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梧州电厂锅炉改烧优质煤实现减污增效的推介

发布日期:2016-03-10 来源: 中国煤气发生炉网 查看次数: 462 作者:[db:作者]
核心提示:  增激的嫌bookmark0:。八,八;陈烈(梧州市电业局,广西梧州543002)的问题,并实现了减污增效;介绍锅炉改烧优质煤的技术措施,对改烧优质煤取得的经济效益和环境效益进行了分析;对同类型设备

  增激的嫌bookmark0:。八,八;陈烈(梧州市电业局,广西梧州543002)的问题,并实现了减污增效;介绍锅炉改烧优质煤的技术措施,对改烧优质煤取得的经济效益和环境效益进行了分析;对同类型设备具有较高的应用价值。

  1前言梧州电厂锅炉原设计燃用煤种为广西合山、东罗劣质烟煤,其煤质特点可概括为“三篼二低”,即灰份(Ay=使煤粉着火困难,燃烧不稳定,炉内经常灭火打炮,造成锅炉长期严重正压,需投入大量助燃油;锅炉效率低,仅为80%.另外,由于煤质灰份和硫份篼,使锅炉尾部受热而严重腐蚀和磨穿,造成大量漏风。尾部(或空气预热器)漏风,一方面使人炉风量不足,炉内缺氧燃烧,机械未完全燃烧损失增加,另方面,由于引风机出力限制,无法调节锅炉风量,出现炉膛正压炉顶冒烟的恶果。同时,还产生烟气中二氧化硫浓度、烟尘浓度过高及其排放量大、灰场溢流水含氟浓度超标等环境问题。在燃用广西合山、东罗劣质煤期间,全厂安全生产、经济运行得不到保证,且给环境带来严重污染。为此,梧州电厂从1995年11月起进行锅炉改烧低硫高热值煤的研究,采取燃用贵州优质煤的办法,对锅炉相关设备进行适当改造和运行操作作相应调整,设法从根本上彻底解决锅炉燃烧问题。经过三年的运行试验,研究取得圆满成功,实现了减污增效,取得明显的经济效益和社会效益。1999年,经广西电力试验研究院的测评和梧州市科委的鉴定验收,其改烧技术居区内领先水平,对同类型设备具有较篼的应用价值。

  2设备概况梧州电厂有35t/h、65t/h锅炉各2台,均为中间储仓式制粉系统、直流缝隙式四角喷燃器、煤粉悬浮燃烧式锅炉。锅炉主要设计参数、燃烧器设计参数、分别见表1、表2.燃烧器布置如、所示。

  表1锅炉主要设计参数序号项目单位锅炉编号1炉2炉3炉4炉锅炉额定出力过热蒸汽压力过热蒸汽温度给水温度热风温度排烟温度锅炉效率燃料消耗量括号内数据为2炉尺寸梧电l、2(35t/h)炉燃烧器布置图表2 3、4炉燃烧器设计参数名称风量风速(m/s)风温(t)一次风2525232二次风50.6745358三次风16.046.570炉膛漏风8.3330梧电3、4(65t/h)炉燃烧器布置改烧低硫高热值煤的运行情况及原因分析3.1锅炉改用贵州优质煤的燃烧特性与原设计燃用的东罗、合山劣质煤相比,存在较大差异,其煤质分析结果见表3.表3梧州电厂1994年燃合山煤、1998年燃贵州煤,煤质分析结比析项目低位发热量年份1994年合山煤1998年贵州煤梧州电厂改烧低硫高热煤工作分掺烧、全烧两阶段进行试验研究。

  3.2掺烧阶段3.2.1运行情况月至1997年9月,广西合山劣质烟煤与贵州低硫高热值分别按2:1和1:1比例掺烧。运行试验表明:锅炉基本能满负荷运行,黑火现象有所减少,助烧用油明显下降,但锅炉结焦问题严重。同时,按1:1比例掺烧,锅炉结焦现象更为严重,炉膛温度与炉膛出口温度增加,造成过热,蒸汽温度过高(最高时达4)。

  3.2.2原因分析卫燃带面积过大。锅炉原设计的卫燃带是以燃烧广西劣质烟煤为依据的。由于劣质煤的着火温度较篼,需要从较大面积的卫燃带的热辐射取得足够热量。而优质煤、劣质煤掺烧时,混合煤粉流的着火温度实际已经下降。因此,过大面积的卫燃带使得进人h瞠的混合煤粉流提前着火燃烧,造成四壁卫燃带、喷燃器口处温度过高而产生严重结焦现象。然后又因为结焦使得炉膛温度更高,结焦更严重。从而形成一个恶性循环,严重影响了锅炉的安全运行。

