1、11000MW 机组掺配煤方法及措施范珂【摘要】：通过对燃煤特性的分析，结合新密二期 1000MW 锅炉的特点，同时总结其他电厂的实际运行经验，提出了新密电厂二期的燃煤掺配基本原则，为新密电厂二期安全、经济稳定运行坚定了基础。【关键词】：塔式锅炉 燃煤掺配 掺烧原则一、前言新密二期 1000MW 塔式燃煤锅炉是上海锅炉厂有限公司引进德国ALSTOMEVT 技术，并自主制造的超超临界锅炉。其采用单炉膛、单烟道布置，具有占地面积小、烟气流场均匀、安装周期短，具备优异的备用和快速启动等特点。但现在煤炭采购困难，质量很难满足实际要求，其次 1000MW 锅炉实际运行的燃煤挥发份相对高出很多，因此，切合
2、实际的燃煤掺配对于新密电厂二期的安全、经济、稳定运行是完全必要的。二、 燃煤特性分析（一） 、新密电厂二期初步设计中的煤质资料名 称 及 符 号 单位设计煤种（新密贫煤） 校核煤种 1（新密贫煤） 校核煤种 2（新密贫煤）收到基全水份 Mt % 8.90 10.10 7.60空气干燥基水分 Md % 0.80 0.96 0.77干燥无灰基挥发分 Vdaf% 13.90 10.51 17.27工业分析收到基灰分 Aar % 27.10 25.20 28.95收到基低位发热量 Qnet,arkJ/kgkcal/kg215865156218535220212145067哈氏可磨系数 HGI 117
3、112 122冲刷可磨指数 Ke 1.94 3.52 0.40收到基碳 Car % 56.94 58.61 55.59收到基氢 Har % 2.52 2.36 2.67收到基氧 Oar % 3.19 2.50 3.78收到基氮 Nar % 1.10 1.03 1.15元素分析全硫 St,ar % 0.25 0.20 0.26变形温度 DT 1500 1500 1500灰熔 软化温度 ST 1500 1500 15002名 称 及 符 号 单位设计煤种（新密贫煤） 校核煤种 1（新密贫煤） 校核煤种 2（新密贫煤）半球温度 HT 1500 1500 1500融性 流动温度 FT 1500 150
4、0 1500二氧化硅 SiO 2 % 47.40 48.21 46.36三氧化二铝 Al 2O3 % 32.30 30.79 33.74三氧化二铁 Fe 2O3 % 6.27 5.22 6.82氧化钙 CaO % 6.68 7.41 6.15氧化镁 MgO % 1.55 1.64 1.47二氧化钛 TiO 2 % 1.46 1.41 1.52三氧化硫 SO 3 % 1.44 2.32 1.20氧化钠 Na 2O % 0.40 0.55 0.21灰分分析氧化钾 K 2O % 1.64 1.69 1.54氧化锰 MnO % 0.20 0.105 0.250（二） 、对锅炉燃烧有较大影响的指标及理论
5、分析： 1、收到基全水份 Mt、空气干燥基水分 Md：水分的存在不仅使煤中可燃物质含量相对减少，降低了发热量，还会因受热蒸发、汽化而消耗大量的热量（1Kg 水汽化约消耗 2.3MJ 热量） ，导致炉膛温度降低，煤粉着火困难，排烟量增大，同时还增加了给煤系统堵塞的机率，影响正常供煤，一般认为水分超过 10%-12%，就会严重威胁运行的安全。燃用多水煤，烟气中的水蒸气分压高，促进了烟气中三氧化硫与蒸汽的作用，增加锅炉尾部低温处硫酸的凝结沉积，造成空气预热器腐蚀、堵灰、烟囱内衬的剥落。此外，煤中水分白耗了运输能力，提高了标煤运价。2、干燥无灰基挥发分 Vdaf：挥发份直接影响着锅炉燃烧所需要的空间、
