40-F06981C-J01-02-锅炉制粉系统及磨煤机选型

华润电力仙桃电厂新建2×660MW超超临界燃煤机组工程锅炉制粉系统及磨煤机选型总工程师：杨爱丽项目经理：杨青山国茂华审核：陈勇校核：王为编制：崔浩目录1工程概况1.1工程建设性质及规模1.2燃煤1.3燃煤消耗量1.4锅炉型式及锅炉主要辅助系统2煤质资料分析2.1煤质资料综合判别2.2煤的磨制特性及爆炸特性2.3煤粉气流的着火特性3制粉系统选型3.1磨煤机及制粉系统选择原则3.2煤粉经济细度的选择3.3各型磨煤机性能综合比较3.4本工程制粉系统选型4磨煤机选型4.1中速磨煤机介绍4.2磨煤机选型5结论及建议2【内容摘要】本专题根据本工程的煤质特点，结合现行规程对燃烧制粉系统和磨煤机的选型要求，对制粉系统作综合技术经济比较，推荐制粉系统为中速磨煤机冷一次风机直吹式制粉系统，每台炉按6台磨煤机设计。1工程概况1.1工程建设性质及规模华润电力仙桃电厂规划容量为4×660MW机组，本期建设2×660MW超超临界燃煤发电机组，同步建设脱硫、脱硝装置，并预留扩建条件。本期工程预计2016年12月正式开工，2018年底第一台机组投运，2019年二季度第二台机投运。1.2燃煤本工程的设计煤种为陕西黄陵煤，校核煤种为内蒙伊泰煤。煤质资料如下表（暂定，最终以业主方提供的煤质资料为准）：序号项目符号单位设计煤种校核煤种1煤质分析1.1碳（收到基）Car%55.5050.601.2氢（收到基）Har%3.503.401.3氧（收到基）Oar%9.609.401.4氮（收到基）Nar%0.800.801.5硫（收到基）St.ar%0.600.751.6汞Hgarug/g0.0830.0911.7全水分Mar%20.0020.001.8灰分Aar%10.0015.051.9挥发分（收到基）Var%24.5024.683序号项目符号单位设计煤种校核煤种1.10水分（空气干燥基）Mad%9.008.001.11挥发分（干燥无灰基）Vdaf%35.0038.001.12低位发热量Qnet,arkJ/kg21771200961.13哈氏可磨性系数HGI-55551.14变形温度DT℃112010801.15软化温度ST℃115011101.16灰半球温度FT℃117011301.17流动温度FT℃119011502灰分分析2.1二氧化硅SiO2%32.0037.002.2三氧化二铁Fe2O3%13.5013.02.3三氧化二铝Al2O3%15.0013.502.4氧化钙CaO%23.0025.002.5氧化镁MgO%1.900.902.6二氧化钛TiO2%0.600.602.7三氧化硫SO3%10.007.002.8五氧化二磷P2O5%\\2.9氧化锰Mn3O4%\\2.10氧化钠Na2O%0.601.602.11氧化钾K2O%0.500.801.3燃煤消耗量本期安装的2×660MW超超临界燃煤机组按带基本负荷设计，并具有一定的调峰性能，机组年利用小时暂定为4500h。本期机组耗煤量见下表所示：4表1.3-1锅炉燃料消耗量机组容量（MW）小时耗煤量（t/h）日耗煤量（t/d）年耗煤量（1×104t/a）设计校核设计校核设计校核1×660248.00268.4749605369.4111.6120.82×660496.00536.94992010738.8223.2241.6注：日运行小时数按20小时计，年利用小时数按4500h计。1.4锅炉型式及锅炉主要辅助系统本工程锅炉采用超超临界压力燃煤直流锅炉，单炉膛，一次中间再热、平衡通风、固态排渣、露天布置、全钢架悬吊结构。锅炉暂按以下主要参数设计（以主机招标结果为准）：序号项目单位参数1最大连续蒸发量t/h1895.92过热蒸汽压力MPa(a)29.123过热蒸汽温度℃6054再热蒸汽流量t/h1595.55再热蒸汽进口温度℃5.6266再热蒸汽进口压力MPa(a)3507再热蒸汽出口温度℃6238再热蒸汽出口压力MPa(a)5.409给水温度℃300.610保证热效率(BRL低位热值)%94.511排烟温度（修正后）℃～120本工程锅炉主要辅助系统按以下原则：（1）制粉系统采用中速磨煤机正压直吹式冷一次风机系统，每台锅5炉配6台中速磨煤机。