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煤粉炉和CFB机组经济煤掺烧对策分析

2021-03-27国源电力神东电力集团公司赵焕庆

电力设备管理 2021年7期
关键词:制粉煤种热值

国源电力(神东电力)集团公司 赵焕庆

按照国神公司“一厂一策”的原则,找出各单位燃煤掺烧的瓶颈和制约因素,通过掺烧经济性测算、技术环保评估,提出了各发电单位燃煤掺烧总体思路:一是通过提高燃煤热值解决原煤总量限制问题;二是充分发挥CFB机组煤种适应广和低负荷稳燃能力强等优势,采取掺烧煤泥,煤矸石、城市污泥等措施,降低燃料成本;三是通过掺烧高岭土替代低钠煤解决燃用高碱煤锅炉结焦问题;四是煤粉炉掺烧高硫煤、煤泥和经济煤种等措施,降低燃料成本;五是煤电一体化单位统一协调产、供、销,做到“应烧尽烧、应销尽销”,采取燃用低热值煤种、高热值煤种外销等措施,实现煤电一体化单位整体效益最大化;六是根据设备系统技术改造情况制定掺烧目标,同时根据掺烧情况提出设备和系统改造思路,提升经济煤种掺烧比例,进一步降低燃料成本。

1 经济煤掺烧总体原则

经济煤掺烧按照统一标准、逐步推进、全方位实施的原则进行,综合三个方面、三个层面和三个要素,提出经济煤掺烧总体原则,简称经济煤掺烧“三个三”。

三个方面考量:不安全不掺烧、不环保不掺烧、无效益不掺烧;三个层面推进:公司提出和制定掺烧标准,公司燃煤掺烧工作组制定具体掺烧方案,基层单位具体落实;三个要素联动:人员、设施设备和资源要素联动,缺一不可、相互促进。一是公司分布区域广、机组类型多,充分发挥集约化优势,提供人员保障。二是CFB机组多、煤种适应性强,有晾晒场地,设施设备具备掺烧条件。三是掺烧资源富集,有智造资源,可对资源合理调配。

按照同类型、同状态、同标准的原则,逐厂定置掺烧目标,根据市场变化情况,分步骤实施。

2 经济煤掺烧重点工作措施

2.1 高热值煤种掺烧

标准化定制原则。通过提升燃煤热值解决燃煤总量限制问题,达到不限制发电和不限制供热的目的。国神公司某电厂由于政府限煤政策要控制入炉原煤总量。为不影响发电量,要根据锅炉运行情况和进煤价格情况调整进煤比例,提升燃煤热值。同时抓好节能降耗工作,降低发电煤耗。

2.2 煤泥掺烧

煤泥泛指煤粉含水形成的半固体物,是煤炭生产过程中的一种产品,根据品种的不同和形成机理的不同性质差别非常大,可利用性也有较大差别,其种类众多,用途广泛。

煤泥特性:粒度细、微粒含量多,尤其是小于200目的微粒约占70%~90%。持水性强,水分含量高。经圆盘真空过滤机脱水的煤泥含水一般在30%以上,折带式过滤机脱水的煤泥含水在26%~29%,压滤机脱水的煤泥含水在20%~24%;灰分含量高,发热量较低。按灰分及热值的高低可把煤泥分成三类:低灰煤泥灰分为20%~32%、热值为12.5~20MJ/kg,中灰煤泥灰分为30%~55%、热值为8.4~12.5MJ/kg,高灰煤泥灰分>55%、热值为3.5~6.3MJ/kg;黏性较大,由于煤泥中一般含有较多的黏土类矿物,加之水分含量较高,粒度组成细,所以大多数煤泥黏性大,还具有一定的流动性。

煤泥掺烧标准化定制原则:具备煤泥掺烧资源的CFB机组,完成煤泥系统改造的掺烧比例达到35%以上、未完成煤泥系统改造的掺烧比例达到25%以上,煤粉炉泥掺烧比例达到10%以上。掺烧煤泥时,应加强对输煤系统、制粉系统、燃烧系统、除灰系统、脱硫系统的运行维护,发现问题及时处理。提高检修质量,保证设备的可靠性。遇有停炉的检查机会,应检查受热面磨损情况,并结合灰分分析对磨损情况进行评定。加强对烟道积灰情况检查,发现问题及时处理。