6、空气过剩系数、热风温度、煤粉细度以及风粉比等，这是影响锅炉燃烧的重要指标。挥发份含量越高，煤的着火点越低，点火需要的燃油量越少。从这个角度来说，采购挥发份高的煤有利于节油。但挥发份过高，则会造成炉膛中心逼近喷燃器出口处，可能造成喷燃器过热，也易使火焰中心偏斜，水冷壁受热不均造成局部过热。因此，并非挥发份越高越好，我们应该借鉴宁海电厂、徐州彭城电厂等相同机组的燃煤数据来优化我们的挥发份数据的合理区间。33、收到基灰分 Aar：灰分高低首先影响煤炭的着火特性。灰分高会使火焰传播速度减慢，着火推迟，严重时造成灭火。燃料灰分越多，受热面的玷污和磨损越严重。炉膛水冷壁受热面的沾污常造成超温爆管，过热器和
7、再热器的玷污常引起高温黏结和腐蚀，而尾部受热面的玷污会导致排烟温度的显著上升，对电袋除尘器、脱硫系统造成极为不利的影响，也会降低锅炉的经济性。灰分增多还会加剧尾部受热面磨损，造成其积灰和低温腐蚀。灰分增高，也意味着发热量的降低，电厂用煤量增加，输煤系统、电袋除尘器及除灰系统、脱硫系统高负荷运行，脱销系统堵灰几率增加，设备磨损加剧，能耗增加，效益降低。灰分过低也会造成和挥发分过高基本相同的后果；但由于现在煤炭市场的情况和设计的灰分含量，想采购到灰分过低的煤炭可能性不大，因此，灰分作为我们采购合同的一项指标，仅列出最高允许值，对最低值一般不做约束。4、灰熔融性：灰熔融性温度越低，煤灰越易熔化，锅炉
8、结渣的可能性越大。因此，合同应约定此项指标的最低值。5、硫含量：就电力用煤而言，煤中硫可分为可燃硫和不可燃硫。两者之和称为全硫。硫分是一种极其有害的杂质，对焦化、汽化和燃烧都会带来极不利的影响，锅炉燃烧高硫煤主要产生以下不良后果：（1） 、引起锅炉高、低温受热面烟气侧的腐蚀，特别是高、低温段空气预热器，往往发现有腐蚀穿孔并伴随堵灰的现象；（ 2） 、加速磨煤机部件及输煤管道的磨损和能量消耗，尤其含黄铁矿多的煤，更为严重。（ 3） 、促进煤氧化自燃。对变质程度较浅的煤在煤场组堆或煤粉贮存时，若含有较多的黄铁矿，则会由于黄铁矿受氧化放热而加剧煤的氧化自燃；（4） 、增加大气污染，造成脱硫系统超负荷
9、运行，脱硫率下降，严重时会造成排放不达标，影响环保的验收和考核。（三） 、采购煤炭时的注意事项：41、收到基全水份 Mt、空气干燥基水分 Md：新密电厂二期设计煤种的全水含量为 8.9，校核煤种的水分分别为 10.1和 7.6，这和实际上煤矿的原煤含水率基本一致，这样的含水率对生产系统的影响不大，在采购上也较容易办到，因此，此项指标仅作为原煤采购合同指标进行控制，在此不多论述。2、干燥无灰基挥发分 Vdaf：新密电厂二期设计煤种的挥发份含量为 13.90，校核煤种的挥发份别为10.51和 17.27，随着煤矿采煤深度的增加，原煤挥发份含量就越低，我们设计的挥发份和现在市场上的原煤基本一致，采购
10、难度不大；但由于挥发份越低，点火难度越大，根据别的电厂的经验，采用微油点火的燃煤挥发份不能低于 20，因此，为了节约助燃油，节省费用，建议采购一定数量的高挥发份燃煤，为锅炉点火时使用。3、收到基灰分 Aar：新密电厂二期设计煤种的灰分为 27.10（对应发热量 5156 kcal/kg） ，校核煤种的灰分别为 25.20（对应发热量 5220 kcal/kg）和 28.95（对应发热量 5067 kcal/kg） ；从目前情况看，采购到发热量这样高的原煤有一定的难度；需要进行计算，确保燃料输送及接卸系统、除尘除灰系统、脱硫系统、烟风系统、制粉系统及锅炉燃烧系统能否适应的问题。以此计算，以最弱的
