混配煤技术及决策管理系统ppt课件.ppt

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1、姚 伟 2010年6月24日 西安,混配煤技术及决策管理系统 西安热工研究院有限公司,姚 伟 2010年6月24日 西安,混配煤技术 西安热工研究院有限公司,混配煤技术,第一节 概述第二节 掺烧的几个焦点问题 第三节 混煤参数对掺烧安全经济 环保性的影响分析第四节 掺烧方式第五节 安全高效洁净的掺烧措施和手段,第一节 概述,锅炉是根据给定的煤种设计制造的。设计煤种不同，锅炉的炉型、结构、燃烧器及燃烧系统的形式将不同，有的甚至影响燃料输送系统、锅炉辅机和附属设备的选型。当实际燃用煤种与设计煤种差别明显时，锅炉出力和效率影响较大，给设备的安全经济运行带来各种各样的问题。,概述,曾对我国40个重点电

2、厂131台大容量锅炉进行实际用煤调查，结果表明，凡是燃煤与设计煤种相符的电厂，锅炉运行正常，生产稳定，技术经济指标比较好;而煤种不符合设计煤种时，带来种种问题：锅炉出力下降，机组不能满发。统计中6个电厂损失出力450MW，占电厂总装机容量的13.7；,燃煤对运行经济性的影响,锅炉效率降低，发电煤耗增加。曾经对我国中小机组的调查结果表明，使用动力配煤比燃用非设计煤种，锅炉热效率可提高4% 5%，节煤率达5%。而调查中的9个电厂因此多燃煤2030万吨；煤种多变、煤质劣化，使电厂助燃油量增加；,燃煤对运行经济性的影响,锅炉炉膛结渣，受热面超温，近半数的电厂不同程度的出现过类似问题；燃料费用和发电成本

3、增加。近11个电厂每年多支出燃料费用2. 56亿元，发电成本平均增加0.0053元/kwh； 完善改造工作量大，费用高。为了解决因煤质引起的出力下降、投油多、结渣、超温、磨损等问题而进行的完善化改造，对8个电厂统计，所支出的费用达2. 317亿元。,燃煤对运行经济性的影响,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,由于掺烧可以调节入炉煤特性，所以合理的掺烧可以保证机组安全高效洁

4、净运行，实现电厂节能减排，主要方面有：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，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,多；较多；一般,爆炸,灭火,爆炸,第二节 掺烧的几个焦点问题,焦点问题,一.防止炉膛灭火二.缓解锅炉结渣、积灰三.保证正常汽温参数，提高机组效率四.避免受热面腐蚀、超温和爆管五.提高制粉系统安全，防止爆炸六.保证锅炉出力七.提高运行经济性、延长

5、设备寿命八.降低污染物排放量,4,焦点问题,一.防止炉膛灭火二.缓解锅炉结渣、积灰三.保证正常汽温参数，提高机组效率四.避免受热面腐蚀、超温和爆管五.提高制粉系统安全，防止爆炸六.保证锅炉出力七.提高运行经济性、延长设备寿命八.降低污染物排放量,4,一.防止炉膛灭火,掺烧了性能较差的煤。如果烟煤锅炉上，烟煤混烧低挥发份煤种（Vad20%）或到厂煤灰分波动较大（Aad35%）时，如果掺混不均，很易造成锅炉灭火。对抗措施：选择适合煤种、控制劣质煤比例、强化混煤措施、提高一次风温、降低煤粉细度等,5,炉膛灭火挥发分原因,A电厂300MW机组设计无烟煤/贫煤各50%，Vdaf：10%；曾燃用一船无烟煤

6、/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22651 kJ /kg, 挥发分为7.61% , 为纯无烟煤，明显低于设计值。,6,炉膛灭火灰分原因,B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。,7,焦点问题,一.防止炉膛灭火二.缓解锅炉结渣、积灰三.保证正常汽温参数，提高机组效率四.避免受热面腐蚀、超温和爆管五.提高制粉系统安全，防止爆炸六.保证锅炉出力七.提高运行经济性、延长

7、设备寿命八.降低污染物排放量,4,二.缓解结渣、积灰,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。对抗措施：选择适合煤种、控制强结渣煤比例、确定合理掺烧方式（炉前和炉内）、强化混煤措施、调整运行方式、缩短吹灰周期等,8,C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,结渣、积灰,9,锅炉受热面积灰、堵塞烟道,结渣、积灰,D电厂大比例燃用新疆准东煤（高钠灰）,E电厂大比例掺烧神华煤,10,焦点问题,一.防止炉膛灭火二.缓解锅炉结渣、积灰三.保证正常汽温参数，提高机组效率四.避免受热面腐蚀、超温和爆管五.提

