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1、东北电力科学研究院有限公司 锅炉技术研究所 蒋翀 2010年4月烟煤锅炉大比例掺烧褐煤技术 及辽宁和蒙东地区中速磨煤机制粉系 统褐煤锅炉运行状况简介1一、烟煤锅炉大比例掺烧褐煤 技术简介2l在我国，褐煤资源量为3194.38亿吨，占我 国煤炭资源总量的5.74%，主要分布于内蒙古 东部、黑龙江东部和云南东部。（数据来源：煤炭网 ）1.1 背景 3全国褐煤产量统计表产产地2008年2009年18月内蒙古12795.7220200.9辽宁省89.555.2吉林省549.84738.7黑龙江134.32100.1山东省606.72411.4广西131.1117.1云南省1938.79906.4总计1
2、6245.9922529.8数据来源：国家煤矿安全监察局83.593.645l在东北地区火电装机容量中，76%为烟煤锅 炉，而东北地区尤其是辽宁、吉林两省，烟煤资 源短缺且逐渐枯竭，而电煤用量迅猛增加，电煤 供应十分困难。l2004年电煤供应形势是不烧褐煤，很多机组 就要降负荷或者停机。l蒙东地区褐煤储量丰富，且运距较短，价格 相对低廉，势必成为东北地区电煤的主要来源。1.1 背景 6n挥发份：褐煤比烟煤高10%n水份：褐煤比烟煤高72%121%n灰熔点温度（T2）：褐煤比烟煤低60250n热值：褐煤比烟煤低20%39% n灰分：相当n硫含量：元宝山最高，辽宁烟煤次之，霍林河与龙江煤最低煤种V
3、dafQnet.arAarMtSarT2单位%MJ/kg%铁法烟煤4017.1624180.61350抚顺烟煤40.1218.6226.0413.940.541400阜新烟煤41.8315.8828.4160.91155通化烟煤27.3816.241.76.020.411500七台河烟煤22.5118.1535.3710.880.241540霍林河褐煤48.3713.0914.3830.890.281290元宝山褐煤4112.52724.4127.770.891150元宝山褐煤4112.52724.4127.770.891150东北地区烟煤与褐煤特性对比表7n煤场自燃(挥发分析出温度13017
4、0）n输煤及制粉系统爆炸（着火温度200，比烟煤低 200）n锅炉结焦n制粉系统干燥出力不足n锅炉负荷降低n辅机出力（磨煤机、引风机、除灰渣系统）是否 满足n受热面磨损n污染物排放水平 1.2 掺烧褐煤需解决的关键技术8l l 褐煤极易着火，挥发份析出温度褐煤极易着火，挥发份析出温度130170； l l 褐煤极易爆炸，爆炸等级为最严重的褐煤极易爆炸，爆炸等级为最严重的级级； l l 煤粉着火爆炸条件：适当的煤粉浓度、充足的氧浓度、点火煤粉着火爆炸条件：适当的煤粉浓度、充足的氧浓度、点火 源和足够的点火能量；源和足够的点火能量； l l 制粉系统存在煤粉，其煤粉浓度均处于易爆范围，而且设备制粉
5、系统存在煤粉，其煤粉浓度均处于易爆范围，而且设备 繁多、结构特殊、管路复杂，不可避免的存在积粉和流动死繁多、结构特殊、管路复杂，不可避免的存在积粉和流动死 区，由此引起的阴燃或摩擦火花可以产生足够的点火能量；区，由此引起的阴燃或摩擦火花可以产生足够的点火能量； l l 大幅度降低氧气浓度是唯一可行的根本防爆措施；大幅度降低氧气浓度是唯一可行的根本防爆措施； l l 提出并设计了提出并设计了烟气惰化与干燥系统，烟气惰化与干燥系统，既解决了制粉系统防爆既解决了制粉系统防爆 的技术难题，又满足了制粉系统的干燥出力要求。的技术难题，又满足了制粉系统的干燥出力要求。1.3 制粉系统爆炸原因与防爆对策9n
