1、热电厂3220T/H锅炉燃用劣质煤改造方案及经济性分析摘 要：本文对220T/h煤粉炉燃用劣质煤改造可行性进行了理论分析及设计，并分析了改造经济性，最终提出几点改造及运行过程中应该注意问题。关键词：劣质煤 燃烧器 防结渣 二次风速 一次风速 0 序言 某热电厂于1986年开工建设，共分两期，总装机容量17.5万千瓦。其中二期为3台220t/h煤粉炉，设计煤种5680 Kcal/kg优质原煤，多年来随原煤价格连续走高，发电成本居高不下，为落实分企业精煤战略，降低发电成本，热电厂二期3台220t/h煤粉炉准备燃用劣质煤（发烧量3500-4000Kcal/kg）。依据现有设备情况，热电厂组织技术人员2、充足讨论，并咨询相关设计单位，并借鉴其它电厂经验。为确保锅炉燃用劣质煤要求，需对锅炉燃烧器及其它隶属设备进行对应改造。本文对此项改造进行了理论分析及实践指导。1 原锅炉技术参数某热电厂220t/h锅炉系哈尔滨锅炉厂生产制造HG2209.8YM10型烟煤锅炉，配50MW汽轮机组。针对燃用设计煤种含有较高挥发份和较高热值，采取了较大炉膛截面尺寸(炉膛宽度为7570mm；深度为7570mm)，假想切园直径为800mm。采取中间储藏式制粉粉系统。燃烧设备为四角部署，切向燃烧，直流燃烧器，风粉气流从炉膛四角喷入，喷口中心线和炉膛中心形成假想切圆，每角燃烧器共部署5层喷口，包含2层一次风喷口，3层二次风喷3、口。2 影响燃烧器设计原因分析及标准2. 1 燃烧器设计原因分析原设计煤种含有较高挥发份和较高热值，其着火和燃尽特征良好。现更换煤种挥发分较高，但灰分也很高、发烧量低，所以，预防喷嘴结焦和烧损是燃烧器设计必需考虑关键内容。现煤种灰份高，其结焦特征是很强。必需对预防结焦给足够重视。较大炉膛宽深比易造成气流偏斜，设计燃烧器时必需采取降低炉膛出口烟温偏差和预防炉膛结焦方法。2. 2燃烧器设计标准燃烧器结构设计应以尽可能降低对原设备改造为标准。参数选择应考虑到劣质煤灰分特点，增加对燃烧影响、预防结焦、低污染和低负荷稳定运行特点。3 燃烧器参数选择3. 1 一次风速选择一次风速选为23 m/s。根据设计4、燃料燃烧特征一次风速能够选更高，以强化一、二次风混合。考虑到雨季燃料水分增大，势必造成磨煤机通风量增大使一次风速增加。一次风速选择过高将影响锅炉燃烧稳定性。3. 2 二次风速选择二次风速选为46m/s，按现有炉膛断面二次风速能够选低部分，不过二次风速选择一样须考虑煤质改变影响，锅炉总空气量是不变，一次风量增加肯定使二次风速下降。为确保一、二次风混合不致过差，二次风速不能选择太低。3. 3 二次风分配一次风是分散部署，为确保前期燃烧必需为一次风喷嘴设周界风，立即提供周界风有利燃尽，选择适宜二次风风层厚度，能有效地预防结焦发生，周界风占二次风15%。足够下二次风可起到托粉、降低炉渣含碳量作用，下二5、次风喷口增加面积10%。3. 4 假想切圆直径和二次风反切角度选择为降低改动工作量，风箱中心线在炉内形成假想切圆直径仍为800mm，仅经过改变各喷嘴角度来控制气流旋转程度。一次风中心线假想切圆直径不变，但一次风浓侧（向火侧）向上游反切10。三层二次风中心线假想切圆直径不变。第二层及第三层二次风下半个喷口中心线向下游切20。这也是预防结焦及减轻两侧气温偏差关键原因。4 燃烧器部署燃烧器二次风喷嘴基础部署方法不变。两层一次风中心线标高不变，一次风为水平浓淡煤粉燃烧器，煤粉燃烧器为分散部署并配有周界风。上两层二次风分上下两部分，下部为刚性偏置二次风。燃烧器部署见图1：改造前喷口部署图改造后喷口部署图6、1燃烧器部署示意图将全部八台一次风改为对置丘体煤粉分离装置 + 水平浓淡WR煤粉燃烧器。部署于风箱内对置丘体煤粉浓缩器利用机翼叶栅及浓侧对置丘体惯性分离作用将煤粉气流分为浓淡两股。煤粉分离器结构示意图见图2。浓相在向火侧 ，淡相在背火侧，向火侧气流向上游反切10。煤粉喷嘴中间设置WR钝体，浓一次风喷嘴向火侧设计为WR齿型扰流结构喷嘴。在煤粉喷嘴四面周界风是均匀分布。对置丘体煤粉浓缩器对其入口段煤粉管道无特殊要求，可确保浓煤粉在上游，不会出现原有用煤粉管道分离所造成一些喷嘴浓煤粉在下游现象，或用隔板强行导向所造成四角阻力不一样现象。