  煤粉着火温度的不一致,造成结焦严重,机械不完全燃烧热损失增大。由于优质煤的着火温度低,而区内劣质煤的着火温度高,进人炉膛燃烧前虽然经过上煤的混合、制粉过程混合、风粉混合器的混合,但仍然未能解决煤粉着火时间不一致的问题。优质煤粉的燃尽程度也不相同,这主要原因是优质煤灰份、硬度较低,再加上挥发份高,因而煤份颗粒较粗;而劣质煤灰份、硬度相对较大,挥发份相对较低,所以煤粉颗粒也相对较细。因此,掺烧容易产生燃烧不稳定,机械不完全燃烧损失中增加,锅炉效率下降,煤耗升高。

  锅炉运行调整未能适应燃烧混合煤种的要求。运行操作时,一、二、三次风的比例不当:一次风风速过篼,而二次风不足,导致炉内气流紊乱,不能按原来设定的假设切圆燃烧。并造成一次风粉混合物直接冲到对面炉墙上,造成炉内燃烧工况恶化、燃烧不良、炉内结焦严重、过热蒸汽温度偏高。

  3.3全烧阶段3.3.1运行情况1997年5月起,梧州电厂锅炉全部改烧贵州低灰低硫篼热值煤。但随着燃煤热值的升高,锅炉运行同样出现了结焦、炉膛温度与炉膛出口温度升高,过热蒸汽温度过高的现象。

  3.3.2原因分析A.炉膛热强度过高。按照锅炉设计书中有关热强度Q的推荐取值可知:对于合山煤,Q取值在而在购煤合同中,煤的价格只与煤的热值、含硫量有关。因此,供方纷纷想方设法向需方提供高热值煤,以获得更高的利润。在一段时间内,锅炉燃煤的热值大幅度提高,最高时竟高达27M/kg,炉膛内温度过高而产生结焦。

  B.锅炉燃烧假想切圆直径过大。原来锅炉燃烧假想切圆直径为600mm,是根据热值12.394M/kg、挥发份为29%的劣质煤来确定的。由于优质煤热值篼(24.89M/kg)而挥发份较低(约17%),与劣质煤相比,其进人炉膛的煤粉流的着火点延迟、燃烧切圆过大易导致燃烧火焰中心扩大,煤粉着火燃烧的位置过于偏向炉墙,甚至直接附在卫燃带上面燃烧,从而导致局部温度偏高而产生结焦。

  煤粉粗,在放置燃烧过程中因其动能较大,易分离碰壁及在喷射过程中易穿过燃烧层撞到炉壁上,造成结焦。另外,煤粉过粗,在炉膛内未能燃烧完全就到达炉尾,这是造成二次燃烧的主要原因,且煤粉粗也增加了锅炉的不完全燃烧损失,降低锅炉的热效率;但煤粉过细,在燃烧过程中易附熔在管壁上,增加制粉系统的耗电量。且在一次风速过低的情况下,细煤粉易扩散而造成结焦。

  风量配比不当。一次风风速过高,而二次、三次风风量不足。按老习惯操作,一次风速常高达70m/s,超过设计风速的2倍,并存在以一次风代替二、三次风的情况。由于优质煤的挥发份较低,一次风风速过高而二次、三次风风量的不足使煤粉的混合不够充分,着火时间延迟,造成煤粉流的缺氧燃烧。

  也容易使气粉流穿过燃烧层而直撞到炉壁上,造成结焦。因此,一次风的风速大小应根据燃煤的挥发份大小而定。

  4采取相应的技术措施根据掺烧和全烧贵州优质煤对锅炉的运行情况及原因分析,梧州电厂对锅炉采取了如下改进措施。

  4.1确定燃煤发热值的最高上限。规定其最篼值不得超过25M/kg. 4.2减少给粉量。改造给粉机叶轮结构,根据炉膛热强度=(燃煤热值x给煤量)/炉膛体积,当燃煤的发热量升篼为原来的2倍后,改变给粉机叶轮形状,煤粉的单位进给量应为原来的1/2,以增加锅炉适应低负荷运行的能力。

