電站鍋爐混煤摻燒方法研究

電站鍋爐混煤摻燒方法研究

隨著國(guó)內(nèi)火力企業(yè)建設(shè)規(guī)模的持續(xù)增加，對(duì)發(fā)電和發(fā)電的需求迅速增加，但中國(guó)采礦業(yè)的分布極不平衡?！氨狈酱蟛糠质悄喜炕?，而南方西部非常貧窮?！泵禾可a(chǎn)和供應(yīng)主要集中在中部和西部，煤炭消費(fèi)主要集中在東部。國(guó)內(nèi)多數(shù)地區(qū),尤其是東部和中部地區(qū),煤炭資源本身儲(chǔ)量少、開(kāi)采程度高,造成煤炭資源逐漸枯竭,煤炭產(chǎn)量有下降趨勢(shì)。隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,電力需求大幅增加,本地煤炭供應(yīng)已不能滿足電廠正常生產(chǎn)要求,由于交通運(yùn)輸能力的限制,電煤供應(yīng)形勢(shì)日益緊張,目前越來(lái)越多的電廠在生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)很難燃用設(shè)計(jì)煤種,在現(xiàn)有燃煤條件下,為最大限度地保證鍋爐燃燒的穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性、安全性以及環(huán)保要求,混煤摻燒已成為火電廠的必然選擇。湖南省電力公司試驗(yàn)研究院在總結(jié)傳統(tǒng)混煤摻燒方式“爐前摻配、爐內(nèi)混燒”優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上,提出并實(shí)施了“分磨制粉、分倉(cāng)儲(chǔ)存、爐內(nèi)摻燒”、“分磨制粉、倉(cāng)內(nèi)摻混、爐內(nèi)混燒”等混煤摻燒新方式,成功地解決了傳統(tǒng)方式燃燒效率低、燃燒安全性差、摻配煤勞動(dòng)強(qiáng)度大、輸配煤電耗高等難題。倉(cāng)儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)四角切圓鍋爐是燃煤鍋爐中比較典型的爐型,其混煤摻燒方式的選取與摻混煤種的特性、粉倉(cāng)與燃燒器連接方式、粉倉(cāng)之間的聯(lián)絡(luò)方式等密切相關(guān)。文中重點(diǎn)闡述了倉(cāng)儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)四角切圓燃燒鍋爐粉倉(cāng)與一次風(fēng)火嘴的對(duì)應(yīng)關(guān)系、粉倉(cāng)間的輸粉方式對(duì)混煤摻燒方式的選取的影響,并在電站鍋爐上得到應(yīng)用。1混合煤混合燃燒方法的基本原則1.1煤質(zhì)摻混不均勻,燃盡特性差傳統(tǒng)的混煤摻燒方式,即“爐前摻配、爐內(nèi)混燒”,是指燃料在進(jìn)入原煤斗之前,通過(guò)各種手段按一定的比例混合,混配均勻的原煤在磨煤機(jī)中一同被磨制成粉,再送入爐內(nèi)燃燒。從混煤摻燒理論上看這種方式充分利用了“混煤的著火特性接近于易著火煤”的優(yōu)點(diǎn),有利于煤粉的著火和燃燒的穩(wěn)定,但無(wú)法避免混煤的“搶風(fēng)”現(xiàn)象、可磨特性趨向于難磨煤種、燃盡特性接近于難燃盡煤種等不利因素。從實(shí)際應(yīng)用上看存在以下問(wèn)題:1.1.1現(xiàn)有的爐前摻混手段都很難保證煤質(zhì)摻配的均勻性,摻配煤的管理難度也很大,勞動(dòng)強(qiáng)度大,輸配煤設(shè)備運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng),廠用電增加。1.1.2如果混煤不均勻,煤質(zhì)波動(dòng)較大,會(huì)產(chǎn)生一系列的燃燒問(wèn)題,如發(fā)生鍋爐局部甚至全爐膛滅火、鍋爐結(jié)焦垮焦、帶不起負(fù)荷。