8、高制粉系统安全，防止爆炸六.保证锅炉出力七.提高运行经济性、延长设备寿命八.降低污染物排放量,4,三.保证正常汽温参数、提高机组效率,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；积灰、结渣。对抗措施：同缓解结渣、积灰措施，以及采用炉内混合并调节掺烧位置、调节煤粉细度等。,11,汽温不正常,F电厂600MW机组掺烧褐煤再热汽减温水量增加,12,焦点问题,一.防止炉膛灭火二.缓解锅炉结渣、积灰三.保证正常汽温参数，提高机组效率四.避免受热面腐蚀、超温和爆管五.提高制粉系统安全，防止爆炸六.保证锅炉出力七.提高运行经济性、延长设备寿命八.降低污染物排放量,4,四.避免受热面腐蚀、超温和爆管

9、,掺烧方式不当时，燃烧过于集中，受热面局部超温爆管；掺烧了高硫、高钠等腐蚀成分较高的煤；锅炉结渣、积灰。对抗措施：同缓解结渣、积灰措施，以及注意调节贴壁气氛和近壁温度等,13,腐蚀、超温和爆管,高钠灰形成的碱金属腐蚀,烟道堵塞形成的磨损爆管,D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,14,腐蚀、超温和爆管,G电厂350MW机组掺烧印尼煤燃烧区水冷壁爆管,15,腐蚀、超温和爆管,H电厂掺烧高硫煤（混煤St达1.5以上）出现硫化物腐蚀爆管,16,焦点问题,一.防止炉膛灭火二.缓解锅炉结渣、积灰三.保证正常汽温参数，提高机组效率四.避免受热面腐蚀、超温和爆管五.提高制粉系统安全，

10、防止爆炸六.保证锅炉出力七.提高运行经济性、延长设备寿命八.降低污染物排放量,4,五.提高制粉系统安全，防止爆炸,混煤不均；运行参数选取不合理。对抗措施：强化混煤措施，控制出、入磨温度和风煤比，加强吹扫等,爆,17,制粉系统爆炸,F电厂600MW机组掺烧扎煤干燥风温选取过高，石子煤斗外喷大量火花，存在严重的安全隐患。,18,制粉系统爆炸,I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J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。,1

11、9,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,20,焦点问题,一.防止炉膛灭火二.缓解锅炉结渣、积灰三.保证正常汽温参数，提高机组效率四.避免受热面腐蚀、超温和爆管五.提高制粉系统安全，防止爆炸六.保证锅炉出力七.提高运行经济性、延长设备寿命八.降低污染物排放量,4,六.保证锅炉出力,导致锅炉限制出力的很多问题与

12、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；锅炉辅机与掺烧煤种煤质不适应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对抗措施：降低积灰、结渣和腐蚀倾向，提高入炉煤热值以及选用合理的掺烧方式等,21,锅炉出力不足制粉出力,掺烧低HGI煤，研磨出力不足K电厂350MW，设计HGI:55,实际煤HGI:38,22,锅炉出力不足制粉出力,掺烧高水分煤，干燥出力不足L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/h,27.4t

13、/h,81.8 ,61.6 ,55 m3/h,51 m3/h,183.6,233.9,100%烟煤,掺50%褐煤,干燥能力,制粉出力,83,21,焦点问题,一.防止炉膛灭火二.缓解锅炉结渣、积灰三.保证正常汽温参数，提高机组效率四.避免受热面腐蚀、超温和爆管五.提高制粉系统安全，防止爆炸六.保证锅炉出力七.提高运行经济性、延长设备寿命八.降低污染物排放量,4,七.提高运行经济性、延长设备寿命,锅炉经济性是锅炉效率、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

14、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。对抗措施：强化混煤措施，控制入炉煤热值、选择合理的磨出口温度、掺烧性能接近、磨损较弱煤种、防止受热面结渣积灰等,24,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,D电厂掺烧高热值烟煤效果,25,运行经济性差、设备寿命缩短,M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）,26,焦点问题,一.防止炉膛

