锅炉经济性煤种掺烧技术研究.pdf
《锅炉经济性煤种掺烧技术研究.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《锅炉经济性煤种掺烧技术研究.pdf(7页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第 52 卷 第 10 期 Vol.52 No.10 2023 年 10 月 THERMAL POWER GENERATION Oct.2023 修 回 日 期:2023-06-22 基 金 项 目:国家重点研发计划项目(2020YFC1910000)Supported by:National Key Research and Development Program(2020YFC1910000)第一作者简介:张大兴(1978),工程师,主要研究方向为电厂生产管理,。DOI:10.19666/j.rlfd.202306386 锅炉经济性煤种掺烧技术研究 张大兴1,屠竞毅2,3,杨忠灿2,3,张
2、喜来2,3,刘家利2,3,张 欢2,3(1.国能(惠州)热电有限责任公司,广东 惠州 516082;2.西安热工研究院有限公司,陕西 西安 710054;3.陕西省燃煤电站锅炉环保工程技术研究中心,陕西 西安 710054)摘要为降低燃料采购成本,某电厂拟掺烧石炭 3500 和神混 4500 等低热值的经济性煤种。拟掺烧煤种的煤质特性偏离现燃用煤种,影响了锅炉运行的安全性、经济性和环保性。本文通过煤质化验分析、试验室试验、理论分析计算、现场制粉系统优化试验、经济煤掺烧试验和运行参数优化试验等方法,对锅炉经济性煤种掺烧技术进行了系统性研究。研究结果显示:石炭 3500 可磨度偏低,磨损特性严重,
3、与制粉系统及锅炉适应性差,且掺烧后机组综合供电成本上升;神混 4500 燃料特性与电厂主力煤种接近,大比例掺烧时锅炉运行性能良好,机组综合供电成本下降,经济效益显著;电厂可将神混 4500 确定为长期掺烧的经济性煤种。本研究可为有类似掺烧需求的电厂提供借鉴和参考。关键词锅炉;经济性煤种;煤质特性;掺烧试验;供电成本 引用本文格式张大兴,屠竞毅,杨忠灿,等.锅炉经济性煤种掺烧技术研究J.热力发电,2023,52(10):79-85.ZHANG Daxing,TU Jingyi,YANG Zhongcan,et al.Study on economical coal blending techno
4、logy for boilerJ.Thermal Power Generation,2023,52(10):79-85.Study on economical coal blending technology for boiler ZHANG Daxing1,TU Jingyi2,3,YANG Zhongcan2,3,ZHANG Xilai2,3,LIU Jiali2,3,ZHANG Huan2,3(1.Guoneng(Huizhou)Thermal Power Co.,Ltd.,Huizhou 516082,China;2.Xian Thermal Power Research Instit
5、ute Co.,Ltd.,Xian 710054,China;3.Shaanxi Engineering Research Center of Coal Fired Boiler Environmental Protection,Xian 710054,China)Abstract:In order to reduce the cost of fuel procurement,a power plant plans to burn economical coal with low calorific value,such as carbon 3500 and Shenhun 4500.The
6、quality characteristics of the coal to be blended deviate from the coal currently used,which affects the safety,economy and environmental protection of the boiler operation.Through coal quality analysis,laboratory test,theoretical analysis and calculation,on-site pulverizing system optimization test
7、,economic coal blending test and operation parameter optimization test,the technology of economic coal blending combustion of boiler is studiedsystematically.The research results show that the low grindability and serious wear characteristics of the carbon 3500 lead to its poor adaptability to the p
