姚  伟2010年4月24日 西安火电厂配煤及锅炉选型技术西安热工研究院有限公司发电技术高级研修班配煤及锅炉选型技术第一节  掺烧的几个焦点问题  第二节  混煤参数对掺烧安全经济环保性的影响分析第三节  掺烧的技术经济指标 第四节  安全高效洁净的掺烧措施和手段第五节  锅炉选型第六节  我国百万机组设备及运行特点第七节  掺烧管理的几点建议第一节  掺烧的几个焦点问题电力工业的高速发展导致电煤供、需矛 盾突出，电厂难以足量购置理想煤种， 几乎都面临掺烧问题老矿资源枯竭，新煤田的开采，使电厂 必须掺烧或更换新的煤种采用掺烧措施解决锅炉运行中出现的如 结渣、SO2排放等问题降低燃料成本电厂燃煤选择面临的问题掺烧与电厂节能减排的关系 均匀煤质，使煤质尽量接近设计值、保证主 辅机在最佳状态运行，提高效率 降低炉内沾污、结渣趋势，降低排烟温度 提高火焰稳定性，减少助燃油量；降低飞灰 可燃物，提高锅炉燃烧效率 降低硫、NOx排放 采用掺烧方式，以便实施节能减排的运行方 式（如严重结渣煤掺不结渣煤，实施低氧燃 烧技术）国内各类型锅炉掺烧不同煤种的比例机组掺烧煤种的情况比例褐煤烟煤贫煤无烟煤褐煤锅炉烟煤锅炉贫煤锅炉无烟煤锅炉多；较多；一般爆炸爆炸灭火灭火爆炸爆炸焦点问题一.炉膛灭火 二.结渣、积灰、腐蚀 三.汽温不正常、超温爆管 四.制粉系统爆炸 五.锅炉出力不足 六.运行经济性差,设备寿命缩短 七.污染物排放量增加炉膛灭火掺烧了性能较差的煤 。 如在烟煤锅炉上，烟 煤混烧低挥发份煤种 （Vad20%）或到厂 煤灰分波动较大（Aad 35%）时，如果掺 混不均，很易造成锅 炉灭火。炉膛灭火挥发分原因ZJ电厂300MW机组设计无烟煤/贫煤各50% ，Vdaf：10%； 曾燃用一船无烟煤/烟煤(9/1)混煤（Vdaf： 9.5%），负荷在250MW以上出现3次灭火 和几次大幅度的炉膛负压波动； 无烟煤（Vdaf：7.6%左右）比例大, 煤种混 合不均匀。 灭火后, 给粉机入口处采集煤 粉的发热量为22 651 kJ /kg, 挥发分为7.61%  , 为纯无烟煤，明显低于设计值。炉膛灭火灰分原因LBB厂360MW机组，设计40%贫煤 +60%烟煤； 实际燃用煤由于灰分增加，导致燃烧 不稳，频繁出现灭火事故。平均煤 质Vdaf %Aar %Qnet,ar  MJ/kg灭火次 数 2005年22.1131.0719.795 设计煤17.2626.2721.60焦点问题一.炉膛灭火 二.结渣、积灰、腐蚀 三.汽温不正常、超温爆管 四.制粉系统爆炸 五.锅炉出力不足 六.运行经济性差,设备寿命缩短 七.污染物排放量增加结渣、积灰、腐蚀 混煤不均，周期性燃 用强结渣煤； 比例不当，强结渣煤 燃用量大； 掺烧方式不合理，局 部结渣严重； 不匹配的煤相混，结 渣性增强。结渣、积灰、腐蚀BL电厂600MW机组周期性燃用神木煤和大 同煤形成严重的炉膛结渣事故；锅炉受热面积灰、堵塞烟道结渣、积灰、腐蚀JG电厂大比例 燃用新疆准东 煤（高钠灰）TS电厂大 比例掺烧 神华煤结渣、积灰、腐蚀高钠灰形成的 碱金属腐蚀烟道堵塞形成 的磨损爆管JG电厂大比例（50以上）掺烧高 钠的新疆准东煤，出现碱金属腐蚀结渣、积灰、腐蚀HT电厂掺烧高硫煤（混煤St达1.5 以上）出现硫化物腐蚀爆管测点位置 单位A1-1A1-2B1-1B1-2后1-1后1-2后1-3 O2%0.350.460.410.241.480.360.28 COppm>5000>5000>5000>50002970>5000>5000 H2Sppm1893267714198324372 测点位置 单位A2-1A2-2B2-1B2-2后2-1后2-2后2-3 O2%0.160.210.270.195.200.340.23 COppm>5000>5000>5000>50002805>5000>5000 H2Sppm34432010216658173213焦点问题一.