15、灭火二.缓解锅炉结渣、积灰三.保证正常汽温参数，提高机组效率四.避免受热面腐蚀、超温和爆管五.提高制粉系统安全，防止爆炸六.保证锅炉出力七.提高运行经济性、延长设备寿命八.降低污染物排放量,4,八.降低污染物排放量,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对抗措施：控制入厂煤性能，选择合理煤种掺烧（取长补短），调整运行方式,N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,27,第三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、污染物生成四、电除尘性能,混煤参数对安全经济环保性的影

16、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：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；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：煤的发热量增加，炉内

17、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；煤灰熔融特性（如ST）是反映结渣的主要指标，为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：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；高发热量时，热值波动对q4的影响要小一些；烟、

18、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） NOx生成量与煤质的关系,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）0.305,（2） NOx转换率与煤质的关系,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

19、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,煤的自脱硫与钙硫摩尔比,Ks,self = 0.00571*Aar*CaO/St,ar,86个煤的试验,煤的自脱硫特性与煤质关系,S C00.925（Qnet,ar）7.62（Ks,self）,S C00.0540（tmax）7.91（Ks,self）,四、电除尘性能,混煤参数对安全经济环保性的影响分析,影响电除尘效率的主要因素有：处理烟气量、烟气温度、烟尘浓度、含硫量、烟气含湿量、灰成分、灰比电阻等,影响电除尘效率的主要因素,如果温度足够低，燃烧产生的SO3吸附在飞灰上就能大大地降低粉

20、尘的比电阻。所以，当煤炭的含硫量较低时，烟气中的SO2 、SO3 含量就低，除尘效率下降。,影响电除尘效率的主要因素,煤中的灰分直接影响到燃烧后进入除尘器的烟气中粉尘浓度，当粉尘浓度在一定范围内时，浓度降低不利于达到应有的除尘效率,影响电除尘效率的主要因素,与电除尘器正常效率范围相对应的比电阻范围为10421010cm。,影响电除尘效率的主要因素,较大的比集尘面积(单位体积烟气的收尘面积)、充分延长烟尘在电场内的停留时间、是保证电除尘器高效运行的先决条件。,影响电除尘效率的主要因素,烟气温度对电除尘性能有重要影响，主要表现在过高的烟气温度会使比电阻增大，火花电压下降，除尘效率明显降低,影响电除

21、尘效率的主要因素,第四节 掺烧方式,一、方式,1.间断掺烧2.炉前预混3.分磨炉内掺烧,掺烧方式,1 间断掺烧（或周期性掺烧）,一般用在电厂供煤比较困难或煤场较小，不便存放的情况下。采用这种掺烧方式的电厂一般对来煤随到随烧。C电厂重大结渣事故表明，这种方式不适合神华煤与高Fe2O3（原则为大于8）煤掺烧的情况。另外，还应注意两方面的问题：其一，避免长期高负荷燃烧结渣煤。其二，注意煤种切换过程，防止由于换煤过程中燃烧温度场和煤灰化学成分的变化引起塌焦或结渣加重等现象。,1 间断掺烧（或周期性掺烧）,C电厂锅炉设计煤种为晋北烟煤，属严重结渣倾向（灰熔融性DT=1110，ST1190，FT1270）

22、。实际到厂煤为大同混煤（88）、大同精末煤（4）和乌混煤（8%，主要为东胜神府煤田产煤）；前两者ST1460（大同混煤Aad2025；大同精末煤Aad10），而后者ST=1250，Aad510%，采用间断性更换煤种的掺烧方式，入炉煤未经很好混合，基本是分开入炉的。,1 间断掺烧（或周期性掺烧）,距事故前4个月期间入炉煤统计，Aad=8%14%的天数占14，显然以后者低灰熔点易结渣的乌混煤为主，它们一般只持续烧12天即改烧高灰分煤。这种间断分烧方式容易造成大团块挂渣，当炉膛温度场改变或渣块变大会自动脱落砸入炉底，这种落渣声响和振动标志着非正常运行状态，很多厂有砸坏冷灰斗水冷壁管的教训。该事故表明