对置丘体煤粉浓缩器可将7580%以上煤粉分离至浓侧，20%左右煤7、粉在淡侧，同时确保两侧浓淡风比在适宜设计要求范围之内，以真正实现浓淡分离技术要求，即满足浓淡两侧煤粉浓度之比为比3：1。一次风喷嘴上割有多条膨胀缝，煤粉喷嘴和周界风喷嘴之间用多条拉筋相连。这种结构不仅能够减小热应力，而且能够预防产生过大热态喷口产生变形。一次风室、水平浓淡煤粉燃烧器、和对置丘体煤粉分离器结构示意见图2。在下二次风喷嘴有一切口，使一部分二次风冲向下水冷壁以预防喷嘴下堆焦，其较低风温也起到了防焦作用。上两层二次风下部偏置二次风向下游切20，预防炉膛及高温腐蚀结焦。油枪和点火器还部署在下二次风喷嘴内。5燃烧系统性能确保方法5.1 提升煤种适应能力5.1.1 采取对置丘体煤粉分离器 +8、 水平浓淡WR燃烧器对置丘体煤粉分离器将70%以上煤粉分离至浓侧，降低了着火所需热量。即使在低负荷，浓相煤粉浓度也高于常规燃烧器正常煤粉浓度，确保不投油稳定燃烧。对水平浓淡燃烧器，钝体形成热烟气回流和齿形边造成一次风和热烟气间强烈热交换使一次风快速被加热着火，温度急剧升高，挥发份析出量大增。80%以上煤粉在浓相使一次风率降低。这两个条件使着火条件大大改善。淡煤粉气流逐步混入着火气流确保前期燃烧所需空气量，能够得到相当高燃烧效率。5.1.2 一次风内设竖直WR钝体，喷嘴四面设齿型边WR钝体形成热烟气回流和齿型边造成一次风和热烟气间强烈热交换使风粉混合物温度急剧升高，挥发份析出量增大，降低了着火温9、度，加紧了火焰传输速度。5.2预防结焦方法5.2.1采取水平浓淡燃烧器使浓相在向火侧 ，淡相在背火侧以避免煤粉贴墙，预防结焦。5.2.2部分刚性偏置二次风切壁设计减小了一次风冲击可避免火焰冲墙预防结焦。5.2.3 下二次风喷嘴有一切口，使一部分二次风冲向下水冷壁以预防喷嘴上下堆焦。上述方法同时也可起到预防结焦及高温腐蚀作用。 5.3 减小炉膛出口烟温偏差方法浓一次风气流向上游反切10以减小假想切圆直径，减弱炉内气流旋转程度。6改造后所达成目标6.1 在锅炉运行满负荷工况，能够燃用发烧量在35004000kcal/kg劣质煤，确保稳定燃烧。6.2 最少确保锅炉在70%负荷不投油稳定燃烧。6.3 10、确保锅炉长久运行后，水冷壁及燃烧器不结焦、不腐蚀。6.4 燃烧器有良好调整性。6.5 燃烧器改造后能长久、安全、稳定运行。7经济效益分析将原设计燃用发烧量5680kcal/kg、灰份23.01%优质原煤改造为燃用发烧量3500-4000kcal/kg、灰份45%劣质煤。现三台锅炉改造后已全部投入运行，设备运行稳定，达成了改造目标。现在，热电厂三台220t/h煤粉炉燃煤为某选煤厂和南选洗中煤，发烧量为4000kcal/kg左右。改造后每十二个月可节省5000kcal/kg左右优质原煤50.8万吨，整年估计燃用劣质煤63.3万吨，改造后经济效益显著，现将改造前后效益分析以下：7.1 以分企业原有煤11、炭价格标准计算动力煤价格：47015000kcal/kg 价格0.0632元/兆卡（不含税） 39014000kcal/kg 价格0.0444元/兆卡（不含税） 改造前使用原煤发烧量4900 kcal/kg左右，整年耗量50.8万吨，则整年用煤成本支出：0.0632490050.8万吨15731.744万元改造后使用原煤发烧量3500-4000 kcal/kg左右，整年耗量63.3万吨，则整年用煤成本支出：0.0444400063.3万吨11242.08万元整年降低原煤成本支出15731.74411242.084489.664万元7.2 以分企业最新煤炭价格计算混煤（发烧量47015100千卡12、/千克）价格608.55元/吨（不含税）洗混煤（发烧量35004000千卡/千克）价格305.98元/吨（不含税）改造前原煤成本支出608.5550.8万吨30914.34万元改造后原煤成本支出305.9863.3万吨19368.534万元整年降低原煤成本支出30914.3419368.53411545.806万元7.3从以上分析得出：按集团企业原煤炭价格标准，改造后整年节省4489.664万元。按集团企业最新煤炭价格标准，改造后整年节省11545.806万元。以上效益分析不含节省50.8万吨原煤入洗利润6600万元。