11、环节确定原煤的最低发热量以免对生产的安全稳定运行总成影响。 。4、收到基全硫 St,ar：新密电厂二期设计煤种的收到基全硫含量为 0.25，校核煤种的收到基全硫含量分别为 0.20和 0.26，这么低的含硫量的原煤很难采购到，根据脱硫合同，新密电厂二期的设计含硫量为 0.62%，但市场上的原煤含硫量已经接近设计值甚至更高；如果原煤发热量较低会造成燃煤量增加，烟气中含硫总量会超出设计标准。因此原煤采购时要考虑锅炉燃烧时硫的总质量，而不是简单的百分比含量。（四） 、掺配的意义和注意事项原煤掺配除保证锅炉安全稳定经济的燃烧外，最大的经济价值在于它可以使掺配后的原煤的发热量高于掺配前原煤的热值的加权平
12、均，这是每个电厂都5要求原煤掺配的主要原因。但是，挥发份的掺配需要特别引起注意，不能简单的将高挥发份的原煤和挥发份很低的原煤简单掺配，这样会造成燃烧特别不均，燃烬率还会小于没掺配前挥发份很低的原煤（主要是挥发份高的原煤出现抢风现象） ，这也是下一步考虑分煤仓上煤的根本原因。（五） 、在上述问题得到答案后，根据挥发份、灰分、硫含量等确定掺配煤方案比较合适。三、 新密电厂二期燃煤的掺配地点分析：新密电厂二期输煤系统采用火车翻车机和汽车卸煤沟两种来煤接卸方式，煤场由于受场地限制，采用了两台斗轮机串联布置的条形煤场方案，同时设置了三个筒仓作为储煤设施，现将相应设施作一简单论述，以便找出最佳掺配方案。6
13、.62m5.7m2.2m1.4m5.2m1、火车翻车机下储煤斗：新密电厂二期采用两台单翻作为火车卸煤设施，每个翻车机下配备两个煤斗，每个煤斗容积为 89 立方米，两个煤斗为 178 立方米，可储两节车的原煤，从储量上看仅能作为翻卸时的短暂缓冲，不能作为掺配场所。62.9m8m7m煤沟长为 90m2、汽车卸煤沟：新密电厂二期汽车卸煤沟有效长度为 90 米，每侧可同时满足12 辆车同时卸煤，煤沟容积为 3402 立方米，可存煤约 3000 吨，可以作为掺配场所。3、煤场：煤场在斗轮机基础两侧各留 3 米作为防汛安全距离和推煤机行走通道，煤堆外侧各留 5 米作为防汛安全距离，实际每侧宽度 44 米；
14、长度方向最大可用为 315 米，在煤场南段预留 35 米作为争议煤堆放区，长度实际最大可用 280 米，按照设计堆高 14 米，倾角 55 考虑，每侧最大可用容积 133280 立方米，按照7原煤密度 0.95 吨/立方米计算，每侧可存原煤 126616 吨，煤场共计存煤 253232吨。按照有效系数 0.9 计算，存煤约 22.8 万吨。18m9.1m7.5m21.6m8m 9.7m4、筒仓：新密电厂二期设置了三个筒仓，每个筒仓容积为 6824.3 立方米，有效容积 6824.30.95=6483.1 立方米。按照原煤的密度 0.95 吨/ 立方米计算，每个原煤仓有效存煤 6159 吨；三个
15、筒仓可存原煤 1.8 万吨。80.872m10.5m8m4m4.3m9.2m5、煤仓：新密电厂二期每台炉配置六个原煤仓，每个原煤仓容积 1048.5 立方米，按照有效容积 1048.50.8=838.8 立方米、原煤的密度 0.95 吨/ 立方米计算考虑，每个原煤仓可存煤 797 吨；两台炉合计存煤 9564 吨。综上所述，可作为掺配使用的地点为汽车卸煤沟、煤场、筒仓和原煤仓，由于原煤仓和磨煤机直联，考虑到锅炉燃烧工况，原煤仓作为掺配场所和锅炉负荷直接相关，因此，只能作为优化燃烧工况和提高燃烧效率使用；但大部分的掺配煤工作要在原煤仓前完成。由于新密电厂二期每天消耗原煤约 1.8 万吨，在正常工