2.3 煤矸石掺烧

标准化定制原则:从安全性、经济性来定制。掺烧煤矸石时要加强运行调整和设备巡视,尤其要针对锅炉冷渣器、链斗机、斗提机进行重点检查,确保锅炉设备系统安全稳定运行。

2.4 城市污泥掺烧

污水厂污泥性质主要包括物理性质、化学性质和卫生学指标等方面,污泥性质是选择污泥处理处置工艺的重要依据;标准化定制原则:按照政府要求进行掺烧,同时取得经济收益;污泥掺烧模式宜采用第三方建设运营模式(BOT),污泥的资源收集、转运处置、前期运作、设备设施投资建设等均由第三方负责,运维由第三方负责,该过程的各类风险由第三方承担。电厂方提供场地和掺烧入炉接口,按照规定边界条件接受污泥掺烧,最终产生的收益按照约定原则分配。

2.5 高硫煤掺烧

标准化定制原则:在有高硫煤资源区域,入炉煤硫份达到脱硫系统设计最大标准。掺烧高硫煤易出现炉膛结焦、冷灰斗排渣口堵焦、锅炉偏烧、脱硝入口NOx偏高、空预器差压偏高等问题,要通过燃烧优化调整确定最合理的掺烧方式和比例,并获得最佳掺配方式时的参数调整方案,有效指导运行操作和保证锅炉安全运行。

2.6 高岭土掺烧

标准化定制原则:全部燃用准东煤,不掺烧低钠煤。新疆准东地区五彩湾高碱煤准东煤属于高水分、中高挥发分、中等热值煤种,燃烧性能优异,极易着火、极易燃尽,但具有严重结渣和沾污倾向,完全燃用准东煤时锅炉结焦严重,可采用掺烧高岭土替代低钠煤来解决,大幅降低燃料成本。高岭土的配比一般在6~10%,同时要开展精细化掺配试验,确定机组各负荷段高岭土掺烧比例,降低高岭土用量,提升锅炉效率。

2.7 煤电区域和一体化

标准化定制原则:低热值煤种全部自用,高热值煤种外销;哈密区域。两厂两矿要根据煤矿产量情况和机组运行方式安排,分析掺烧比例的经济性,找出最佳掺烧比例,实现效益最大化;河曲区域。为避免在小区域范围内相互竞争、哄抬价格,安排两厂掺烧不同的经济煤种;煤电一体单位要根据煤矿产煤热值,在保证机组安全稳定运行前提下兼顾销售及燃煤供应,优先全部燃用低热值煤种自用,实现外销效益最大化。

3 经济煤掺烧重点工作要求

为进一步做好燃煤存储掺烧工作,做到科学存储掺烧、安全配煤掺烧,实现整体效益最大化,确保机组设备长期安全稳定经济运行,要认真落实以下重点工作要求。

3.1 煤场管理

要根据来煤煤质的不同特性,在指定区域合理、分类堆放,并建立煤场示意图和堆、存量台账,不同煤种需单独存放且界限分明;挥发分高、易自燃的煤种应设专储位置,堆放高度不宜过高,要边储边压实并留有倒垛位置,严格控制置换周期;加强煤场测温工作,明确测温周期、地点、深度等,做好记录。发现超温要采取降温措施,若自燃要及时清理压实,不宜用大量喷水方式灭火;结合场地和设备条件积极探索和利用新技术,尽可能降低泥煤外水分,减少热值损失。

3.2 输煤系统管理

视掺烧煤种选择阻燃皮带类型。按规定配备专用灭火器材,完善消防设施符合相关规程、规范要求;加强对煤中火种检查,上煤时要将原煤中携带的易燃易爆物清除,严防将隐燃煤上至系统;输煤皮带停运前要走空皮带,检查确定皮带、落煤筒无存煤。要及时将各输煤段皮带上及地面的煤粉清扫干净;每月至少进行一次消防水系统试验,检查水源可靠、水压符合要求、喷淋畅通,确保能正常投入使用;定期清扫电缆及桥架,明确责任人,清理易积粉的区域和死角并加强监督检查,防止发生自燃着火;在煤斗、粉仓、磨煤机内作业,进入前要把煤(粉)用空并清理干净,对入口和出口处要采取安全隔离措施,断开犁煤器等相关设备动力电源并挂警告牌,防止误上煤和其他物体落入斗内,造成人员伤害。

3.3 制粉系统管理

根据设备和掺配煤种的特性,明确磨煤机出、入口温度,粉仓温度,煤粉细度的控制范围及上下限值并严格执行,严密监视,防止爆炸、自燃、堵粉等事故;每班应进行严密性检查,防爆门、磨煤机一次风管、喷燃器入口、给煤机平台、磨煤机顶部等位置要重点检查,发现漏粉现象及时处理;加强防爆门的检查和管理工作,保证制粉系统防爆设备完好率达100%。防爆门薄铁板应符合设计要求,要保持完整、严密,及时清除门上的异物以免妨碍其动作;锅炉所燃用的煤粉细度都在爆炸危险区域内,尤其燃用高挥发分煤种,制粉系统在低出力运行、断煤或启、停过程中要高度重视巡视检查及运行调整。

