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书书书 第30卷第9期华电技术Vol.30 No.9 2008年9月HuadianTechnologySep.2008 ·基础研究·锅炉无烟煤掺烧试验研究Experimentresearchofanthracitecoalmixedburninginboiler宿星会1,孔令君1,翁善勇2,赵虹2SUXinghui1,KONGLingjun1,WENGShanyong2,ZHAOHong2(1.华电青岛发电有限公司,山东青岛 266031;2.浙江大学热能工程研究所,浙江杭州 310027)(1.HuadianQingdaoPowerGenerationCorporationLimited,Qingdao266031,China;2.ThermalEngineeringResearchInstituteofZhejiangUniversity,Hangzhou310027,China)摘 要:通过对华电青岛发电有限公司无烟煤掺烧的试验研究,初步确定了无烟煤与贫煤和低挥发分烟煤的混配掺烧方案。综合比较了无烟煤与不同煤种、不同比例掺配及在不同掺烧方式下的安全性和经济性,经全面优化后,提出了优化配煤方案,最终形成了华电青岛发电有限公司的配煤品牌。关键词:电站锅炉;无烟煤掺烧;试验研究;优化;配煤方案;配煤品牌中图分类号:TK227.1 文献标志码:A 文章编号:1674-1951(2008)09-0016-05Abstract:AccordingtotheexperimentresearchofanthracitecoalmixedburninginboilerofHuadianQingdaoPowerGenerationCorporationLimited,theanthracitecoal,leancoalandblackcoalwithlowvolatilemattermixedburningschemewasdefinedinitially.Theburningsafetyandeconomicalefficiencyofanthracitecoalblendedwithdifferentcoalsandatdifferentblendingproportionorunderdifferentmixedburningmodewerecomprehensivelycompared,andanoptimizedcoalblendingschemewasproposed,thentheblendedcoalbrandofHuadianQingdaoPowerGenerationCorporationLimitedwasformedfinally.Keywords:boilerofpowerplant;anthracitecoalmixedburning;experimentresearch;optimize;coalblendingscheme;blendedcoalbrand收稿日期:2008-06-160 引言华电青岛发电有限公司(以下简称青岛公司)#1炉系上海锅炉厂引进ABB-CE公司技术制造的SG-1025/18.3-M833亚临界、中间再热、控制循环汽包炉。燃用晋中贫煤,采用热风送粉、摆动式WR直流燃烧器(1999年改为哈尔滨工业大学研制的摆动式水平浓淡(带侧二次风)风煤粉燃烧器)、四角切圆燃烧、平衡送风、仓储式制粉系统。#1炉于1995年12月投产。华电煤业集团有限公司为提高华电集团火电机组的煤炭供应安全性及电厂煤炭使用中的安全性和经济性,增强集团在电力市场中的竞争力,最终实现华电煤业煤炭调运过程中的商品化,提出了应不断提升华电煤业集团有限公司的高科技水平的具体措施。针对青岛公司无烟煤掺配子项目,主要开展了电厂煤源煤场条件以及锅炉设备情况的调研,对代表性煤样取样及实验室掺配试验研究和电厂12个工况进行了摸底试验[1],对20个工况无烟煤掺烧试验[2-5]研究。