在極端情況下,如摻入優(yōu)質(zhì)煙煤比例太大、制粉系統(tǒng)參數(shù)控制不當(dāng),甚至?xí)l(fā)生制粉系統(tǒng)爆炸、一次風(fēng)管燒損等事故。1.1.3對(duì)于煤質(zhì)特性差異較大的煤,特別是可磨性差異較大的煤,易磨的煤會(huì)“過(guò)磨”,成粉樣中細(xì)粉比例大;而難磨的煤“欠磨”,成粉樣中粗顆粒比例大,煤粉細(xì)度和均勻度均難以保證,從而導(dǎo)致飛灰含碳量、爐渣含碳量較高。1.1.4由于煙煤著火較迅速,將煤粉氣流周圍氧氣迅速燃燒,就算難著火煤種達(dá)到或超過(guò)了著火溫度,如果補(bǔ)氧不及時(shí),也無(wú)法迅速著火,造成燃燒推遲,因此燃燒不完全。1.2“分磨磨制”方法為克服“爐前摻配、爐內(nèi)混燒”的上述不足,湖南省電力公司試驗(yàn)研究院創(chuàng)造性地提出了“分磨磨制”的方法,并根據(jù)粉倉(cāng)之間的聯(lián)絡(luò)方式,提出并實(shí)施了“分磨制粉、分倉(cāng)儲(chǔ)存、爐內(nèi)摻燒”,“分磨制粉、倉(cāng)內(nèi)摻混、爐內(nèi)混燒”等混煤摻燒新方法。1.2.1煤粉混合燃燒煤種磨煤機(jī)磨制各自選定的煤種,再輸入各自的粉倉(cāng),煤粉由不同的粉倉(cāng)接到不同的燃燒器噴口,即不同的燃燒器所燃用的煤種不同,煤粉的混合在爐內(nèi)完成。這種混合方式可根據(jù)鍋爐的不同溫度區(qū)域送入合適的煤種,以改善鍋爐的燃燒環(huán)境,例如:將易著火煤種送入下層燃燒器,以提高燃燒穩(wěn)定性;將不易結(jié)渣的煤送入易結(jié)渣區(qū)域的燃燒器(燃燒器的中間2層),以減小爐膛結(jié)渣問(wèn)題發(fā)生的可能。1.2.2合在煤粉倉(cāng)內(nèi)燃燒的燃料磨煤機(jī)磨制各自選定的煤種,不同的煤粉輸入同一個(gè)煤粉倉(cāng),即煤粉的混合在煤粉倉(cāng)內(nèi)完成,各燃燒器燃用的是同樣的混煤。這種混合方式保留了混煤著火特性接近于易著火煤種的優(yōu)點(diǎn),同時(shí)由于分磨制粉可保證磨細(xì)難燃盡煤種,克服了可磨特性趨向于難磨煤種、混煤燃盡特性接近于難燃盡煤種的缺點(diǎn)。1.3混煤摻燒技術(shù)應(yīng)注意的問(wèn)題理論研究和實(shí)驗(yàn)研究表明,混煤的著火特性接近于易著火煤種,可磨特性趨向于難磨煤種,燃盡特性接近于難燃盡煤種。在混摻燒方式的選取上必須充分利用著火特性接近于易著火煤種這一特性,以避免可磨特性趨向于難磨煤種,燃盡特性接近于難燃盡煤種的問(wèn)題?；烀簱綗龑?shí)際應(yīng)用中必須注意以下4點(diǎn):(1)保證入爐煤質(zhì)的相對(duì)穩(wěn)定,避免煤質(zhì)大幅度波動(dòng),提高鍋爐燃燒穩(wěn)定性。(2)保證難著火、難燃盡煤種煤粉細(xì)度,提高燃燒經(jīng)濟(jì)性。(3)考慮不同煤種燃燒器的均勻投入,以保證對(duì)難著火煤種的火焰支持,確保難著火煤種的著火、燃盡。(4)要綜合考慮摻混煤種的著火、燃盡特性,合理進(jìn)行二次風(fēng)的分配,保證各煤種氧量的及時(shí)補(bǔ)充,確保燃燒效率。2中儲(chǔ)式粉末系統(tǒng)的典型配置方法是將鍋爐粉末倉(cāng)與爐相連的典型配置方法2.1儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)以湖南大唐某發(fā)電有限公司1,2號(hào)鍋爐、湖南華電某發(fā)電有限公司3,4號(hào)鍋爐為例,300MW機(jī)組中儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)、四角切圓鍋爐,配4套制粉系統(tǒng),A,B制粉系統(tǒng)和C,D制粉系統(tǒng)分別對(duì)應(yīng)1,2號(hào)2個(gè)粉倉(cāng),1號(hào)粉倉(cāng)通過(guò)一次風(fēng)管與1,2號(hào)角燃燒器(爐左)相接,2號(hào)粉倉(cāng)通過(guò)一次風(fēng)管與3,4號(hào)燃燒器(爐右)相接。