16、况下一般煤沟存煤为 1500 吨，煤场由于要按照掺配方案分类堆放，实际存煤可能在 18 万吨左右（剔除争议煤堆放区、不同煤堆之间的间隔） ，筒仓存煤作为上煤时的掺配，存煤约 1.8 万吨。故煤场煤、火车来煤、汽车煤经过简单的掺配上至不同的筒仓，通过三个筒仓的取煤进行更细的掺配。但在春节或者极端天气的情况下，一旦9来煤中断时间较长，原煤掺配就有可能受到影响或者无法进行，毕竟我们的煤场存煤只能保证 10 天的燃煤量。注意：不能简单的将挥发份高的和挥发份低的简单掺配，整个掺配煤工作应以最大限度的保证新密电厂二期的锅炉燃烧效率为前提。四、 新密电厂二期锅炉燃烧系统简介：新密电厂二期采用上海锅炉厂生产的
17、超超临界塔式四角切圆锅炉，锅炉边长 21.48 米，每个角有 12 个燃烧器，分为两大组，两大组燃烧器上下间隔为3.6 米；每大组燃烧器分为三个小组（每个小组两个燃烧器上下间隔为 1.3 米，对应一台磨煤机） ，小组之间上下间隔为 1.8 米。从下向上依次对应A、B、 C、D 、E、F 磨煤机。因此，从燃烧的热量分布来看，A 燃烧器处于最下部，下部无热源支撑，如果采用低挥发份的原煤，会存在燃烧不充分就落到捞渣机里的现象，B 燃烧器由于新密电厂二期对燃油系统进行了改造，在启动时为了节约燃油和能及时投油助燃，因此 B 磨煤机也应对应挥发份相对较高的原煤，F 燃烧器处于锅炉最上方，如果采用挥发份较低
18、的原煤，也可能会出现燃烧不完全就随风带出锅炉或者热源上移引起过热器温度偏高等现象，因此，F 磨煤机也建议采用挥发份相对较高的原煤；同时，挥发分高，燃烧速度快，10也有利于 C、D、E 燃烧器的燃烬，避免原煤燃烧时的抢风现象出现；同时，按照掺配后两种煤质控制，也保证了燃料专业的掺配工作不至于过于繁琐，有实际操作性。相同锅炉对比：新密电厂二期锅炉和徐州华润锅炉基本相同，根据徐州华润的燃烧经验，在燃烧接近设计发热量原煤的情况下，A 磨煤机基本停运，五台磨可以保证带满负荷，因此，新密电厂二期也有可能五台磨带满，考虑到再热器汽温，新密电厂二期停运 A 磨的可能性很大；同时我为减少飞灰含碳量，提高燃烬度，
19、 F 磨煤机应燃烧挥发份较大的原煤，这和前面的结论是吻合的。序号 徐州彭城三期 新密二期1 设计煤种 校核煤种 设计煤种 校核煤种 1 校核煤种 2Mad 0.8 1.43 0.80 0.96 0.77Vdaf 35 25 13.90 10.51 17.27Aar 30.40 29.23 27.10 25.20 28.95Qnet,ar 20966 21736 21586 21853 212145008 5192 5156 5220 5067DT 1250 1300 1500 1500 1500ST 1300 1350 1500 1500 1500FT 1400 1450 1500 1500
20、1500制粉 中速磨煤机正压直吹式制粉系统，配置6 台中速磨，BMCR 工况下5 台运行，1 台备用双进双出钢球磨直吹制粉系统，每台炉配备 6 台双进双出钢球磨煤机断面：宽深高：214802148071216mm断面宽深高：214802148073365mm容积：28729 m3 容积：29721 m3有效辐射受热面积：12154 m3有效辐射受热面积：12338 m3上排燃烧器一次风中心到屏底距离：22.27m上排燃烧器一次风中心到屏底距离：24.438m出口烟气温度：995 出口烟气温度：1003炉膛最下排燃烧器喷口中心距冷灰斗转角：5.111m最下排燃烧器喷口中心距冷灰斗转角：5.609m炉顶管 111.275m 111.150m