2008年4月1日,该项目通过华电集团专家组验收。1 煤场概述铁路来煤通过螺旋卸煤机进入卸煤沟中,通过#1皮带进入#1转运站,再通过#12、#13皮带进入煤场存放,也可以通过#5A,B皮带进入4个圆筒仓存放,还可以通过#13皮带、#6A,B皮带直接进入锅炉原煤仓。一般情况下,无烟煤存放于#1、#2圆筒仓,不合格煤或新煤种进入#3、#4圆筒仓或周转煤场。煤场存煤可以通过悬臂式斗轮机取煤上锅炉原煤仓,也可以进入4个圆筒仓。青岛公司输煤系统示意图如图1所示。 ·2·华电技术第30卷 图1 300MW输煤系统示意图 目前,煤炭掺配方式可以分为以下4种:(1)铁路来煤卸煤沟掺配;(2)煤场取煤与卸煤沟来煤掺配;(3)煤场不同部位取煤掺配;(4)圆筒仓叶轮给煤机与#6A,B皮带掺配,可再与煤场取煤或卸煤沟来煤掺配。圆筒仓叶轮给煤机与电子皮带秤相结合,理论上可以做到任意比例多煤种掺配。2 混配煤的意义电站锅炉是按给定的煤种和煤质特性设计制造的,各有一定的适用范围。若实现煤炭的质量和价格与电厂安全性、经济性和烟气排放的最佳综合匹配,有2个途径可实现上述目标:一是锅炉按最佳单一煤种设计或通过锅炉燃烧系统改造,使锅炉适应最佳单一煤种;二是通过配煤手段,制造出适合锅炉燃用的新煤种。目前,国内煤炭种类繁杂,特性各异,给混配煤工作带来了很大困难。目前,混配煤水平基本还停留在简单的按发热量和挥发分要求进行一定比例的混合的阶段,受煤源多变和煤种的限制,未综合考虑结渣特性、燃尽特性、脱硫、脱硝特性等因素,在燃烧效率、污染物排放、安全可靠性等方面仍不尽如人意,甚至出现由于混煤不当而造成的燃烧不稳定、结渣停炉等事故。为保证锅炉的安全和经济性,对配煤提出了更高的要求。3 掺配的条件及现状青岛公司为降低发电成本以及保障煤炭供应的安全性,使用山西阳泉和荫营的无烟煤与贫瘦煤进行掺配。来煤分成无烟煤、晋城煤和贫煤3部分,4个存储量为3000t的筒仓主要存放无烟煤,通过叶轮和皮带秤进行无烟煤掺配。晋城煤由于是低硫煤,进行单堆,其余贫煤在火车下煤时进行地沟混煤。煤场供煤及存煤条件有限,上煤皮带需要完善,不可能对所有煤种进行分堆,而且同一批次煤量不多,即使相同煤种,不同批次的差异较大。根据2006年电厂供煤情况,Vdaf大于18%的煤量约占总煤量的40%,无烟煤占总煤量的25%左右。4 锅炉掺烧试验结果及影响4.1 掺烧无烟煤对煤粉细度及制粉系统的影响同一磨煤机磨出的晋城煤的细度明显高于吕梁煤。随着锅炉掺烧阳泉煤比例的提高,煤粉细度增加的幅度不大,均在正常范围之内。把煤粉分成大于0.2mm,0.2~0.09mm,0.09~0.074mm和小于0.074mm4个档次,分别进行热分析试验,根据热分析结果判断无烟煤颗粒的大小。试验结果表明,各档次煤粉热分析特征基本接近,说明无烟煤在混煤中的分布与煤粉颗粒大小关联性不大。掺入无烟煤后各试验工况制粉系统参数正常,制粉电耗变化 第9期宿星会,等:锅炉无烟煤掺烧试验研究·3· 与无烟煤比例的关联性不大。4.2 单煤煤种变化对飞灰含碳量、热效率的影响在摸底试验中,共进行了5个煤种12个工况的试验,这里对相同负荷工况下不同单煤煤种的试验结果进行对比分析。由发电功率为300MW条件下的3个煤种、6个工况的试验结果可见,晋城煤飞灰中碳的质量分数较高,平均值为4.27%,潞安煤和吕梁煤接近,在3%左右。锅炉热效率吕梁煤最高,为91.40%,其次为晋城煤(平均90.33%),潞安煤的热效率相对较低(平均89.25%),主要原因为排烟氧量及排烟损失较高。6个工况下飞灰中碳的质量分数平均为3.62%,锅炉热效率平均为90.15%,低于锅炉设计热效率91.0%。4.3 均匀掺烧25%无烟煤对飞灰含碳量、热效率的影响在无烟煤掺烧试验的第1阶段和第2阶段进行了均匀掺配25%无烟煤的热态试验,可便于与摸底工况的相应单煤进行对比。