炉膛灭火 二.结渣、积灰、腐蚀 三.汽温不正常、超温爆管 四.制粉系统爆炸 五.锅炉出力不足 六.运行经济性差,设备寿命缩短 七.污染物排放量增加汽温不正常、超温爆管 燃烧中心和烟气特 性变化，汽温或减 温水投入量偏离设 计值； 掺烧方式不当时， 燃烧过于集中，受 热面局部超温爆管汽温不正常、超温爆管YK电厂600MW机 组掺烧褐煤再热 汽减温水量增加SJB电厂350MW机 组掺烧印尼煤燃 烧区水冷壁爆管焦点问题一.炉膛灭火 二.结渣、积灰、腐蚀 三.汽温不正常、超温爆管 四.制粉系统爆炸 五.锅炉出力不足 六.运行经济性差,设备寿命缩短 七.污染物排放量增加制粉系统爆炸 混煤不均； 燃烧混煤运 行参数选取 不合理爆爆制粉系统爆炸YK电厂600MW机组掺烧扎 煤干燥风温选取过高，石 子煤斗外喷火花。制粉系统爆炸CS电厂600MW机组贫煤锅炉燃烧烟煤 、贫煤和无烟煤的混煤，炉前掺混。 因掺混不均，2008年两台炉的双进双 出钢球磨均出现爆炸，燃烧器、容量 风门烧坏。同样问题在SH电厂300MW 机组烟煤掺烧中也曾出现，当准格尔 煤比例小于30%、神华煤大于70%时爆 炸危险性增加。某企业五个电厂12台机组掺烧极 易爆炸的神华煤七年内共发生22 次制粉系统爆炸事件，有的对设 备造成严重损坏，甚至导致机组 非停。该企业制粉系统有如下几 种型式：普通钢球磨的中储式乏 气送粉和热风送粉制粉系统、双 进双出钢球磨的直吹式制粉系统 、中速磨直吹式制粉系统，每一 种制粉系统均出现过爆炸现象， 其中钢球磨爆炸更为频繁一些。制粉系统爆炸焦点问题一.炉膛灭火 二.结渣、积灰、腐蚀 三.汽温不正常、超温爆管 四.制粉系统爆炸 五.锅炉出力不足 六.运行经济性差,设备寿命缩短 七.污染物排放量增加锅炉出力不足导致锅炉限制出力的很多问题与入炉煤质及其 变化有关： 易结渣煤为避免引起炉膛严重结渣，而被迫 限制出力； 同样因燃煤有结渣倾向而使过热器、再热器 管壁超温，从而限制出力； 锅炉辅机与煤质不适应，或因掺烧煤种而引 起燃烧系统输出热功率被迫降低； 因煤中含硫较高末采取措施致使空气预热器 发生堵灰腐蚀而影响锅炉出力锅炉出力不足制粉出力 掺烧低HGI煤，研磨出力不足 YC电厂350MW，设计HGI:55,实际煤HGI:38负荷  MWR75 %燃烧稳定性Cfh  %q4  %26015稳定，可正常吹灰184.230020稳定，可正常吹灰32.69.533022燃烧稳定。炉膛负压波动幅度2040Pa ，不需投油枪稳燃，除非有扰动（如吹 灰、调整风量）3613.235023炉膛燃烧稳定性较差，炉膛负压波动时 有增加，后拱2-3只燃烧器火检闪烁报警 ，投一只油枪明显好转。从安全角度讲 ，目前该负荷下宜投入一只油枪陪烧40.627.6锅炉出力不足制粉出力 掺烧高水分煤，干燥 出力不足 XH电厂330MW机组掺烧高水 分褐煤，磨煤机出力下 降，机组带负荷能力降 低。35.5t/h27.4t/h81.8 61.6 55 m3/h51 m3/h183.6233.9100%烟煤掺50%褐煤干燥能力制粉出力8321焦点问题一.炉膛灭火 二.结渣、积灰、腐蚀 三.汽温不正常、超温爆管 四.制粉系统爆炸 五.锅炉出力不足 六.运行经济性差,设备寿命缩短 七.污染物排放量增加运行经济性差、设备寿命缩短掺烧的运行经济性是锅炉效率、减温水量 及制粉系统等辅机电耗和设备寿命的综合结 果： 与混煤的着火稳燃特性、燃尽特性及水分 、灰分、发热量、可磨性、磨损等偏离设 计值的程度有关； 与掺混原煤煤质差异的大小有关. 掺混原煤的差异大，混煤后的燃烧效果可能较差 ，或者辅机电耗增加、设备寿命缩短等。如烟煤 掺低挥发分煤(无烟煤及贫煤)及高灰分煤，需提 高煤粉细度，这样就增加了制粉电耗等。