600MW锅炉经济煤种掺烧模型的优化

发布时间: 2019-11-18   来源:中国电力网  作者:李文华

1概述

通过分析和探讨,影响锅炉掺烧能力的主要因素有:接带负荷能力、给水自动控制、RB工况事故处理和环保的影响,基于以上问题,我们进行一系列的改造和优化,为提高经济煤种掺烧率奠定基础,经济煤种实现100%掺烧成为了可能。

2经济煤种掺烧情况介绍

2.1设备概况

锅炉型号:SG1913/25.40-M951,是超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉,单炉膛、一次中间再热、采用四角切圆燃烧方式、平衡通风、固态排渣、全钢架悬吊结构∏型、露天布置。设计煤种:神府煤,校核煤种:晋北煤。制粉系统采用HP1003型中速磨冷一次风机正压直吹式,每台炉配六台磨煤机,与六层24个燃烧器相匹配,五台磨可带锅炉BMCR负荷。每台炉还配有三层共12支油枪,作为等离子点火的备用或其它紧急情况下的投用,锅炉每支油枪设计为0.8吨/小时,主要用于锅炉稳燃。

2.2经济煤种掺烧情况介绍

2.2.1经济煤种范畴

入厂煤中符合下述一项条件的即为经济煤:

——低热值煤,收到基低位发热量(Qnet,ar)≤4000kcal/kg;

——高硫煤,收到基全硫(St,ar)≥1.0%

2.2.2锅炉燃用煤种情况

公司锅炉的设计设计煤种:神府煤,校核煤种:晋北煤,近年以来燃用的主力煤种有神混、伊泰、平煤、石炭和印尼煤。公司燃用的低热值煤主要从印尼进口,通常称作印尼煤,高硫煤主要是平煤。

 

公司燃用煤种情况一览表

煤种

全水Mt

灰份Aar

挥发份Vad

硫St,ar

灰熔点

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

 

从上表数据来看,经济煤种(印尼煤和高硫煤)与常规燃用煤种相比有以下特点:

印尼煤的特点:

A、具有发热量偏低(发热量在3500 kcal/kg左右);

B、灰分和硫份明显偏低。

高硫煤的特点:

一般都是高灰煤,硫份明显偏高(一般在1.0~1.7),远远超出锅炉正常燃煤标准。

2.3经济煤种掺烧情况

2017年公司实现掺烧印尼煤37万吨,高硫煤68.9万吨,掺烧率为34.5%;2018年公司实现掺烧印尼煤62.1万吨,高硫煤73.2万吨,掺烧率为44.1%。

3 影响锅炉掺烧的因素:

3.1锅炉接带负荷能力

印尼煤发热量偏低,加入过多的印尼煤,导致进入锅炉的燃料发热量降低,磨煤机和给煤机出力达到最大后,无法满足锅炉接带负荷的要求。

3.2给水自动控制的影响

三期锅炉的设计煤种热值为:5300Cal/Kg,对应给水控制器“O”值为1,正常情况下给水控制器“O”调节范围在0.8~1.2,如果掺烧3台及以上的印尼煤,由于燃煤加权热值降低,给水控制器“O”值降低至0.8以下进入自动控制死区,机组的给水控制器及CCS无法正常工作。

3.3 RB工况事故处理

发生重要辅机跳闸后,机组RB动作,保留三台磨煤机运行,煤的热值过低,造成事故处理失败,可能导致机组跳闸或更严重事故。 锅炉每支油枪设计为0.8吨/小时,主要用于稳燃,RB动作后虽投了油枪,增加燃料量非常有限,存在一定的安全风险。

3.4环保的影响

镇江市经信委发文《关于做好重点燃煤企业燃煤品质控制的通知》要求:全市重点燃煤企业必须严控燃煤品质,含硫率低于0.7%,灰分低于15%;江苏省环保厅要求:脱硫入口二氧化硫浓度<=1800ppm,各项环保排放指标必须达到超低排放标准。

4经济煤种掺烧模型的优化

4.1掺烧要素

燃煤发热量、挥发份、硫分、水分、灰分,灰熔点、流动性、可磨性是配煤的约束条件。掺配煤核心三要素是挥发份、发热量和硫分。挥发分影响锅炉燃烧稳定性,是掺烧首先考虑第一要素,发热量影响锅炉带负荷能力,硫分影响环保指标。满足三要素的前提下,考虑入炉煤灰份、灰熔点,以减少对受热面的磨损和炉内结焦现象。根据机组锅炉和脱硫设备配置及国家环保排放要求,一般控制入炉加权煤质如下:低位发热量热值4800—5200Kcal/Kg,收到基硫份0.4—0.7%,收到基灰份15—20%。

