以降低制粉系统的运行风险。本方案的缺点：配煤比例不准确，皮带切换频繁，上煤设备需要长时间，运行输煤耗电量、制粉系统耗电量多。b、一台斗轮机运行无煤船靠泊情况下的混配煤方案（6A、6B皮带只能单路运行）方案1：煤仓单侧错仓错时加仓本方案操作方式（为方便说明按照神混配印尼1.5:1举例）：在#1、#4、#5仓加神混煤1.5米后，在#2、#3仓加印尼煤1米，然后再在#1、#4、#5仓1.5米的神混煤上加1米印