630MW超临界锅炉掺烧高低热值印尼煤实践

630MW超临界锅炉掺烧高低热值印尼煤实践

李兵

国华太仓发电有限公司 , 江苏省 太仓市 215400

摘要：通过对太仓电厂 2×630MW超临界机组配煤掺烧工作的应用分析与实践，燃用高挥发分煤种时的安全运行问题， 对预防煤粉爆燃、磨煤机着火、燃烧器结焦烧损等事故的发生进行了探讨，并提出了切实可行的安全技术措施，确保了机组安全稳定经济运行。

关键词：超临界；锅炉；印尼煤

随着电力市场营销压力的不断增大，为满足公司生产、经营和管理方面的需求，为进一步降低了企业发电成本，公司迎难而上，不断开拓机组燃料成本，探索掺烧进口煤等新的盈利模式。2019年8月份首次开始掺烧印尼煤，为公司实现年度利润指标打下坚实的基础。

但是火力发电厂锅炉选型有相对应的设计煤种。当煤质超出设定适应范围，将会给锅炉的安全性、经济性带来很大的影响。

1、锅炉设备介绍

国华太仓发电有限公司2×630MW超临界机组锅炉为上海锅炉厂引进技术制造的国产超临界参数、变压运行、螺旋管圈直流锅炉，单炉膛、一次中间再热、四角切圆燃烧方式、平衡通风、固态排渣、全钢悬吊П型结构、露天布置的燃煤锅炉，锅炉型号：SG1943/25.40-M950。锅炉设计煤种为神府东胜煤，校核煤种为晋北煤。采用中速磨煤机、冷一次风机、正压直吹式制粉系统设计，磨煤机采用上海重型机械厂引进美国燃烧公司CE技术生产的HP1003型中速碗式磨煤机，给煤机为引进美国STOCK公司专利技术生产的皮带式电子秤重给煤机，５台磨煤机就可以满足锅炉 ＭＣＲ 负荷。燃烧方式采用从美国阿尔斯通能源公司引进的摆动式四角切圆燃烧技术。煤粉燃烧器为四角布置、切向燃烧、摆动式直流燃烧器。

表1：HP1003型磨煤机主要参数

2、印尼煤与国产煤煤质对比及燃烧印尼煤的风险

表2：印尼煤与国产煤煤质统计

太电公司主力煤种为神混煤，同时配掺烧20%的石炭煤来提高灰熔点，降低结焦的风险。高、低热值印尼煤具有高水分、高挥发分、灰分低、灰熔点低、易结焦的特性。

由于印尼煤挥发分含量高、着火及燃尽特性好、价格低等特点， 使锅炉具有燃烧效率高、带负荷能力强、经济效益高等优点。但是， 高挥发分的印尼煤具有很强的自燃倾向性，使煤场、制粉系统存在着火、爆燃的隐患，极易发生燃煤自燃、制粉系统爆炸、磨煤机着火、 燃烧器喷嘴结焦烧损等事故。因此，燃烧高挥发分印尼煤时，必须采取相应的安全技术措施，以保证机组安全、稳定、经济运行。

3、掺烧比例及加仓方式

（1）掺烧进口煤的比例暂定为40%以内：20%石炭煤＋40%印尼煤＋40%神混煤

（2）掺烧印尼煤的C、E制粉系统要增设防爆门。

（3）期间上煤方式如下表3所示，C、E制粉系统有防爆门掺烧印尼煤，B制粉系统掺烧石炭煤降低灰熔点，其它制粉系统烧设计煤种神混煤。

表3 期间上煤方式

4、煤场及上煤风险管理

（1）应留有专门的煤场堆放本次掺烧的印尼煤煤种。

（2）加强燃煤管理，严密监视煤场存煤温度,当印尼煤堆内部温度达到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,严禁将已自燃的煤送上皮带。同时控制煤场掺烧煤的存放时间,尽量做到及时燃用,以免热值损失过多。

（3）印尼煤连续使用时，控制其煤仓煤位≯10m（305吨），确保异常情况下，煤仓有足够的覆盖空间。

（4）印尼煤每掺烧10天后，以常规煤种神混煤将原煤仓内高挥发分煤置换，防止原煤仓内高挥发份煤长期挂壁、磨煤机内部死角积粉、煤粉管道弯头或可调缩孔处积存高挥分煤，引发煤粉自燃。

（5）保持一台以上的磨煤机配灰渣熔点较高的石炭煤煤种一起运行。

（6）印尼煤进仓：所进煤仓先用常规煤加仓，煤位下降至8m（200吨）左右后，通知煤控开始进印尼煤，并记录进仓时间，当仓位达到10m（305吨）左右，停止进煤。

5、掺烧印尼煤运行参数的控制与调整

（1）C、E磨煤机DCS画面增设“高挥发分煤模式”和“正常模式”切换按钮，按实际煤种选择相应模式，掺烧印尼煤时选择“高挥发分煤模式”下，此模式下磨煤机允许启动温度由65℃改为55℃；磨煤机出口温度高报警由93℃改为70℃。

（2）控制磨煤机出口温度安全值，煤量根据负荷和制粉系统运行状态调节；考虑到CO为析出挥发分的部分组分，总的挥发分的浓度应在100ppm左右，即0.01%（爆炸12.5-74.2%）。