8几点应注意问题8.1制粉系统存在问题因劣质原煤中石块、矸石较多，使原煤硬度13、增大，而且耗煤量升高，所以造成制粉系统出力不足，可能不能满足锅炉负荷需求，煤粉细度将升高。较粗煤粉对燃烧很不利（燃用劣质煤后，细度应低于设计值，即越细越好，认为以20%25%为宜）。同时大颗粒煤粉对尾部受热面磨损将大幅度上升。提议方法：因现在情况，增加或改造球磨机等设备不太现实，只能从运行调整及原煤入手。8.1.1原煤方面：采取方法尽最大可能降低原煤中石头、矸石等含量，如无法清除也应尽可能减小其粒度。8.1.2运行方面：需确保球磨机衬板完好、及钢球质量、数量。提议使用优质钢球，确保磨内钢球充足（球磨机空载电流应达成45A）。同时合理调整粗粉分离器挡板，并依据实际运行工况调整通风量，使磨煤出力及14、煤粉细度达成最好结合点，即尽可能提升出力，同时确保细度要求。8.2排灰、渣方面问题因燃用劣质煤后，在相同负荷下，灰、渣量大幅度增加，灰量增加尤为显著，可达成2.2倍以上。现在除灰系统已进行扩容改造，此问题已得四处理，但应注意加强检修维护，确保设备稳定运行。8.3锅炉燃用劣质煤后，尾部受热面磨损问题燃用劣质煤后，飞灰大幅度增加，而飞灰依次经过屏过、一级、二级对流过热器，二级、一级省煤器等受热面，致使受热面磨损加剧，同时因增加一、二次风速及风量，尾部烟气流速升高，而磨损量和流速三次方成正比，所以，综合磨损量将以几何方法增加，以现在二期锅炉磨损量看， 5#、6#炉磨损已相当严重，7#炉一省磨损也较严15、重。（只更换6#炉二级过热器40组）。现虽经过铺设防磨瓦、补焊等方法，但也只能维持现实状况，情况不容乐观，运行中也数次发生爆管等事故，如深入加剧磨损，情况将深入恶化，事故率将大幅度上升，最终如受热面大面积磨损将无法进行处理。此项也是燃用劣质煤后最应引发重视问题。现在应采取方法：从现在看，现能采取方法只能是在过热器、省煤器等易磨损部位大量铺设防磨瓦，以减轻磨损。但铺设防磨瓦因中间等部位无法进行，则变形等处受热面管道得不到保护，所以必需同时对过热器、省煤器进行整形，尽可能确保管束整齐排列（此项工作车间已经进行）。如方法不到位发生大面积磨损，后果将相当严重，只能进行过热器、省煤器等更换，但此项资金投16、入巨大，而且我厂无检修能力进行更换。8.4其它应注意问题（1）因燃用劣质煤后，火焰中心上移，尾部各烟温及排烟温度将不一样程度地上升，现在烟温及排烟温度最高上升10，如长久运行，可能升高更多。所以随各金属壁温升高，可能发生超温爆管。从现在数据显示，此项问题虽不突出，但应引发重视。（2）制粉系统等磨损问题因燃用劣质煤后，制粉管道、一次风管、弯头等磨损将很严重，尤其对排粉机磨损将深入加剧，现在7#炉排粉机叶轮更换周期为十二个月，燃用劣质煤后，更换周期可能深入缩短。（7#炉排粉机磨损问题现在已十分突出）提议采取方法：对制粉系统和一次风管、弯头等加大投入，大修期间对已磨损应尽可能挖补，并对局部严重给予更17、换。排粉机采取防磨方法。（3）电除尘功率及安全运行如燃用劣质煤后，电除尘负荷增加一倍，所以电除尘安全运行至关关键，如电除尘出现故障，则大量飞灰将进入引风机后从烟囱排出，引风机出力将可能无法满足排风需求，而且对引风机叶片磨损将很严重，可能造成风机故障。（4）燃料上煤可能出现困难因劣质煤中石头、杂物较多，可能造成上煤难度增大。同时因燃煤量升高，输煤系统负荷增加，压力将深入加大。（5）7#炉捞渣机，碎渣机应作为检修关键，因燃用劣质煤后灰渣硬度可能增大，渣量增多，捞、碎渣机工况将可能恶化（5#6#炉碎渣机应问题不大），如发生该设备故障将影响锅炉运行。（6）锅炉和热工配合做好各风门挡板调校，确保实际开度和指示相同，并确保灵活好用，方便运行调整燃烧。关键为各二次风档板。运行中应注意合适增大上、下二次风量及增加一次风速。9 结束语热电厂3台220t/h煤粉炉改造，经过近4个月运行，能够达成设计燃用35004000千卡/千克劣质煤要求，而且锅炉在最低70%负荷时不投油并能确保稳定燃烧。同时锅炉长久运行后，水冷壁及燃烧器无结焦、腐蚀，燃烧器长久、安全、稳定运行。改造后，按集团企业最新煤炭价格标准，热电厂仅此项改造整年就节省支出11545.806万元。经过此项改造，发明了良好经济效益和社会效益。为矿区节能减排做出了较大贡献。而且为中国、外同类型电厂提供了良好借鉴经验。