23、间断分烧方式对这几种煤的掺烧是不合适的。,1 间断掺烧（或周期性掺烧）,距事故前4个月期间入炉煤统计，Aad=8%14%的天数占14，显然以后者低灰熔点易结渣的乌混煤为主，它们一般只持续烧12天即改烧高灰分煤。这种间断分烧方式容易造成大团块挂渣，当炉膛温度场改变或渣块变大会自动脱落砸入炉底，这种落渣声响和振动标志着非正常运行状态，很多厂有砸坏冷灰斗水冷壁管的教训。该事故表明间断分烧方式对这几种煤的掺烧是不合适的。在乌混煤比例较低时，与大同煤掺烧在煤种切换时结渣加重问题也是导致炉内结渣区域扩大、渣量增加的原因。,煤种切换出现落渣量加大现象,(1)单烧神华煤 （12）换煤过程 （2）单烧兖州煤图

24、神华煤与兖州煤换煤过程落渣量（1MW炉）,(1)单烧神华煤 （12）换煤过程 （2）单烧大同煤图 神华煤与大同煤换煤过程落渣量（1MW炉）,单煤种1燃烧加入单煤种2煤种1、2号混煤燃烧（一般情况混煤比例为1号煤逐渐减少、2号煤逐渐增加，形成的原因主要与各磨煤机制粉出力有关）单煤种2燃烧（煤种切换完成）,原因1燃烧中心变化, 煤种切换过程中出现新的燃烧尖峰温度，并使该区域积附的未熔融渣熔化，形成新的熔渣区（数模计算结果）,原因2炉膛沾污加重, 切换过程中出现的混烧导致炉膛灰污染加重、灰沉积速度加快,图 神华煤与兖州煤换煤过程f值变化情况,图 神华煤与大同煤换煤过程f值变化情况,图 神华煤与大同煤

25、换煤过程炉膛温度变化情况,图 神华煤与兖州煤换煤过程炉膛温度变化情况,两种煤直接形成共熔体,在炉膛温度有所提高的情况下，13级炉膛f值随兖州或大同煤的比例增加而降低，表明炉内积灰量有较大幅度增加，炉内结渣有加重趋势,主要是神华煤与兖州、大同煤掺烧，当兖州、大同比例在50%以内及大同煤比例在7080%时，混煤灰熔点低于神华单煤种。神华与兖州、大同在该区域有共熔体生成,原因3在原有积灰层表面形成共熔体, 两煤种灰渣在积灰区达到一定比例后形成共熔体，出现新的结渣区域,相对兖州煤而言，渣中CaO含量明显增加，而CaO是神华煤灰中的主要成分。而渣中铁钙比接近1，说明渣中存在一定量的Fe2O3- CaO共

26、熔体,混煤结渣加重, 由于前述几方面的原因，神华煤在与兖州、大同煤的切换过程中将出现结渣加重的现象，下图示出了上述过程变化情况,2 炉前预混,可在煤场堆煤时预混或通过不同皮带向同一煤斗输煤时预混，还可能在煤码头预混。该配煤方式对煤场较小的一般电厂来说不易实现，另外对从不同皮带向同一煤斗输煤的方式，则混煤比例不易控制精确（应在输煤皮带分别设置计量装置）。,2.1 炉前预混方法,在煤矿或煤炭中转过程中混合 具体方式是按不同的燃煤配比调整取料机速度，将各混合煤种倒换至同一皮带上，通过多次皮带转运进行混合，其混合效果较好，但要求有较大的煤场实现煤种分堆秦皇岛和黄骅港煤码头，沿海较多电厂均燃用该类煤。,

27、2.1 炉前预混方法,在入炉煤上煤过程中掺配 基本方法同1），主要用于煤种差异较大、中储式系统，或无法实现炉内混合及煤矿预混时采用。如华能南京（贫+无烟煤）、丹东（烟+无烟煤）电厂、以及德国的威廉港（Wilhelmshaven）电厂,2.1 炉前预混方法,电厂煤场储存过程中的混煤措施 方法较多，需强化煤场管理，方式不当时可导致燃煤混合不匀，严重影响机组的安全、经济运行。,如某厂因水分对制粉系统干燥出力的要求不同，出现磨煤机出口温度的频繁波动，并常出现制粉系统的自燃问题。同时，炉内燃烧、结渣问题也频频出现，给机组运行带来了较大麻烦。,3 分磨炉内掺烧,采用不同制粉系统，不同燃烧器分别燃用不同煤种