运行经济性差、设备寿命缩短有时，热值差异也可导致也可能使燃烧效率下降项目单位低热 值煤高热 值煤Mt%15.02.1Aar%8.268.20Vdaf%31.24 33.91Qnet,arMJ/kg 22.52 29.60ST11801300JG电厂掺烧高热值烟煤效果运行经济性差、设备寿命缩短DZ电厂600MW机组，掺烧高硫煤磨煤 机磨辊磨损情况12磨磨辊（9214小时） 11磨磨辊（10303小时 ）16磨密封风管（9500小时） 12磨静环（18500小时）焦点问题一.炉膛灭火 二.结渣、积灰、腐蚀 三.汽温不正常、超温爆管 四.制粉系统爆炸 五.锅炉出力不足 六.运行经济性差,设备寿命缩短 七.污染物排放量增加污染物排放量增加污染物排放问题： SO2生成量的变化； NOx生成量的变化； 灰尘排放： 灰量增加 灰比电阻升高 水分或硫含量降低  SH电厂300MW机组 掺烧50%准格尔煤 （高铝灰），除尘 器效率下降，粉尘 排放量明显增加第二节混煤参数对安全经济环保性的影响分析一、安全性 二、经济性 三、污染物生成混煤参数对安全经济环保性的影响分析一、安全性1、燃烧稳定性 2、结渣、沾污混煤参数对安全经济环保性的影响分析1 燃烧稳定性基本煤质参数与不投油最低稳燃负荷的关系：1.煤的热值变化10（相对值），不投油最低负荷变化7 左右（相对值），尚未考虑对辅机的影响；2.挥发分对稳定性的影响较大：挥发分由37降至20，不 投油最低负荷增加40左右（相对值）；挥发分越低，其 值波动对不投油最 低负荷的影响越大，特别是挥发分小于 10，影响尤为明显。 例如Vdaf在10%时的 Dmin达70%，而Vdaf 下降至78%时， 按图可推算出Dmin 将上升至85%左右 ，已难保证正常的 负荷调整 2 结渣、沾污性基本煤质参数与结渣、沾污的关系：1.煤的发热量增加，炉内结渣倾向加重，这与发热 量增加可强化燃烧稳定性、提高燃烧经济性的结论 不一致；2.煤灰熔融特性（如ST）反映结渣的主要指标，是 煤质改变后必须取得的数据，以便得出正确预测。 对燃用ST为1350的煤出 现Su=2.5等级结渣的锅炉 ，由图可以推断燃用ST为 1250的煤时即可出现高 偏严重的结渣倾向。因此 ，国内一般规定的ST允许 降低的变化范围不得大于 8%的相对值是合理的二、经济性燃烧效率排烟温度汽温（减温水）混煤参数对安全经济环保性的影响分析碳未完全燃烧热损失基本煤质参数与碳未完全燃烧热损失的关系：1.煤的发热量和挥发分对碳未完全燃烧热损失均有 较大影响；2.高发热量时，热值波动对q4的影响要小一些；3.烟、褐煤区域（Vdaf大于25），挥发分的波动对 q4的影响较小；无烟煤区域，挥发分的影响十分明显。图示可用作实际电厂 了解煤质变化对燃烧 经济性影响的参考三、污染物生成1、NOx生成2、SO2生成混煤参数对安全经济环保性的影响分析1.1 NOx生成量与煤质的关系因素与NOx生成量的关系t值O/N5.15NZS1.68FC/V2.39进行了86个煤的试验。采用多元回归对主要参数进行 分析，并采用t值检验，舍弃t值小于1的因素，最终得 出的回归结果如下  NOx生成量820（O/N）0.534（NZS）0.314（FC/V）0.3051.2 NOx转换率与煤质的关系因素因素与与NN转化率的关系转化率的关系t t值值O/NO/N4.944.94NZSNZS-3.77-3.77FC/VFC/V2.322.32进行了86个煤的试验。采用多元回归对主要参数进行 分析，并采用t值检验，舍弃t值小于1的因素，最终得 出的回归结果如下  N转化率CR1.395（O/N）0.512（NZS）-0.706（FC/V）0.296 2.1 煤的自脱硫与钙硫摩尔比K Ks,self =s,self =0 0. .00571*00571*A Aar