600mw w 型火焰锅炉掺配高挥发份烟煤安全及经济性研究

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1、600MWW型火焰锅炉掺配高挥发份烟煤安全及经济性研究【摘要】动力煤掺烧应考虑混煤的基本特性和燃烧特性（着火、燃尽、结渣）是否与锅炉设备特性相匹配，能否搞好掺配研究工作、提高锅炉煤种适应性是应对目前紧张的煤炭市场的有效途径。大唐阳城发电有限责任公司通过掺配煤种及掺配方式探索，采取定比例及变比例掺配燃烧调整手段，成功地在两台600MW燃无烟煤锅炉进行了大比例掺烧高挥发份烟煤试验，解决了锅炉燃烧及制粉系统安全运行技术难题，炉内结焦状况明显减弱，稳燃用油量连续多月为零，锅炉煤耗大幅下降，飞灰及底渣含碳量由原来的10%左右降至1%左右，CO排放量由原来的200PPm降至20PPm，另外N

2、OX由原来的1000mg/Nm3降至400mg/Nm3，实现了掺烧效益最大化。【关键词】“W”型火焰烟煤掺烧定掺烧比例燃烧调整变掺烧比例校验0引言锅炉设计煤种的不同，其炉型结构、燃烧器及辅助系统的选型将不同，当实际燃用煤种与设计煤种差别较大时，必须做好技术研究工作，以保证锅炉及其辅助系统在变煤种后的安全经济运行。大唐阳城发电有限责任公司两台600MW“W”型火焰锅炉设计煤种为晋东南无烟煤，其特点为煤质硬（哈氏可磨系数为38）、挥发份低（7%），着火及燃尽相当困难（着火温度在800~1000℃之间）。为了利于煤粉着火该炉采用了煤粉浓淡两相分离燃烧技术，安装有36个双旋风筒燃烧器（见

3、图一）。燃烧器设计有乏器挡板以调节主配口煤粉浓度，另外每个燃烧器配合有6个二次风挡板，A、B、C挡板布置在拱上，D、E、F挡板布置在拱下。其中A挡板为乏气喷嘴及主火检的冷却风，B挡板为煤粉主喷口周界风，用于调整煤粉气流的穿透力及图一双旋风筒燃烧器及其配风装置274冷却喷口，挡板C（电动）控制点火油枪及油火检的冷却风。燃烧所需大量的二次风是拱下各风口进入炉膛的，共分三层，风量呈阶梯状。15为了解决无烟煤着火和燃尽问题，该锅炉还选用了目前世界最大的筒式钢球磨煤机（BBD4760）以提高煤粉细度（R90为5%），该磨煤机出口温度可达到130℃。即便如此，该锅炉运行状况亦较不理想，底渣含

4、碳量、飞灰含碳量均高达10%左右，CO排放量高达200PPm。另外“W”型火焰锅炉设计炉内温度高，导致NOX排放高达1300mg/Nm3左右。近年来，该地区无烟煤供应较为紧张，为了缓解区域煤炭供求矛盾，同时为了解决“W”型火焰锅炉单烧无烟煤存在的上述问题，该厂开展了掺烧烟煤的试验研究，通过大量试验摸索出混煤燃烧特性，总结出了锅炉变煤种燃烧调整规律，解决了制约系统运行的安全问题，提高了锅炉煤种适应性，实现了锅炉效率最优化。1“W”型火焰锅炉掺配煤种分析及研究1.1掺配煤种及其特性掺配煤种的选择首先考虑经济效益，其次再对比各煤种燃烧安全性和经济性。通过经济效益核算（主要根据混合后标煤

5、单价对比），我们选择了两种掺烧煤种，一种为本地劣质无烟煤、煤泥，另一种高挥发份烟煤，表一为设计煤种与掺配煤种特征参数对比：表一设计煤种、掺配煤种特征参数对比表项目符号单位设计煤种煤泥高挥发份收到基碳Car%66.9649.2750.21收到基全硫St，ar%0.450.612.66收到基灰份Aar%19.0941.7935.56干燥无灰基挥发份Vdaf%7.1410.0125.14收到基低位发热量Qnet，ark/g578935684639可磨系数HGI－38--75~95由上表可见，本地煤泥的挥发份较低，基本接近设计无烟煤，但其灰分大、热值低。烟煤挥发份较高，干燥无灰基一般在2

6、0~30%之间，煤质较软，易于着火和燃尽。但对于挥发超过25%的烟煤及煤粉，要防止贮存时发生自燃。灰分大的劣质烟煤对受热面易产生灰积、结渣和磨损。另外烟煤在受热析出挥发份时易粘结成块，具有较强的焦结性。1.2掺烧煤种试验对比由于本地劣质无烟煤和煤泥挥发份基本接近设计煤种，掺烧时制粉系统的运行安全性影响不大，为此首先进行了掺烧试验，但由于其本身就难以着火燃尽，在掺烧劣质无烟煤和煤泥后锅炉暴露出了以下问题：（1）锅炉出力下降，机组带不到满负荷，经常出现投油接带负荷现象。（2）锅炉效率降低，锅炉设计效率为91.3%，掺烧煤泥后炉效降至88.9%15，表现为排烟温度升275高，减温水量增

7、大，飞灰及底渣含碳量增加。（3）制粉电耗增加。（4）炉内燃烧不稳，多次出现投油助燃工况，试验的两个月稳燃用油量达166吨，占全年用油量的75%。（5）锅炉炉膛结渣情况严重，受热面严重超温，且多次出现掉焦现象。鉴于以上情况，随后选择烟煤进行了掺烧试验。由于与设计煤种差异较大，试验人员进行了掺配方式、制粉系统及锅炉安全性和经济性等方面的研究。2掺配煤方式的研究2.1炉内掺配炉内掺配是指两种煤分别磨制后通过在炉内燃烧过程中进行混合，主要通过按煤种分仓上煤来实现。2.2炉外掺配炉外掺配是