8、ulverizing system and the boiler,and the comprehensive power supply cost of the unit increases after blending combustion.The fuel characteristics of Shenhun 4500 are close to the main coal types of the power plant,the operation performance of large proportion of mixed burning boilers is good,the com
9、prehensive power supply cost of the unit is reduced,and the economic benefits are significant.It is suggested that the power plant can determine Shenhun 4500 as an economic coal for long-term combustion.This study can provide reference for power plants with similar demand for mixed combustion.Key wo
10、rds:boiler;economical coal;coal quality characteristics;mixed burning test;power supply cost 近年来,随着煤炭市场形势变化,煤价持续保持高位,电厂燃煤采购成本高,经营压力较大。某电厂 2 330 MW 机组锅炉是亚临界参数、自然循环、一次中间再热、单炉膛平衡通风、固态排80 2023 年 http:/ 渣、露天布置、全钢构架的 型汽包炉,锅炉型号为 WGZ1100/17.45-3。设计燃用神混煤,煤质数据见表 1。表 1 锅炉设计煤煤质数据 Tab.1 Design coal quality data
11、项目 数值 全水分 war(M)/%19.00 空气干燥基水分 wad(M)/%11.08 收到基灰分 war(A)/%8.12 干燥无灰基挥发分 wdaf(V)/%35.27 收到基碳分 war(C)/%58.54 收到基氢分 war(H)/%2.93 收到基氧分 war(O)/%10.01 收到基氮分 war(N)/%0.69 收到基硫分 war(S)/%0.71 哈氏可磨指数 HGI 61 收到基低位发热量 Qnet,ar/(kJ kg1)21 880 灰熔点 ST/1 150 实际燃煤结构以神混 5000 为主,掺烧部分石炭 4500、准混 4300 以控制炉内结渣。为降低燃煤采购运输
12、成本,拓宽燃煤采购范围,增加燃煤采购灵活性,电厂拟燃用部分经济煤种。由于拟燃用煤种的煤质特性偏离设计煤,与现燃用煤种偏差亦较大,实际燃用后锅炉运行状态可能会发生较大变化。大量电厂的实际经验表明,在改变入炉煤种后,锅炉运行可能会出现各种各样的问题,如负荷受 限1、结渣沾污加重2-3、飞灰含碳量偏高4、排烟温度升高5、汽温偏低6、壁温超限7、NOx生成量偏高8等,锅炉运行的安全性、经济性、环保性面临较大挑战。本文通过实验室试验、理论分析计算、制粉系统优化试验、经济煤掺烧试验和运行参数优化试验等方法,对锅炉掺烧经济性煤种技术进行了研究,研究成果可以为有类似掺烧需求的电厂提供借鉴和参考。1 常规化验分
13、析 锅炉实际燃用主力煤神混 5000 及拟掺烧煤种 神混 4500 和石炭 3500 的煤质数据见表 2。由表 2 可见,神混4500 水分、挥发分、硫分、灰熔点均与神混5000 相当,灰分偏高,热值偏低,燃烧特性应与主力煤相似。从灰熔点看,神混 4500 属易结渣煤种,大比例掺烧时相同负荷下入炉煤量增加,灰渣量增大,炉内结渣可能会增加。石炭3500 水分低,灰分大,热值显著下降,可磨度明显偏低,灰熔点高。掺烧时可不必考虑结渣问题,但需注意磨煤机出力下降、入炉煤量显著增大、高负荷无备用磨等不利影响。表 2 主力煤种和经济煤种煤质分析 Tab.2 Coal quality analysis of
14、 main coal and economic coal 项目 神混5000 神混4500 石炭3500 全水分 wt(M)/%18.80 18.60 6.00 空气干燥基水分 wad(M)/%10.47 9.22 2.44 收到基灰分 war(A)/%10.74 18.44 41.93 干燥无灰基挥发分 wdaf(V)/%36.94 36.58 40.25 收到基碳分 war(C)/%56.40 49.89 39.70 收到基氢分 war(H)/%3.39 3.22 2.93 收到基氧分 war(O)/%9.42 8.57 8.38 收到基氮分 war(N)/%0.82 0.81 0.77
15、收到基全硫 war(St)/%0.43 0.47 0.29 收到基低位发热量Qnet,ar/(MJ kg1)21.28 19.03 15.03 灰熔点 ST/1 150 1 150 1 500 哈氏可磨指数 HGI 65 63 55 2 煤质特性研究 为考察经济性煤种与锅炉各系统的适应性,本节对各煤种的燃烧特性进行研究。2.1 着火、燃尽及结渣特性 将煤粉细度 R90控制在 18%20%,在一维火焰炉上进行神混 5000、神混 4500 和石炭 3500 的燃尽和结渣试验,在着火炉上进行煤粉气流着火试验,测试 3 种煤的着火温度、燃尽率和结渣指数,其结果如图 1图 3 所示。图 1 着火温度