（3）神混煤仓位8m时加仓印尼煤，煤仓进印尼煤后1小时，开始逐渐降低磨后温度至65℃，2小时后降低磨后温度至60℃。印尼煤燃用结束，根据煤仓煤位（记录煤种更换时间），判断交换煤时间，然后逐步将磨后温度升高，直至恢复正常。

（4）控制磨煤机进口混合风温度＜295℃，对应喷燃器周界风开度≮50％。

（5）磨煤机出口温度控制55℃～60℃（尤其启停阶段），一般不低于55℃，防止堵磨、堵管。出口温度低于55℃时，应降低磨出力并适当提高磨一次风量。

（6）燃用印尼煤的磨煤机适当增加一次风量，加强磨煤机电流、一次风量、差压、出口风压等的监视，尽可能减少石子煤量、确保燃烧器喷口安全。

（7）印尼煤可磨性系数低，初期燃用时，燃用磨要少带煤量，然后视情况逐步增加。

（8）为防止锅炉结焦和燃烧器烧坏，每班两次检查锅炉结焦和燃烧器着火情况，发现有结焦现象或喷燃器着火点太近，应及时调整，必要时调整负荷或更换煤种。

（9）运行氧量控制。由于本锅炉设计的 SOFA 风为分级燃烧技术，炉膛区域容易运行在还原气氛中，因此锅炉运行氧量不应该太低。建议运行氧量600MW时控制在 3.0 左右；500 MW 时在 4.0~4.5；300 MW时在 5.2～5.6。

（10）磨煤机运行中，加强石子煤排放管理，石子煤较多时，应分析原因，采取措施，如无法改善，必要时调换煤种。有石子煤斗或磨煤机本体漏风处有火星冒出，应降低磨煤机出口温度至55℃，监督加大石子煤排放频率，同时排查漏风、漏粉点并联系维修封堵。降温1小时后仍不能消除火星，立即通知更换煤种。磨煤机内部有火星，不得进行启、停磨煤机操作。

（11）从结焦情况来看，锅炉对煤种适应性较好，分隔屏区域虽然都有比较明显的结焦，但焦质疏松，运行中会自己掉落，但仍要加强对锅炉烟温的监视和分析，每班必须有专人负责看火、检查锅炉喷燃器、受热面结焦、炉底排渣系统的排渣情况。

（12）定期检查制粉系统的严密性，消除制粉系统和输煤系统的粉尘泄漏点，降低煤粉浓度。清理煤粉时，应杜绝明火，防止煤尘爆炸。

（13）执行吹灰管理规定，应每班进行一次水冷壁受热面吹灰；必要时增加吹灰频次。

（14）由于印尼煤热值低，可能引起灰量、渣量上升和引风机出力增加，应适当增加出灰、出渣频次。

（15）锅炉燃烧印尼煤期间，每3小时对印尼煤原煤斗壁温进行测量，沿煤仓从上至下测3个点，记录平均温度；每3小时对燃烧印尼煤的磨煤机出口四个角的一次风管壁温进行测量，若发现一次风管有漏风漏粉现象，及时联系维护部进行处理；以防自然爆炸。

（16）及时清除制粉系统及设备内的积粉。 凡是发生煤粉沉积的地方， 就有可能成为气粉混合物自燃和爆炸的发源地。 一旦发生煤粉沉积， 煤粉就开始氧化， 放出热量促使温度升高， 又加快氧化、 放热、 升温。 经过一定时间后， 温度就能达到自燃温度并发生自燃， 可能导致爆炸事故。 因此， 应定期对输煤系统、 系统管道、 辅助设备、 电缆排架等处进行检查， 消除气粉流动管道的死区和系统死角，清除积粉。 特别是由于印尼煤水分高而经常发生积煤、 堵煤现象的给煤机落煤管， 应在制粉系统停运后打开磨煤机进口检查孔检查， 若发现管壁有积煤应予铲除。 此外， 制粉系统停运时要注意抽粉， 输粉管道停运时应进行吹扫。

（17）630MW工况下机组掺烧印尼煤后磨的运行方式如图1，由于低热值印尼煤发热量低，掺烧低热值印尼煤时五台制粉系统已无法满足满负荷要求，需要启动第六台制粉系统运行，会增加机组电耗。

图1：630MW工况下掺烧磨运行

结论

（1）太仓电厂#7炉、#8炉进行印尼煤种掺烧实践表明，锅炉在掺烧高、低热值印尼煤的情况下，制粉系统可平稳过渡，锅炉燃烧稳定，喷燃器着火距离适中，炉膛温度分布均匀，吹灰系统正常投运，炉膛水冷壁与分隔屏区未出现结渣，不影响锅炉安全运行，脱硫系统、除渣和电除尘系统均工作正常，环保指标也正常运行。

（2）印尼煤为高挥发分煤种，要控制制粉系统的进出口温度，防止自然爆炸，同时要对管道加强监视。

（3）印尼煤种启停时风险较大，通过先加仓其它煤种进行过渡，减少印尼煤启停的风险。

（4）印尼煤种灰熔点低，结焦风险加大，要加大吹灰力度。

（5）低热值印尼煤由于全水高，制粉系统煤量运行受限，一般出力小于40T/H，五台制粉系统已无法满足满负荷要求，需要启动第六台制粉系统运行，会增加机组电耗。