6、制定掺烧褐煤的安全技术措施、燃用褐煤防火防 爆安全技术规范指导掺烧工作，并通过试验确定掺烧比例 。n为确保掺烧褐煤的安全可靠和提高掺烧比例，开发适用 于中间储仓式制粉系统的烟气惰化与干燥系统。n开发既能适应劣质烟煤热风送粉，又能适应掺烧褐煤的 温风送粉的烟气惰化与干燥系统，解决煤质特性差异大的两 种煤混烧的技术难题。n对于直吹式正压制粉系统锅炉，开发带有动力源的烟气 惰化系统。1.4 技术路线101.5 烟气惰化与干燥系统实施效果 （以阜新电厂200MW锅炉1:1掺烧为例）n制粉系统防爆与干燥能力增强防爆：机组100负荷时制粉系统终端氧气含量为 14.95%，机组70%负荷时制粉系统终端氧气含
7、量 为15.40%；运行近4年未发生爆炸及疑似爆炸； 磨煤机入口着火现象消失。 干燥：磨煤机出口温度： 60燃用混煤磨运行出力： 71t/h燃用混煤试验最大出力： 87t/h出力裕量系数： 1.2改造前雨季锅炉出力140MW，改造后带200MW负荷 仍有裕量。11燃煤热值：15.89MJ/kg 14.63MJ/kg 8% 燃煤水份：16% 23% 44% 锅炉效率：92.72% 92.48% 0.24%（绝对） q2:5.89%6.13% 0.24%（绝对） q4:0.73%0.67% 0.06%（绝对） 过热蒸汽温度：正常，减温水量无明显变化 再热蒸汽温度：535（提高1015） 金属壁温：
8、正常 主要辅机：运行正常，满足要求 受热面磨损：未见加剧1.5 烟气惰化与干燥系统实施效果 （以阜新电厂200MW锅炉1:1掺烧为例）n锅炉及辅机运行正常12阜新煤本身结焦性很强，随着资源的枯竭，煤 源很杂，煤质变得更差，改造前长期运行最高负荷 为180MW。 烟气惰化与干燥系统弱化了着火和燃烧，缓解 了结焦，改造后连续带200MW负荷运行正常。1.5 烟气惰化与干燥系统实施效果 （以阜新电厂200MW锅炉1:1掺烧为例）n锅炉结焦得到缓解13SO2排放情况： 折算至标准热值的燃煤含S量（%）：铁法烟煤： 1.02抚顺烟煤： 0.85阜新烟煤： 1.66通化烟煤： 0.74霍林河褐煤：0.63
9、 1:1掺烧（重量比），同样SO2转化率， SO2排放减 少率：铁法煤：16.8% 抚顺煤：10.8%阜新煤： 28.1% 通化煤： 6.9%1.5 烟气惰化与干燥系统实施效果n污染物排放量减少14NOx排放情况：1:1掺烧褐煤，烟气惰化与干燥系统投 运前后NOx 排放降低率为：清河电厂：12%阜新电厂：11%浑江电厂：15%1.5 烟气惰化与干燥系统实施效果n污染物排放量减少15烟气惰化与干燥系统应用情况：350MW机组2台（直吹式制粉系统）300MW机组2台（新建，设计制造阶段）200MW机组10台（2台新建，设计制造阶段）100MW机组5台 燃用褐煤防火防爆技术规范应用情况：机组台数：6
10、0 总容量：17400MW 掺烧褐煤试验优化工作：600MW超超临界机组2台；600MW超临界机组1台；350MW机组8台；1.6 技术推广应用情况16n5年累计烧褐煤2400万吨，折合标准煤1082 万吨，按200元/吨标煤差价计，累计效益21.6亿 元人民币。n n避免了燃用褐煤可能造成的人身伤害和重大避免了燃用褐煤可能造成的人身伤害和重大 设备损坏事故，减少了非计划停机次数，安全意设备损坏事故，减少了非计划停机次数，安全意 义十分重大。义十分重大。n n拓宽了锅炉燃用煤种，改变了原锅炉只能燃拓宽了锅炉燃用煤种，改变了原锅炉只能燃 用单一烟煤的状况，缓解了电煤供应紧张的局面用单一烟煤的状况
11、，缓解了电煤供应紧张的局面 。1.7 经济和社会效益17二、辽宁和蒙东地区 中速磨煤机制粉系统褐煤 锅炉运行状况简介18n东北地区褐煤储量丰富、煤源充足，而且 运距较短、标煤单价较低，因此近年来东北地 区许多新投产的机组都设计燃用褐煤，包括霍 林河褐煤、元宝山褐煤、扎赉诺尔褐煤、宝日 希勒褐煤及伊敏露天矿褐煤等。n其中绝大部分锅炉都未采用炉烟热风干 燥的风扇磨煤机直吹式制粉系统，而采用了热 风干燥的中速磨煤机直吹式制粉系统，磨煤机 包括上重的HP磨、长春的MPS-HP磨和MPS-HP 型磨煤机等。 2.1 设计特点192.1 设计特点电厂名称机组容量磨煤机型号设计磨煤机设计煤种MW 台通辽二发