28、，使煤种在炉内燃烧过程中混合(可随时根据负荷等调节比例)。该种混合方式对炉内混合强烈的四角燃烧方式较为有效，对前后墙燃烧方式则作用有限。 由于这种方式可确保所有掺烧煤种进入炉内参与燃烧，避免了入炉煤质的较大波动，因此用于燃烧、结渣特性相差较大的、直吹式制粉系统的电厂是适合的。国内目前主要采用如下两种燃煤入炉方式：（1）上层燃烧器燃烧其他煤，下部燃烧器燃烧易结渣煤（如神华煤）。上海地区电厂多采用该类方案，其基本思想是：下部燃烧温度偏低，有利于防止结渣。由于下部煤种总是要经过高温区，所以该方案对部分电厂并不理想。下层燃烧器距冷灰斗折点较小的锅炉禁用该方案。（2）上部燃烧器燃用易结渣煤（如神华煤），

29、下部燃用其他煤种。应用电厂不多，但效果较好。,二、掺烧方式比较,掺烧方式比较,各电厂应根据自身条件选择混煤方式，目前国内有三种主要方式,掺烧方式比较,间断掺烧危险性较大,掺烧方式比较,应注意结渣加重的情况,分磨掺烧位置对锅炉运行有较大影响,掺烧方式比较,第五节安全高效洁净的掺烧措施和手段,一、控制掺烧煤质在适合的范围二、最大限度地保证混煤的均匀性三、保证锅炉安全高效的运行措施四、保证锅炉环保性的运行措施,安全高效洁净的掺烧措施和手段,一、控制掺烧煤质在适合的范围,安全高效洁净的掺烧措施和手段,控制混煤煤质接近设计值；2.设计煤与炉型不匹配时，在“ 若干规定”的范围内控制混煤 煤质，并以试验测试

30、最佳值。,控制掺烧煤质在适合的范围,二、最大限度地保证混煤的均匀性,安全高效洁净的掺烧措施和手段,1 分堆组合堆放（煤场混）,按图示意分小堆堆放，并在堆料过程中在煤一小堆中分层堆放不同煤种。这种方式适合取料范围较小的斗轮取料机,2 对称分层堆放（煤场混）,方式如图所示，煤沿煤场中心线分层堆放，并采用横跨煤堆的桥型耙式取料机取煤。采用煤耙将表面的煤翻滚到煤堆底部，再由下面的链条刮板机刮到输煤皮带上，达到混煤目的,3 不对称分层堆放（煤场混）,该种方式适合刮板式取料机取样，并有较好的混煤效果,4 中间煤场方式（煤场混）,该种方式结合前述煤场堆放方式，实现混煤效果,A煤场,B煤场,C煤场,5 混煤罐

31、（入炉混）,不同煤罐装不同煤，向同一皮带送煤，达到混煤目的,A皮带,B皮带,C皮带,6 斗轮机（入炉混）,不同斗轮机取不同煤，向同一皮带送煤，达到混煤目的,A皮带,C皮带,B皮带,7 分磨掺烧,分别向不同磨煤机输送不同煤种，在炉内燃烧过程中达到混煤目的,A煤,B煤,C煤,8 混合掺烧,采用：分磨+预混方式,A煤,B+C煤,A煤,三、保证锅炉安全高效的运行措施,安全高效洁净的掺烧措施和手段,保证锅炉安全高效的运行措施,选择适合的一次风温，降低制粉系统爆炸倾向和避免烧损燃烧设备，降低排烟温度、提高锅炉效率；磨煤机入口风温、煤粉浓度的合理选取，防止磨煤机爆炸；掺烧位置的选择，保证炉内充分混合，提高掺

32、烧效果；掺烧方式、比例和煤种的选取，保证机组出力、提高燃烧效率、降低污染物排放；煤粉细度的合理选择，降低制粉电耗，提高燃烧效率。,1 一次风温选取,（1）一次风温选取 对一次风温的选择原则上按下表，用挥发分指标来选取，并应低35。如烟煤掺烧褐煤，混煤一次风温按挥发分应取75，实际运行取值应在7072。一次风温最低值不应低于55。如果设备不能达到取值范围，则应尽量接近。采用分磨燃烧时，则一次风温应按煤种分磨进行控制。在中间储仓热风送粉系统中掺烧高热值烟煤，一次风温应保证低于180。,1 一次风温选取,制粉系统爆炸:通常出现在掺烧易燃煤种时。一般按照前述原则选取一次风温就可以有效防治制粉系统爆炸，

