600MW鍋爐經濟煤種摻燒模型的優化

600MW鍋爐經濟煤種摻燒模型的優化

發布時間： 2019-11-18   來源：中國電力網  作者：李文華

1概述

通過分析和探討，影響鍋爐摻燒能力的主要因素有：接帶負荷能力、給水自動控制、RB工況事故處理和環保的影響，基於以上問題，我們進行一系列的改造和優化，為提高經濟煤種摻燒率奠定基礎，經濟煤種實現100%摻燒成為了可能。

2經濟煤種摻燒情況介紹

2.1設備概況

鍋爐型號：SG1913/25.40-M951，是超臨界參數變壓運行螺旋管圈直流爐，單爐膛、一次中間再熱、採用四角切圓燃燒方式、平衡通風、固態排渣、全鋼架懸吊結構∏型、露天布置。設計煤種：神府煤，校核煤種：晉北煤。制粉系統採用HP1003型中速磨冷一次風機正壓直吹式，每臺爐配六臺磨煤機，與六層24個燃燒器相匹配，五臺磨可帶鍋爐BMCR負荷。每臺爐還配有三層共12支油槍，作為等離子點火的備用或其它緊急情況下的投用，鍋爐每支油槍設計為0.8噸/小時，主要用於鍋爐穩燃。

2.2經濟煤種摻燒情況介紹

2.2.1經濟煤種範疇

入廠煤中符合下述一項條件的即為經濟煤：

——低熱值煤，收到基低位發熱量（Qnet,ar）≤4000kcal/kg；

——高硫煤，收到基全硫（St,ar）≥1.0%

2.2.2鍋爐燃用煤種情況

公司鍋爐的設計設計煤種：神府煤，校核煤種：晉北煤，近年以來燃用的主力煤種有神混、伊泰、平煤、石炭和印尼煤。公司燃用的低熱值煤主要從印尼進口，通常稱作印尼煤，高硫煤主要是平煤。

 

公司燃用煤種情況一覽表
煤種	全水Mt	灰份Aar	揮發份Vad	硫St,ar	灰熔點	Qnet,ar
神混	16.6	10.46	29.32	0.5	1350	5324
平煤	8.4	23.38	29.09	1.5	1500	5063
伊泰	22.4	9.11	29.71	0.42	1270	4880
石炭	11.9	16.58	29.2	0.82	1125	5240
印尼煤	37.1	4.46	38.06	0.22	1220	3684

 

從上表數據來看，經濟煤種（印尼煤和高硫煤）與常規燃用煤種相比有以下特點：

印尼煤的特點：

A、具有發熱量偏低（發熱量在3500 kcal/kg左右）；

B、灰分和硫份明顯偏低。

高硫煤的特點：

一般都是高灰煤，硫份明顯偏高（一般在1.0~1.7），遠遠超出鍋爐正常燃煤標準。

2.3經濟煤種摻燒情況

2017年公司實現摻燒印尼煤37萬噸，高硫煤68.9萬噸，摻燒率為34.5%；2018年公司實現摻燒印尼煤62.1萬噸，高硫煤73.2萬噸，摻燒率為44.1%。

3 影響鍋爐摻燒的因素：

3.1鍋爐接帶負荷能力

印尼煤發熱量偏低，加入過多的印尼煤，導致進入鍋爐的燃料發熱量降低，磨煤機和給煤機出力達到最大後，無法滿足鍋爐接帶負荷的要求。

3.2給水自動控制的影響

三期鍋爐的設計煤種熱值為：5300Cal/Kg，對應給水控制器「O」值為1，正常情況下給水控制器「O」調節範圍在0.8~1.2，如果摻燒3臺及以上的印尼煤，由於燃煤加權熱值降低，給水控制器「O」值降低至0.8以下進入自動控制死區，機組的給水控制器及CCS無法正常工作。

3.3 RB工況事故處理

發生重要輔機跳閘後，機組RB動作，保留三臺磨煤機運行，煤的熱值過低，造成事故處理失敗，可能導致機組跳閘或更嚴重事故。 鍋爐每支油槍設計為0.8噸/小時，主要用於穩燃，RB動作後雖投了油槍，增加燃料量非常有限，存在一定的安全風險。

3.4環保的影響

鎮江市經信委發文《關於做好重點燃煤企業燃煤品質控制的通知》要求：全市重點燃煤企業必須嚴控燃煤品質，含硫率低於0.7%，灰分低於15%；江蘇省環保廳要求：脫硫入口二氧化硫濃度<=1800ppm，各項環保排放指標必須達到超低排放標準。

4經濟煤種摻燒模型的優化

4.1摻燒要素

燃煤發熱量、揮發份、硫分、水分、灰分，灰熔點、流動性、可磨性是配煤的約束條件。摻配煤核心三要素是揮發份、發熱量和硫分。揮發分影響鍋爐燃燒穩定性，是摻燒首先考慮第一要素，發熱量影響鍋爐帶負荷能力，硫分影響環保指標。滿足三要素的前提下，考慮入爐煤灰份、灰熔點，以減少對受熱面的磨損和爐內結焦現象。根據機組鍋爐和脫硫設備配置及國家環保排放要求，一般控制入爐加權煤質如下：低位發熱量熱值4800—5200Kcal/Kg,收到基硫份0.4—0.7%，收到基灰份15—20%。