這種連接方式管道布置簡(jiǎn)單,一次風(fēng)速調(diào)平容易,但對(duì)混煤摻燒方式的適應(yīng)性較弱。2.2d制粉系統(tǒng)的對(duì)應(yīng)以某廠300MW機(jī)組倉(cāng)儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)、四角切圓鍋爐為例,4套制粉系統(tǒng),A,B制粉系統(tǒng)和C,D制粉系統(tǒng)分別對(duì)應(yīng)1,2號(hào)2個(gè)粉倉(cāng),1號(hào)粉倉(cāng)對(duì)應(yīng)2,4號(hào)角燃燒器(對(duì)角),2號(hào)粉倉(cāng)對(duì)應(yīng)1,3號(hào)角燃燒器(對(duì)角)。這種管道連接方式簡(jiǎn)單,同層一次風(fēng)管長(zhǎng)短偏差小,一次風(fēng)速調(diào)平簡(jiǎn)單,對(duì)混煤摻燒方式的適應(yīng)性較好。2.3集體粉倉(cāng)燃燒方案湖南華潤(rùn)某發(fā)電有限公司300MW機(jī)組1,2號(hào)鍋爐,倉(cāng)儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)、四角切圓鍋爐,配4套制粉系統(tǒng),A,B制粉系統(tǒng)和C,D制粉系統(tǒng)分別對(duì)應(yīng)1,2號(hào)2個(gè)粉倉(cāng),1號(hào)粉倉(cāng)對(duì)應(yīng)A,B層燃燒器和C1,C3燃燒器,2號(hào)粉倉(cāng)對(duì)應(yīng)D,E層燃燒器和C2,C4燃燒器。湖南大唐某發(fā)電有限公司300MW機(jī)組1,2號(hào)鍋爐,湖南經(jīng)投某發(fā)電有限公司300MW機(jī)組1,2號(hào)鍋爐,其粉倉(cāng)與燃燒器的分層相接方式則是1號(hào)粉倉(cāng)對(duì)應(yīng)A,C層火嘴和E2,E4燃燒器,2號(hào)粉倉(cāng)對(duì)應(yīng)B,D層和E1,E3燃燒器。這種管道布置方式復(fù)雜,一次風(fēng)速調(diào)平工作量大,一次風(fēng)管阻力損失也較大,但對(duì)混煤摻燒方式的適應(yīng)性較強(qiáng),幾乎可適用于各種混煤摻燒方式。3糧食儲(chǔ)存系統(tǒng)的糧食儲(chǔ)備連接方法是粉末倉(cāng)為保證2個(gè)粉倉(cāng)粉位的匹配,同爐2個(gè)粉倉(cāng)之間、甚至與鄰爐粉倉(cāng)之間一般設(shè)置有相互輸粉的設(shè)備或裝置,主要有以下2種。3.1輸粉機(jī)的可靠性最典型、最常見(jiàn)的粉倉(cāng)與粉倉(cāng)聯(lián)絡(luò)方式是輸粉機(jī)。輸粉機(jī)靈活、方便,但可靠性不高,維修也不方便,利用率不高。輸粉機(jī)無(wú)法實(shí)現(xiàn)兩粉倉(cāng)間煤粉的同步摻混。3.2c制粉系統(tǒng)輸粉褲叉管是一種方便簡(jiǎn)單、可靠性高的新裝置。湖南大唐某發(fā)電有限公司1,2號(hào)鍋爐、湖南華電某發(fā)電有限公司3,4號(hào)鍋爐,選取離2個(gè)粉倉(cāng)相近的B,C制粉系統(tǒng),將細(xì)粉分離器粉篩下的原單根落粉管設(shè)計(jì)為褲叉管并裝設(shè)調(diào)節(jié)檔板,使B,C制粉系統(tǒng)可單獨(dú)或同時(shí)向1,2號(hào)粉倉(cāng)輸粉,見(jiàn)示意圖1。