33、但对（双进双出）钢球磨系统，还应该控制掺烧比例，并强化启停磨的吹扫工作。风粉管堵粉:应核算磨煤机出口风粉混合物水露点温度，保证一次风温大于露点温度3（直吹式）和5（中储式）。,1 一次风温选取,（2）一次风温与锅炉经济性在煤质稳定的情况下，满足稳定性和安全性的同时，应选用较高一次风温，以降低排烟温度(通常一次风温每增加10，排烟温度降低3左右)、提高锅炉效率。在下列情况下，一次风温的变化将使排烟温度降低： 掺烧高水分煤（如褐煤）时，尽管一次风温降低，排烟温度也是降低的； 掺烧难燃煤种，需提高一次风温，排烟温度降低。,2 磨煤机入口风温选取,在锅炉设计的一次热风温度范围内选取（一般为300330

34、）均可，但在磨煤机运行状态不佳，石子煤量过大时，掺烧易燃煤种，特别是褐煤，应该控制磨煤机入口风温，防止石子煤在磨内燃烧。对掺烧扎莱诺尔褐煤的情况，该值控制在270以内；启停磨煤机时，该值则控制在200以下。,3 煤粉浓度选取,煤粉浓度的选取对锅炉燃烧有较大的影响，应慎重选取。通常掺烧难燃煤种，应适当提高煤粉浓度；掺烧易燃煤种，应适当降低煤粉浓度。如掺烧印尼褐煤和扎莱诺尔褐煤时，使磨煤机内煤粉浓度维持较低的水平（0.5 kg/m3），相应风煤比在2.0kg/kg以上。,4 分磨掺烧方式的掺烧位置对锅炉运行的影响,分磨方式掺烧位置的选择对锅炉运行有较大影响，其影响范围和程度视锅炉不同而有所不同，应

35、通过试验确定。通常为保证燃烧稳定性，最下层燃烧器应燃用煤质稳定的易燃煤种；而对防治结渣，分磨掺烧必须保证煤种在炉内的均匀混合，方可达到结渣防治的预期目标。 某电厂掺烧神华煤的比例在较低的范围内（20左右）就出现较严重的结渣，与旋流燃烧方式有较大关系。,4 分磨掺烧方式的掺烧位置对锅炉运行的影响,对台山5号炉进行了多组测试（六层燃烧器由上至下分别对应A/B/C/D/E/F磨）:燃烧性能相对较差的石炭煤相对掺入位置越靠上，过、再热器的减温水量越大。所以，电厂应根据汽温现象确定不同磨应该磨制的煤种。,4 分磨掺烧方式的掺烧位置对锅炉运行的影响,停用C磨时，燃烧器上部喷口（A层）燃用石炭煤相对下部喷口

36、（E层）燃用石炭煤，在减轻锅炉结渣趋势方面效果略差：A磨投用石炭煤炉膛温度及屏区温度明显高于E磨投用石炭煤方案，其中屏区最高温度高出70、炉膛最高温度高出38。由于A层喷口位于燃烧器上部，下部神华煤在燃烧器区不能与低结渣的石炭煤混合，从而造成燃烧器区积灰加重，温度升高。同时在燃烧器上部区域，石炭煤燃烧特性相对较差、火焰较长，使得屏区烟温明显增加；锅炉效率低出0.09个百分点，；A磨投用石炭煤较E磨投用石炭煤方案NOx生成量有所降低。,5 掺烧方式的选取,根据电厂自身条件，首先考虑机组安全性能，主要应注意如下问题：掺烧难燃煤种时，混合条件不好时，不宜采用预混掺烧；极易爆炸煤种在热风制粉系统上尽量

37、不要采用分磨掺烧，特别是对钢球磨煤机；磨损性强（Ke5）的煤，不宜在中速磨上分磨掺烧；对流动性差的煤种，不宜采用分磨掺烧；掺烧高水分煤种时，为保证出力，应尽量采用预混掺烧。,6 最佳煤粉细度以及对q4的影响,通过锅炉燃用不同挥发分混煤的碳未燃尽损失q4与R90的数据整理，提出了新的推荐公式为： R900.007V2daf+0.2537Vdaf+2.8111q4因R90变化的修正值与Vdaf有关，由300MW及以上容量的大型锅炉及100200MW容量锅炉试验积累归纳得出： q40.0002V2daf0.0202Vdaf+0.4944 q4为R90每变化一个百分点，q4对应变化的数字，将实际煤粉R