完善磨组定期切换制度,合理分配各制粉系统的出力及运行、备用时间,维护制粉系统的良好运行状况和备用性能,保障机组适应电网调度要求;掺烧高挥发性煤种,应制定制粉系统突发故障停运的安全技术措施,防止存煤(粉)自燃;在制粉系统检修消缺,要消除存煤积粉爆炸隐患,落实防火防爆措施,确保作业人身安全;制粉系统的蒸汽消防应正常投用。燃用高挥发分煤种的,要完善惰化消防设施并保持系统完备、快速、有效。

3.4 燃烧系统管理

及时调整掺烧比例,锅炉出力要满足电网调度要求,避免扣罚电量。主蒸汽压力、温度等主要参数要压红线运行;应定期开展配煤掺烧对锅炉经济性的影响分析、评估,以指导、优化掺烧和调整工作,保证锅炉运行工况良好,不得长期出现受热面超温、结焦、腐蚀、严重积灰等现象,严防造成“四管”泄漏;应根据掺烧情况进行火焰检测装置的调整,确保火焰检测装置能正确反映炉内燃烧状况;高挥发分、低热值煤种着火点提前、燃烧迅速,要相应调整一次风速和二次风配风情况,经常检查燃烧器及附近区域,防止燃烧器烧损、水冷壁结焦、高温腐蚀。

低热值煤一般灰分较大,要加强对冷灰斗、捞渣机的检查,及时处理棚灰、堵焦,做好安全防护措施,确保人身安全;掺烧高灰分、高水分低热值煤种,旋转式空预器(脱硫GGH)蓄热元件易堵灰、沾污,应加强运行监视和吹灰工作,充分利用停机机会冲洗、清理;应根据掺烧经济煤种情况、锅炉燃烧调整特性的变化,优化热工自动调节品质,满足电网调度和“两个细则”要求。

3.5 环保设施管理

应关注掺烧后煤灰比电阻变化对除尘效率的影响。对灰分或水分较大煤种,应提高振打、电加热和输送系统出力,防止电除尘灰斗、除灰系统仓泵及输灰管道堵灰;掺烧高灰分煤应确保灰斗连续除灰装置运行正常,防止灰斗严重积灰,尤其是发生垮塌事故;严格控制入炉煤含硫量符合脱硫设施设计要求,确保稳定运行,达标排放。

3.6 运行管理

落实责任,结合实际,制定措施,细化管理,加强协调,监督考核。煤场、输煤、制粉、燃烧以及汽轮机、电气等各系统要密切配合,协同运行,确保配煤掺烧工作顺利开展;认真开展经济煤种燃烧试验工作,做好掺配煤种的日常工业分析、统计工作,了解煤种灰分中的主要成分,研究对机组安全运行、性能指标、环保排放等的影响,掌握运行规律,指导运行操作;燃用非设计煤种对锅炉效率等部分指标产生不利影响,要综合考虑煤种的热值、灰分、硫份等,以及电网调度负荷变化要求,确定掺烧方式、入炉煤质底线,分时上煤,以达到运行安全、发电经济、出力合格、排放达标。

燃用新煤种前须现场取样,在本厂化验分析并送权威检验机构进行煤质特性分析化验。通过掺烧试验确定最佳掺烧比例,形成配煤掺烧标准操作卡,指导运行操作调整,确保锅炉安全稳定运行;总结掺烧经验,修订运行规程和管理制度,完善煤炭接卸、堆放、掺配,输煤、制粉、燃烧调整以及消防等涵盖配煤掺烧全过程的操作规程和安全技术措施,做到掺烧工作规范化、标准化、制度化。加强对有关人员配煤掺烧技术培训,确保有序开展,持续降本增效;研究分析电煤市场的变化规律,积极开展商业储煤,防范经营风险。要结合煤种变化开展掺烧试验,有计划、有步骤、科学地进行设备技术改造工作,增加配煤机械、设施,提高系统和设备对配煤掺烧的适应能力,进一步挖潜增效。

2020年掺烧煤泥、煤矸石、城市污泥和高硫煤等253万吨,节约燃料成本约2.3亿元。国神公司继续以“提质增效、降本增效”为抓手,充分发挥公司煤电一体化,CFB机组煤种适应广和低负荷稳燃能力强等优势,积极推进配煤掺烧工作,在确保安全、环保、经济运行的前提下,节约燃料成本,不断提升市场竞争力,实现公司效益最大化目标。

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