磨煤机的密封系统采用集中密封系统，每炉设2台密封风机，1台运行，1台备用。（2）每台炉配6台称重式皮带式给煤机，对应设置6座钢制原煤斗。（3）锅炉烟风系统按平衡通风设计，每台锅炉设有两台三分仓回转式空气预热器。（4）采用微油节油点火方式。（5）风机配置：一次风机、二次风机、引风机均采用2×50%动调轴流式风机。（6）采用高效双室五电场低低温静电除尘器，除尘效率要求不低于99.91%，除尘器出口粉尘浓度≤20mg/Nm3,结合炉后湿法脱硫75%的除尘效率，可满足烟囱出口烟尘排放浓度小于5mg/Nm3。（7）采用石灰石-石膏湿法脱硫方案，不设烟气旁路，不设GGH，脱硫增压风机与引风机合并。脱硫吸收剂采用外购石灰石粉，厂内制浆方案。烟囱出口SO2排放浓度暂按不超过35mg/Nm3控制，脱硫效率暂按98.2%。（8）采用选择性催化还原法(SCR)，不设置SCR和省煤器烟气旁路装置。还原剂采用尿素，催化剂按2＋1层的布置方式。烟囱出口NOx排放浓度按不超过45mg/Nm3控制。2煤质资料分析2.1煤质资料综合判别准确判别燃料的燃烧特性，对锅炉的设计性能具有重要的指导意义。我国发电煤粉锅炉用煤主要是将影响锅炉运行的煤的特性参数：干6燥无灰基挥发分Vdaf、干燥基灰分Ad、收到基水分Mar、干燥基全硫分Sd和灰熔融性软化温度ST作为主要分类指标，以收到基低位发热量Qnet.ar作为辅助分类指标，即发电用煤国家分类标准（GB/T7562-2010），将发电煤粉锅炉用煤技术条件按无烟煤锅炉、贫煤锅炉、烟煤锅炉、褐煤锅炉分别进行划分。表2.1-1发电厂煤粉锅炉用煤技术要求（GB/T7562-2010）项目符号/单位技术要求无烟煤贫煤烟煤褐煤挥发分Vdaf/%6.50~10.0010.00~20.0020.00~28.0028.00~37.0037.0037.00发热量Qnet,ar/MJ/kg24.0021.00~24.0024.0021.00~24.0018.50~21.0024.0021.00~24.0018.00~21.0016.50~18.0018.0014.00~18.0012.00~14.00灰分Ad/%≤20.0020.00~30.00≤20.0020.00~30.0030.00~40.00≤10.0010.00~20.0020.00~30.0030.00~40.00≤10.0010.00~20.0020.00~30.00全水分Mar/%≤8.08.0~12.0≤8.08.0~12.0≤8.08.0~12.012.0~20.0≤30.030.0~40.040.0全硫St，d/%≤1.001.00~2.002.00~3.00≤1.001.00~2.002.00~3.00≤1.001.00~2.002.00~3.00≤0.500.50~1.001.00~1.50煤灰融性软化温度ST/℃14501350~14501250~135014501350~14501250~135014501350~14501250~13501150~125013501250~13501150~12507项目符号/单位技术要求无烟煤贫煤烟煤褐煤哈氏可磨性HGI6040~608060~808060~8040~60/根据以上判定标准，本工程设计煤种和校核煤种均属于高挥发分烟煤。2.2煤的磨制特性及爆炸特性煤的可磨性、磨损特性及爆炸特性是制粉系统型式的选择及制粉系统设计的重要依据，分析燃煤的磨制特性及爆炸特性对合理地选择和设计制粉系统有着重要的意义。