12、电600MPS224HP-6+1霍林河褐煤霍林河600MPS225HP-6+1清河电厂600（超临界）HP1103型6+1抚顺热电300MPS190HP-4+1锦州热电厂300ZGM113G5+1元宝山褐煤202.1 设计特点n采用热风干燥中速磨直吹式制粉系统 的新建锅炉，均大大提高了设计空气预热 器出口一次风温，最低的都在380以上， 而最高的则通过在回转式空气预热器后增 加管式空气预热器将一次风温进一步提高 到了430。 212.1 设计特点项项目单单位通辽辽二发电发电霍林河清河电电厂抚顺热电抚顺热电锦锦州热电热电 厂机组负 荷600MW 600600600300300总燃煤量t/h430
13、.12457.93404.3204.04185.7磨煤机型号MPS224HP-MPS225HP-HP1103型MPS190HP-ZGM113G设计 磨煤机7设6运7设7运7设6运5设4运6设5运每台磨煤机出力t/h71.776.467.45437.1磨煤机入口温度353348333343.9322.2磨煤机出口温度6565656562通风量t/h-157.0313710374.304省煤器出口烟温413409404403402空预器出口烟温148.9150146147147.8一次风机出口风温2626202626送风机出口风温2323202323热一次风温399401379391391.7热二
14、次风温391392357382381.7222.2 运行参数对比项项目单单位通辽辽二发电发电霍林河清河电电厂抚顺热电抚顺热电锦锦州热电热电 厂机组负 荷MW 600600600300300总燃煤量t/h430/451457/540404/394204/207185/231磨煤机投运数量台 7/67/77/65/46/5磨煤机出力t/h71.7/7776.4/7567.4/6554/5037.1/46磨煤机入口温度353/338348/335333/340343.9/327322.2/300磨煤机出口温度65/6365/6065/5965/6462/72通风量t/h-/170157/160137
15、/140103/11074.3/95省煤器出口烟温413/370409/365404/410403/360402/395 空气预热 器出口烟 温148.9/137150/148146/160147/135147.8/168一次风机出口风温26/4526/-20/4026/4626/37送风机出口风温23/3223/3320/3023/3423/21热一次风温399/350401/343379/385391/339391.7/360热二次风温391/345392/333357/367382/332381.7/347232.3 存在的主要问题n实际上对于燃用褐煤的采用热风干燥的中速磨 直吹式制粉系
16、统锅炉来说，除了磨煤机本身的性能 外，限制制粉系统出力的另一个主要因素就是制粉 系统的干燥出力无法满足要求，而热风温度达不到 设计值又是造成该问题的主要原因。n在这种条件下，采用炉烟热风作为干燥介质 的风扇磨直吹式制粉系统，借助炉烟的高温、低氧 的特点，就显示出其在干燥能力和防爆能力方面的 优势来。n因此，对于燃用高水份褐煤的锅炉来说，制粉 系统形式的选择对今后机组安全稳定的运行是至关 重要的。 242.3 存在的主要问题n另外，对于燃用褐煤的锅炉，无论 是煤粉锅炉还是循环流化床锅炉，燃 气脉冲吹灰器对锅炉的适应能力都有 待进一步研究。25举例n某燃用霍林河褐煤的135MW机组循环流化床锅炉原设 计采用乙炔脉冲吹灰系统，机组投产后排烟温度就一直 居高不下，高出设计值达40，而全套吹灰后排烟温度 只下降2