  4.3控制适当的煤粉细度。根据优质煤挥发份16%的情况,通过理论计算,控制煤粉的细度在18%左右。

  4.4调整各风量的配比。根据贵州煤的特点,通过理论计算,确定一次风的风量在26%左右,并适当加大二次、三次风的风量。

  4.5重新调节各台锅炉的燃烧假想切圆的大小。直径在原来的600mm减少到500mm;其中3喷燃器整体往下移动了降低锅炉过热器出口温度。

  4.6减少锅炉的漏风现象,提高锅炉的效率。

  通过采取上述改进措施和多次的反复试验、分析,至1998年底,梧州电厂锅炉改烧低硫高热值煤的研究获得圆满成功,经济效益和环境效益显著。

  5改烧低硫高热值煤的效益分析5.1经济效益分析梧州电厂改烧贵州优质煤后,锅炉燃烧稳定性和经济性大有改观:一是锅炉能长期负压稳定运行,炉顶不冒烟,炉内不灭火,不需投油助燃;二是锅炉能带满负荷甚至超负荷运行;三是制粉系统出力提篼,每班可停磨3个小时以上;四是锅炉效率可提篼5%以上;五是锅炉能正常脱油,助燃油量大幅度降低,油耗降低了8.02kg/kW.h;六是降低厂用电率2%.燃烧贵州煤后,由于能保持炉内稳定燃烧和锅炉效率提篼以及锅炉正常脱油,按年5000小时运行计算,年可节约标准煤8520吨折原煤10337吨,节约助燃油量1283吨(节约91.66%)和节约厂用电量336万千瓦时,共折合人民币762万元。而整个改烧研究工作的投入仅为32万元。

  5.2环境效益分析由于梧州电厂每年的发电量、各机组运行时间不相同,为便于比较,在分析环境效益时,均以1998年发电量、机组运行小时为基准。同时,根据实际监测数据进行计算分析。

  5.2.1烟尘浓度及排放量梧州电厂锅炉烟尘浓度执行的国家标准见表4.燃贵州煤和合山煤时,梧州电厂有关实测数据见表5;除尘器出口烟尘浓度及排放量结果见表6.表4梧州电厂锅炉烟尘浓度执行的国家标准燃煤灰分电除尘器其它除尘器表5燃贵州煤和合山煤时梧州电厂有关监测数据锅炉号除尘器进口烟尘浓度mg/Nm3燃合山煤燃贵州煤烟气量Nm3/h除尘器漏风率Act% 1998年运行小时数h表6燃贵州煤及合山煤除尘器出口烟尘浓度及排放量对比结果锅炉号合计除尘器实测除尘效率除尘器出口烟尘浓度mg/Nm3燃合山煤燃贵州煤锅炉小时烟尘排放量kg/h燃合山煤燃贵州煤锅炉年烟尘排放量吨/年燃合山煤燃贵州煤注:监测时贵州煤Aa,=22.23%,合山煤Au,数据缺。

  可见,梧州电厂4台锅炉无论燃合山煤还是燃贵州煤时,其除尘器出口烟尘浓度均符合GB13233 -1996国家标准。但燃合山煤烟尘年排放量是燃贵州煤时的1.9倍。

  5.2.2S02浓度及排放量根据GB13233-1996国家标准,梧州电厂4台锅炉共用1个高度为lm烟囱时,S2允许排量计算结果为2.94t/h(烟囱出口处烟温为60丈)。燃合山煤及贵州煤时,除尘器出口S2浓度及排放量对比结果见表7.表7燃合山煤及贵州煤时除尘器出口S02浓度及排放量对比结果锅炉号合计除尘器出口so2浓度mg/Nm3燃合山煤燃贵州煤锅炉小时S2排放量kg/h燃合山煤燃贵州煤锅炉年S2排放量吨/年燃合山煤燃贵州煤每年交纳排污费万元燃合山煤燃贵州煤注:根据国务院5号文规定,梧州市区属于“两控区”内,802排放需要交纳排污费,标准为每排放一公斤S02交纳排污费0.2元。

  可见,梧州电厂燃合山煤及贵州煤时,每小时S2排放量均符合GB13233 -1996标准。但燃合山煤的SOz排放量为1.6万吨,交纳SQz排污费为319.66万元,均为燃贵州煤的13.8倍。

  5.2.3灰场溢流水氟浓度及排放量燃合山煤时,灰场溢流水中的F浓度高达48.3mg/L,是国家允许排放浓度的4.83倍。而燃贵州煤时,则远低于国家排放标准,仅为1.7mg/L;并且,燃合山煤时,F年排放量为28.09吨,是燃贵州煤的28.4倍。

  6推广应用广应用梧州电厂改烧低硫高热值煤的成功经验也表明:无须对锅炉进行任何改造而改烧贵州优质煤后,据梧州市环保局的监测,烟尘排放浓度为153mg/Ndm3,排放量为3.15kg/h,减少86.6%;S2排放浓度为排放量为11.6(,减少92.2%;除尘废水pH值为6.57.而燃合山煤时,烟尘排放浓度排放浓度为5390mg/m3,排放量为149.Okg/h;除尘废水pH值为2.84.可见,该厂改烧优质煤后“三废”实现达标排放,取得明显环境效益。如果该厂对锅炉采取适当的技术改进措施,相信其经济效益会更为显著。

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