2.2.1煤的可磨性煤的可磨性指数是煤磨制难易程度的指标，我国常用KVT1或HGI指数进行判断煤的可磨性，煤的可磨性分级判别指标如下：表2.2-1煤的可磨性分级指标（GB/T2565-1998）哈氏可磨性指数HGI可磨性设计煤种校核煤种＜40难磨HGI=55较难磨HGI=55较难磨＞40～60较难磨＞60～80中等可磨＞80~100易磨＞100极易磨2.2.2煤的磨损特性煤的磨损特性表示煤在被破碎时，煤对研磨件磨损的强弱程度，用磨损指数来表示。国内在制粉系统设计时主要采用冲刷磨损指数Ke，该指数是国内特8有的燃煤磨损特性指标，具体数据通过试验测定，具体的试验方法按照电力行业标准DL/465《煤的冲刷磨损指数试验方法》执行。根据DL/T466-2004《电站磨煤机及制粉系统选型导则》中的规定，煤的磨损性和煤的冲刷磨损指数Ke的关系见下表：煤的冲刷磨损指数Ke磨损性＜1.0轻微1.0～2.0不强2.0～3.5较强3.5～5.0很强＞5.0极强本工程煤质资料中未提供冲刷磨损指数Ke。根据DL/T466-2004《电站磨煤机及制粉系统选型导则》中的规定，在未取得煤的磨损指数的情况下，煤的磨损性Ke可以按灰的成分粗略判别：1）如果灰中SiO2＜40%，磨损性Ke属轻微，SiO2＞40%难以判别。2）如果SiO2/Al2O3＜2.0时，磨损性Ke在较强以下；SiO2/Al2O3＞2.0难以判别。3）如果灰中石英石的含量小于6%～7%，磨损性Ke在不强以下；如果灰中石英石的含量大于6%～7%，磨损性难以判别。灰中的石英石含量计算如下：(SiO2)q=(SiO2)t-1.5(Al2O3)(SiO2)q-灰中石英石含量，%(SiO2)t-灰中SiO2含量，%(Al2O3)-灰中Al2O3含量，%项目设计煤种校核煤种SiO232,轻微37,轻微SiO2/Al2O32.13,难以判别2.74,难以判别9项目设计煤种校核煤种石英石含量9.5,难以判别16.75，难以判别根据初步判断，本工程煤质设计煤种和校核煤种的磨损性属于轻微。2.2.3煤的爆炸特性2.2.3.1采用挥发分判别煤粉的爆炸特性可用煤的挥发分含量近似判定，判别分级方法见下表：表2.2-3干燥无灰基挥发分与煤的爆炸性（DL/T5145-2002）干燥无灰基挥发分Vdaf爆炸等级煤粉爆炸性设计煤种校核煤种＜6.50极难爆炸Vdaf=35%极易爆炸Vdaf=38%极易爆炸6.5～10Ⅰ难爆炸10～25Ⅱ中等爆炸性25～35Ⅲ易爆炸＞35Ⅳ极易爆炸注：灰分高于40%的煤种按其挥发分所定的爆炸性降低一个等级。2.3煤粉气流的着火特性2.3.1煤的着火及燃烧稳定性判别判别着火稳定性可采用煤质分析法、着火指数炉法和热天平法，煤质分析法只需要根据干燥无灰基挥发分Vdaf，同时参考Aar、Mar含量，这种方法尽管不能准确的反映煤的特性，但是由于使用方便，至今仍在一般设计中采用。为了优化设计，应该广泛使用热天平和着火指数炉的测试数据来判别着火稳定性。2.3.1.1用干燥无灰基挥发分Vdaf判别10普华中心编制的《大型煤粉锅炉燃烧设备性能设计方法》（以下简称普华）推荐的分类判别方法如下：表2.3-1按干燥无灰基挥发分Vdaf判别燃烧稳定性等级分类表（普华推荐）干燥无灰基挥发分Vdaf燃烧稳定性设计煤种校核煤种≤9.0极难稳定区Vdaf=35%易稳定区Vdaf=38%褐煤区9.0~19.0难稳定区19.0~30.0中等稳定区30.0~37.0易稳定区＞37.0褐煤区判别方法说明：Vdaf＞37.0%称为褐煤区而不称极易稳定区的原因在于，当水分达40%~60%以上的褐煤，虽然Vdaf很高，但在采用低温燃烧技术时，仍应注意燃烧的稳定性问题；当灰分Aar＞35.0%或褐煤水分大于45%时，其判别等级要相应地降低半级到一级。2.3.1.2用着火稳定性指数判别这种方法是采用工业分析数据来表征热天平试验分析结果，利用逐次回归法找到的Mad、Aad、Vdaf与着火稳定性指数Rw的关系。根据哈尔滨普华煤燃烧技术开发中心编制的《大型煤粉锅炉燃烧