吕梁煤掺烧25%阳泉煤与单烧吕梁煤相比,锅炉飞灰中碳的质量分数有明显上升(由3.00%上升到5.73%),排烟损失q4明显增加(由1.61%上升到2.36%),但锅炉热效率有一定上升(由91.40%上升到91.87%),主要原因为排烟温度相差不大,但基础温度提高了16℃,同时排烟中氧的质量分数下降0.5%,使得排烟损失q2由6.39%下降到5.31%。常用贫煤掺烧25%阳泉煤的2个工况下飞灰中碳的质量分数分别为4.65%和5.58%,比摸底试验(平均3.62%)略有上升,锅炉热效率分别为90.53%和89.83%,与摸底试验接近(摸底试验平均热效率为90.15%)。均匀掺烧25%阳泉煤对飞灰中碳的质量分数(平均5.32%)略有影响,平均值提高1.7%,但对锅炉热效率影响不大。4.4 无烟煤掺配方式(集中或均匀掺配)对飞灰含碳量、热效率的影响在无烟煤掺烧试验的3个阶段,进行了无烟煤均匀掺配和集中掺配的对比试验,其目的是基于把无烟煤添加到下2层一次风中,尽可能延长无烟煤在炉内的停留时间,以提高无烟煤的燃尽率。(1)吕梁煤与无烟煤的2种掺配方式对比明显,即无烟煤集中掺配后飞灰中碳的质量分数由5.73%下降到3.35%,锅炉热效率由91.87%提高到91.99%。(2)与晋城煤集中掺配与摸底试验相比,飞灰中碳的质量分数有所上升(由4.80%上升到6.43%),但锅炉热效率明显提高(由摸底工况的89.32%提高到91.19%),主要原因是q2和q4均出现下降,q2下降的主要因素为基础温度上升和排烟氧量下降,而q4下降的主要原因为入炉煤低位发热量Qnet,ar由摸底工况的21.86MJ/kg提高到22.77MJ/kg。(3)常用贫煤与无烟煤的2种不同掺配方式的对比也较为明显,在2台磨煤机工作条件下,飞灰中碳的质量分数由4.65%下降到3.75%,锅炉热效率由90.53%提高到91.23%。在3台磨煤机工作条件下,飞灰中碳的质量分数由5.58%下降到4.78%,锅炉热效率由89.83%提高到89.99%。(4)无烟煤掺烧试验第3阶段的2个工况下,2台磨煤机工作和3台磨煤机工作时飞灰中碳的质量分数分别为3.85%和3.72%,与6个摸底工况飞灰中碳的质量分数的平均值3.62%接近。锅炉热效率分别为91.59%和90.81%,均明显高于6个摸底工况的平均锅炉热效率(90.15%),接近于锅炉设计热效率91.0%。(5)试验结果表明,采用无烟煤集中掺配具有明显的优势。4.5 三次风带无烟煤煤粉对飞灰含碳量、热效率的影响为研究三次风带无烟煤煤粉对锅炉飞灰含碳量和热效率的影响,在无烟煤掺烧第1阶段的试验中进行了特别试验,在吕梁煤与阳泉煤集中掺配条件下,磨煤机仅投运A,B磨(对应吕梁煤)与投运B,D磨进行了对比(B磨吕梁煤,D磨吕梁煤与阳泉煤1∶1)。在A,B磨运行的条件下,三次风中是没有无烟煤煤粉的,锅炉飞灰含碳量如果出现明显下降,基本可以认为三次风带无烟煤煤粉对飞灰含碳量有一定影响。但试验结果表明,飞灰中碳的质量分数却从3.35%上升到5.08%,这说明三次风带无烟煤煤粉对其燃尽基本没有影响,这与三次风煤粉较细有关。进一步对比可以发现,A,B磨运行的氧量明显较低,这可能是造成飞灰含碳量提高的主要因素。4.6 配风方式对飞灰含碳量、热效率的影响对于燃用着火特性较差的贫煤及无烟煤的锅炉,一般要求一次风集中布置,尽可能降低一次风率和一次风速度。因为着火特性较差煤种在着火初期 ·4·华电技术第30卷 氧量需求量不大,如果供风过多将起到冷却作用。对于青岛公司#1炉来说,2层集中布置的一次风之间均设有油枪风(4,10层二次风),为防止燃烧器区域水冷壁高温腐蚀问题,在每个一次风喷嘴背火侧均布置了较大面积的侧边风(3,5,9,11层二次风),由于侧边风涉及水冷壁高温腐蚀问题,不宜做调整试验,故配风方式调整手段仅为4,10层二次风和三次风周界风。(1)在晋城煤与无烟煤集中掺配工况中,4,10层二次风由习惯配风的50%调整为全关,并关闭三次风的周界风,可以发现飞灰中碳的质量分数
本文标题:·基础研究·锅炉无烟煤掺烧试验研究
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