  1. 、配比约束条件:

X 1 + X 2 + …… + X n = 1

说明: X 1 , X 2 , ……, X n :各种煤所占入炉煤总量的比例。

Q net,ar :各种煤的收到基低位发热量。

V daf :代表干燥无灰基挥发分。

S t,ar :代表收到基全硫

  1. 、挥发份约束条件:

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

  1. 、发热量约束条件:

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

满足RB和机组接带负荷的需要,加仓时充分考虑RB动作后保留磨煤机的发热量情况,以满足事故处理需要。

  1. 、硫分约束条件:

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

4.2给水控制器逻辑修改

热工人员通过修改逻辑,将TPID.OUT及其上、下游功能块的上下限均放开至0.6~1.2,中间点温度修正TPID输出量程修改为0.6~1.2(原始0.8~1.2),保证控制系统有充足的调节裕量。

4.3油枪的改造

在事故情况RB动作时,所剩余的三台磨煤机可能会有一台低热值印尼煤的情况,对于锅炉稳定工况不利,结合现有情况,对锅炉油枪进行了改造。综合考虑启、停阶段用锅炉燃油用量,保持AB、CD层油枪不变,更换了EF层四角油枪雾化片(见附图),将EF层油枪流量由0.8t/h提高至2.5t/h,增加6.8吨燃油,相当于增加约14吨燃煤,确保事故处理的成功。

4.4环保的控制

我们利用印尼煤硫份低的特点掺烧高硫煤,控制入炉煤加权硫分不超限(小于0.7%),满足政府环保要求。制定掺烧方案,合理掺烧印尼煤和高硫煤,控制入炉煤加权硫份不超限。

4.5掺烧模型的优化

1年以前经济煤种掺烧以模型Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ为主,一般为印尼煤*2+高硫*2+其它优质煤*2,或者印尼煤*2+高硫*1+其它优质煤*3,印尼煤掺烧始终无法突破两台。我们提出了大胆的想法,将印尼煤台数提高至3-4台。

 

掺烧模型

经济煤种

其它优质煤

备   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

需考虑加权硫份是否满足要求

模型 Ⅳ

3

2

1

模型 Ⅴ

4

2

0

需考虑加权发热量是否满足要求

模型 Ⅵ

3

3

0

需考虑加权硫份是否满足要求

4.5.1采用印尼煤*3+高硫*2+其它优质煤*1模型基本上可以满足任何工况,需要停运磨煤机时优先停运优质煤;

4.5.2预计近期机组负荷不高可以采用印尼煤*4+高硫*2模型加仓,实现经济煤种100%掺烧;每日夜班负荷较低,可以在中班加仓时按此模型加仓,夜班加仓时更改,尽力提高经济煤种掺烧量。

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,可以采用印尼煤*3+高硫*3模型加仓,实现经济煤种100%掺烧。

4.6入炉煤加权参数控制表

 

机组

A

B

C

D

E

F

加权

煤种      负荷

印煤

印尼

高硫

高硫

印尼

印尼

589.57

数量

50

50

50

50

50

50

300

热值

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

机组

A

B

C

D

E

F

加权

煤种      负荷

印尼

神混

高硫

高硫

印尼

印尼

631.00

数量

50

50

50

50

50

50

300

热值

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

通过对入炉煤种的控制,实现入炉煤加权参数全部在控制范围内,满足机组接带负荷和环保排放的要求,最大程度上提高经济煤种的掺烧率。

4.7 今年以来的掺烧情况

2019年1~6月份公司实现掺烧印尼煤55.1万吨,高硫煤35.5万吨,实现经济煤种掺烧率63.4% 。尤其是进口印尼煤掺烧率的大幅提高,有效降低了公司的燃料采购成本。

5结论

随着能源问题的日益严重,用好煤炭资源、发挥煤炭作用,对保障国家能源安全、实现可持续发展至关重要。今后较长一段时期火电仍是我国的主力电源,降低发电成本是火电的生存根本。优化锅炉经济煤种掺烧模型,彻底解决了锅炉掺烧能力的瓶颈,大幅提高了锅炉经济煤种掺烧率,尤其是突破印尼煤的掺烧极限,可以充分利用进口印尼煤价差大的优势,大幅降低煤炭采购成本,增加公司利润,增加公司在业内的竞争力。

参考文献:

[1] 《锅炉设备及运行》2010年姜锡伦、屈卫东

[2] 《江苏大区经济煤种掺配奖励细则(2018 年发布版)》

      关键词: 镇江发电

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