輸粉褲叉管裝置能較好地實(shí)現(xiàn)不同制粉系統(tǒng)所制煤粉的倉(cāng)內(nèi)摻混,并保證混合基本均勻。此外,通過(guò)調(diào)節(jié)擋板位置,還可實(shí)現(xiàn)粉位調(diào)節(jié),避免頻繁啟停磨煤機(jī)。4倉(cāng)儲(chǔ)式粉末系統(tǒng)與袋式圓燃燒鍋爐的混合類型4.1鍋爐半燒差煤系統(tǒng)在粉倉(cāng)與燃燒器同邊連接系統(tǒng)中,沒(méi)有實(shí)現(xiàn)倉(cāng)內(nèi)摻混手段時(shí),只能選取“爐前摻混、爐內(nèi)混燒”,不能選用“分磨制粉、分倉(cāng)儲(chǔ)存、爐內(nèi)摻燒”,否則,將會(huì)出現(xiàn)鍋爐半邊爐燒好煤,另半邊爐燒差煤的情況,產(chǎn)生燃燒穩(wěn)定性變差、汽溫、煙溫左右偏差大、飛灰含碳量分布不均勻且整體高等一系列問(wèn)題。如果有實(shí)現(xiàn)倉(cāng)內(nèi)摻混的輸粉褲叉裝置,最佳的混煤摻燒方式是“分磨制粉、倉(cāng)內(nèi)摻混、爐內(nèi)混燒”,華電某發(fā)電有限公司3,4號(hào)鍋爐采用該混煤摻燒方法,取得了良好的效果;如果摻混煤種差異不大亦可采用“爐前摻混,爐內(nèi)混燒”,大唐某發(fā)電有限公司1,2號(hào)鍋爐就采用這種混煤摻燒方式。4.2調(diào)磨機(jī)以混粉為前提在粉倉(cāng)與燃燒器對(duì)角連接系統(tǒng)中,如果摻混原煤可磨性差異不大、又能保證摻混基本均勻,可優(yōu)先采用“爐前摻混,爐內(nèi)混燒”。如果原煤可磨性差異大、又裝有輸粉庫(kù)叉裝置,建議采用“分磨制粉,倉(cāng)內(nèi)摻混,爐內(nèi)混燒”。如果混煤可磨性差異大、又沒(méi)有輸粉褲叉裝置時(shí),建議采用“分磨制粉、分倉(cāng)儲(chǔ)存、爐內(nèi)摻燒”,此時(shí),一個(gè)對(duì)角燒好煤,另一個(gè)對(duì)角燒差煤,2個(gè)對(duì)角可根據(jù)各自煤種的燃燒特性采用不同的煤粉細(xì)度和配風(fēng)方式,燒好煤的火焰對(duì)燒差煤的一次風(fēng)射流起火焰支持作用,依然能保證燃燒的穩(wěn)定。4.3混煤摻燒方式確定在粉倉(cāng)與燃燒器分層連接系統(tǒng)中,如果混煤的可磨性差異不大、又能保證摻混基本均勻,可優(yōu)先采用“爐前摻混、爐內(nèi)混燒”,如大唐湖南某發(fā)電有限公司1,2號(hào)鍋爐就長(zhǎng)期使用該混煤摻燒方式。如果混煤的可磨性差異大、又裝設(shè)有輸粉褲叉裝置,建議采用“分磨制粉、倉(cāng)內(nèi)摻混、爐內(nèi)混燒”。如華電湖南某發(fā)電有限公司3,4號(hào)鍋爐就采用該混煤摻燒方式成功地?fù)綗藭x城無(wú)煙煤,使飛灰含碳量由“爐前摻混,爐內(nèi)混燒”的20%降到了10%以下。如果混煤的可磨性差異大、又沒(méi)有裝輸粉褲叉裝置,建議采用“分磨制粉、分倉(cāng)儲(chǔ)存、爐內(nèi)摻燒”,此時(shí),某2層半火嘴燒好煤、另外2層半火嘴燒差煤,可根據(jù)各自煤種的燃燒特性采用不同的煤粉細(xì)度和配風(fēng)方式,上下層之間的火焰支持力度也很大,鍋爐燃燒較穩(wěn)定。湖南華潤(rùn)某發(fā)電有限公司1,2號(hào)鍋爐、湖南經(jīng)投某發(fā)電有限公司1,2號(hào)鍋爐就長(zhǎng)期采用“分磨制粉、分倉(cāng)儲(chǔ)存、爐內(nèi)摻燒”的方式。5混煤摻燒的摻燒方式探討5.1倉(cāng)儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)鍋爐混煤摻燒方法各種各樣,應(yīng)根據(jù)摻混煤種的可磨性、著火特性、燃盡特性,以及煤種摻混設(shè)備、粉倉(cāng)與燃燒器的連接方式等綜合