16、IT 测试结果 Fig.1 Ignition temperature test results 图 2 一维炉燃尽率 Bp测试结果 Fig.2 Burn down rate test results of one-dimensional furnace 第 10 期 张大兴 等 锅炉经济性煤种掺烧技术研究 81 http:/ 图 3 一维炉结渣指数 Sc测试结果 Fig.3 Slagging index test results of one-dimensional furnace 根据煤粉气流着火温度的测定方法(DL/T 14662015)9和煤粉燃烧结渣特性和燃尽率一维火焰炉测试方法(DL
17、/T 11062009)10,神混5000、神混 4500 和石炭 3500 的着火、燃尽、结渣等级见表 3。表 3 试验煤种着火、燃尽、结渣等级 Tab.3 Ignition,burnout and slagging grade of test coal 煤种 着火等级 燃尽等级 结渣等级 神混 5000 极易 极易 严重 神混 4500 极易 极易 严重 石炭 3500 易 极易 低 2.2 爆炸特性 根据 电站磨煤机及制粉系统选型导则(DL/T 4662017)11,煤粉的爆炸性按爆炸性指数 Kd进行分类,其是考虑燃料活性及燃料惰性综合影响的结果。经计算,神混 5000、神混 4500
18、和石炭 3500的爆炸性指数 Kd值分别为 2.6、2.1 和 1.2。根据判别标准,神混 5000 和神混 4500 都属于较易爆炸煤种,神混 4500 爆炸倾向低于神混 5000;石炭 3500为中等爆炸煤种。2.3 原煤流动性 利用原煤流动性指标表面水分 Mf可以对各煤种的流动性进行判别12,Mf计算公式为:ftadad100()/(100)MMMM (1)Mf对原煤流动性的判别标准为:fff8%8%12%12%MMM输煤正常可能出现原煤仓落煤管堵塞难以安全运行 经计算,神混 5000、神混 4500 和石炭 3500 的表面水分分别为 9.3%、10.3%和 3.6%。神混 5000和
19、神混 4500 煤表面水分为 8.0%12.0%,单烧可能出现原煤仓落煤管堵塞,神混 4500 煤表面水分相对更大,单烧堵塞落煤管的几率更高。2.4 沾污特性 利用沾污指数 f 可以对各煤种的沾污特性进行对比分析13,f 的计算公式为:2Na O/fB Aw (2)式中:B/A 为碱酸比。f 对煤灰沾污性的判别标准为:0.2 0.20.5 0.51.0 1.0 ffff轻微 中等 易严重 经计算,神混 5000、神混 4500 和石炭 3500 的沾污指数分别为 0.56、0.55 和 0.03。依判别标准,神混 5000 和神混 4500 属易沾污煤,且沾污指数相近,石炭 3500 属轻微沾
20、污煤种。2.5 磨损特性 利用磨损指数 Hm对各煤种飞灰的磨损特性进行对比分析14,Hm计算公式为:22323marSiOAl OFe O(1.350.8)/100HAwww (3)Hm对煤灰磨损性的判别标准为:mmm10 1020 20 HHH轻微中等严重 经计算,神混 5000、神混 4500 和石炭 3500 煤灰的磨损指数分别为 7.1、10.9 和 42.9,依判别标准,神混 5000 属轻微磨损煤种,神混 4500 属中等磨损煤种,石炭 3500 属严重磨损煤种。2.6 腐蚀特性 一般而言,对于大型电站锅炉来说,煤中硫分大于 1.0%1.5%时就需注意采取水冷壁防腐蚀措施,尤其是在
21、低氮燃烧条件下。本项目掺烧的神混 4500和石炭 3500 煤硫分均低于 1.0%,腐蚀倾向应较低。对于空预器来说,还应注意低温腐蚀和堵灰。随着硫分升高,酸露点会升高,容易引起低温腐蚀。这里利用下述公式对各煤样的酸露点进行对比分析15。fhar,zs3ar,zsldsl1.05a AStt (4)式中:tld、tsl分别为烟气露点和水露点温度,;Sar,zs、Aar,zs分别为煤的收到基折算硫分和灰分,%;fh为飞灰占燃料灰分的份额,对煤粉炉,取 0.85;为考虑炉内过量空气系数影响的系数,当炉膛出口过量空气系数为 1.201.25 时,取 121。经计算,神混 5000、神混 4500 和石
22、炭 3500 的酸露点分别为 91.5、90.8 和 75.0,均处于较低水平,掺烧神混 4500 和石炭 3500 空预器低温腐蚀倾向较轻。82 2023 年 http:/ 2.7 经济煤掺烧影响因素分析 从前述神混 5000、神混 4500 和石炭 3500 煤质特性和锅炉设备情况来看,影响神混 4500 大比例掺烧的主要因素有 2 方面:1)表面水分较高,单独入磨煤机可能导致落煤管堵煤;2)结渣严重。影响石炭 3500 大比例掺烧的主要因素为可磨度较低,单独入磨煤机可能导致磨煤机出力下降、石子煤量增大,另外石炭 3500 磨损指数高,长期燃用可能造成炉内对流受热面严重磨损。神混 4500
23、 严重结渣、较易爆炸、易沾污 3 种特性与电厂原主力煤种神混 5000 比较接近。鉴于电厂在燃用神混煤时同时还掺烧了部分高灰熔点煤以控制炉内结渣,在防爆方面也具有丰富的经验,因此掺烧神混 4500 时可不必过多关注结渣、沾污、爆炸问题。3 制粉系统优化调整试验研究 在经济煤种实炉掺烧试验之前,对制粉系统运行参数进行了优化调整,排除一次风速不均、煤粉细度偏大对锅炉运行的不利影响。3.1 一次风速调平 在磨煤机稳定风量下,对各磨煤机出口粉管风速偏差进行了测量,结果如图 4 所示。由图 4 可见,各磨煤机出口粉管间风速偏差均超过了5%。一次风速偏差过大会导致炉内流场混乱,风速较大的燃烧器一般携粉量较
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 锅炉 经济 性煤种掺烧 技术研究
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。