1. 、配比約束條件：

X 1 + X 2 + …… + X n = 1

說明： X 1 , X 2 , ……, X n ：各種煤所佔入爐煤總量的比例。

Q net,ar ：各種煤的收到基低位發熱量。

V daf ：代表乾燥無灰基揮發分。

S t,ar ：代表收到基全硫

1. 、揮發份約束條件：

X 1 V daf1 + X 2 V daf2 + …… + X n V dafn ≥ V daf,min

1. 、發熱量約束條件：

X 1 Q net,ar1 + X 2 Q net,ar2 + …… + X n Q net,arn ≥ Q net,ar,min

滿足RB和機組接帶負荷的需要，加倉時充分考慮RB動作後保留磨煤機的發熱量情況，以滿足事故處理需要。

1. 、硫分約束條件：

X 1 S t,ar1 + X 2 S t,ar2 + …… + X n S t,arn ≤ S t,ar,max

4.2給水控制器邏輯修改

熱工人員通過修改邏輯，將TPID.OUT及其上、下遊功能塊的上下限均放開至0.6~1.2，中間點溫度修正TPID輸出量程修改為0.6~1.2（原始0.8~1.2），保證控制系統有充足的調節裕量。

4.3油槍的改造

在事故情況RB動作時，所剩餘的三臺磨煤機可能會有一臺低熱值印尼煤的情況，對於鍋爐穩定工況不利，結合現有情況，對鍋爐油槍進行了改造。綜合考慮啟、停階段用鍋爐燃油用量，保持AB、CD層油槍不變，更換了EF層四角油槍霧化片（見附圖），將EF層油槍流量由0.8t/h提高至2.5t/h，增加6.8噸燃油，相當於增加約14噸燃煤，確保事故處理的成功。

4.4環保的控制

我們利用印尼煤硫份低的特點摻燒高硫煤，控制入爐煤加權硫分不超限（小於0.7%），滿足政府環保要求。制定摻燒方案，合理摻燒印尼煤和高硫煤，控制入爐煤加權硫份不超限。

4.5摻燒模型的優化

1年以前經濟煤種摻燒以模型Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ為主，一般為印尼煤*2+高硫*2+其它優質煤*2，或者印尼煤*2+高硫*1+其它優質煤*3，印尼煤摻燒始終無法突破兩臺。我們提出了大膽的想法，將印尼煤臺數提高至3-4臺。

 

摻燒模型	經濟煤種		其它優質煤	備   注
	印尼煤	高硫煤
模型 Ⅰ	2	0	4
模型 Ⅱ	2	1	3
模型 Ⅲ	2	2	2	需考慮加權硫份是否滿足要求
模型 Ⅳ	3	2	1
模型 Ⅴ	4	2	0	需考慮加權發熱量是否滿足要求
模型 Ⅵ	3	3	0	需考慮加權硫份是否滿足要求

4.5.1採用印尼煤*3+高硫*2+其它優質煤*1模型基本上可以滿足任何工況，需要停運磨煤機時優先停運優質煤；

4.5.2預計近期機組負荷不高可以採用印尼煤*4+高硫*2模型加倉，實現經濟煤種100%摻燒；每日夜班負荷較低，可以在中班加倉時按此模型加倉，夜班加倉時更改，盡力提高經濟煤種摻燒量。

4.5.3如果高硫煤硫份在1.0%左右，印尼煤硫份在0.2%左右，可以採用印尼煤*3+高硫*3模型加倉，實現經濟煤種100%摻燒。

4.6入爐煤加權參數控制表

 

機組	A磨	B磨	C磨	D磨	E磨	F磨	加權
煤種      負荷	印煤	印尼	高硫	高硫	印尼	印尼	589.57
數量	50	50	50	50	50	50	300
熱值	3684	3684	5013	5013	3684	3684	4127.00
灰份	4.46	4.46	23.38	23.38	4.46	4.46	10.77
硫份	0.22	0.22	1.5	1.5	0.22	0.22	0.65
機組	A磨	B磨	C磨	D磨	E磨	F磨	加權
煤種      負荷	印尼	神混	高硫	高硫	印尼	印尼	631.00
數量	50	50	50	50	50	50	300
熱值	3684	5324	5063	5063	3684	3684	4417.00
灰份	4.46	10.46	23.38	23.38	4.46	4.46	11.77
硫份	0.22	0.5	1.5	1.5	0.22	0.22	0.69

通過對入爐煤種的控制，實現入爐煤加權參數全部在控制範圍內，滿足機組接帶負荷和環保排放的要求，最大程度上提高經濟煤種的摻燒率。

4.7 今年以來的摻燒情況

2019年1~6月份公司實現摻燒印尼煤55.1萬噸，高硫煤35.5萬噸，實現經濟煤種摻燒率63.4% 。尤其是進口印尼煤摻燒率的大幅提高，有效降低了公司的燃料採購成本。

5結論

隨著能源問題的日益嚴重，用好煤炭資源、發揮煤炭作用，對保障國家能源安全、實現可持續發展至關重要。今後較長一段時期火電仍是我國的主力電源，降低發電成本是火電的生存根本。優化鍋爐經濟煤種摻燒模型，徹底解決了鍋爐摻燒能力的瓶頸，大幅提高了鍋爐經濟煤種摻燒率，尤其是突破印尼煤的摻燒極限，可以充分利用進口印尼煤價差大的優勢，大幅降低煤炭採購成本，增加公司利潤，增加公司在業內的競爭力。

參考文獻：

[1] 《鍋爐設備及運行》2010年姜錫倫、屈衛東

[2] 《江蘇大區經濟煤種摻配獎勵細則（2018 年發布版）》