38、90值与推荐最佳细度值的差值乘以q4，所得结果即是对实际q4的修正值。,8 提高高水分褐煤出力的掺烧方法,预混掺烧可在满负荷条件下保证机组一台磨备用，保证了机组运行经济，原理如下： 通常中速磨磨制烟煤干燥出力余量较大（磨出口温度可达到80以上、入口温度还不到200）；掺入高水分煤后磨出口温度可适当降低，入口温度适当增加（降低冷风掺入量），基本达到：磨煤机研磨出力干燥出力，可保证制粉系统电耗变化不大，保证了掺烧的经济性。,8 提高高水分褐煤出力的掺烧方法,采用了预混方式，有效降低了混煤的爆炸性、结渣性，保证了机组的安全；保证了机组的带负荷能力；不需投入备用磨煤机系统，不明显增加厂用电率；由于扎煤

39、含硫、灰量较小，与一般煤掺烧比例越大，环保性能越好；,入炉煤粉中褐煤因煤比重较轻颗粒相对较粗，烟煤则因比重较重出磨颗粒较细。虽然褐煤燃烧性能较好，但因粒度粗而未出现明显的“抢风”现象，不明显降低燃烧效率；降低了制粉系统冷风掺入量，降低排烟温度；增加了烟气中含水量，排烟量有所增加；综合结果是不明显增加排烟。所以锅炉效率略有降低，与实际锅炉测试结果一致；,扎煤掺烧示例,四、保证锅炉环保性的运行措施,安全高效洁净的掺烧措施和手段,掺烧低硫煤可以降低SO2排放量，而降低NOx排放量最主要的运行手段是采用低氧燃烧。这对不易结渣煤种容易实现，但对结渣煤种则较为困难，最好的办法是采用掺烧方式降低煤种结渣性，

40、从而实现低氧燃烧，并同时取得一定的经济性BJR电厂HG-410/9.8-YM15型锅炉，原设计煤种为大同烟煤，现燃用神华煤。由于实际燃用煤种的结渣性比设计煤种严重，BJR电厂进行了大量的锅炉设备改造、燃烧优化调整以及燃煤掺烧措施，极大地提高了机组锅炉运行的结渣适应能力。该厂曾经在生产中使用较低的运行氧量值（2.5%左右），NOx排放量低于250mg/m3。,保证锅炉环保性的运行措施,姚 伟 2010年6月24日 西安,混配煤决策管理系统 西安热工研究院有限公司,混配煤决策系统,第一节 决策目的和程序第二节 配煤原则的选取第三节 掺烧的技术经济指标第四节 最佳方法的认定第五节 掺烧管理的几点建议

41、第六节 掺烧或更换煤种决策方法,第一节决策目的和程序,目的,制定集团和企业购煤计划；制定煤场储煤计划；制定掺烧方案；制定入炉煤上煤方案；指导锅炉运行。,基本程序,第二节配煤原则的选取,配煤原则,煤种掺配法指标掺配法性能掺配法,煤种掺配法,以煤种为指标的掺配方法，采用电厂较多方法简单可行，操作性强；新煤种必须进行试烧，取得经验后方可在电厂正式实施；同一煤种煤质指标发生变化将对锅炉运行造成影响。,指标掺配法,以煤质指标为基准的掺配方法，如配出所需的Q、V、S等，煤炭供应商采用较多。煤质参数稳定，可保证锅炉辅机运行稳定，并可有效控制污染物排放；对燃烧效果（如燃烧效率）、结渣、积灰等预测准确性差；需及

42、时取得煤质参数。,性能掺配法,以锅炉和燃煤性能指标为基准的掺配方法预报准确性高；计算复杂，采用手算时间长。比较科学的办法是编制相应的计算决策软件；需及时取得煤质参数。,掺配原则,综合方法：以性能掺配法为主，结合煤种掺配法和指标掺配法，提高预测精度，减少计算工作量。未取得煤质参数时，按煤种考虑掺配方案，首先保证机组安全运行；辅机出力按照指标法进行计算。,第三节掺烧的技术经济指标,技术经济指标,一.基本煤质指标二.燃烧性能指标三.经济性指标四.获取指标的方法,挥发分、灰分、水分为与设计值的绝对偏差；发热量、ST为与设计值的相对偏差。,原电力工业部根据电站锅炉的一些特点，于1993年下发了加强大型燃

43、煤锅炉燃烧管理的若干规定“电安生1993 540号”，对电厂燃煤允许的煤质参数变化范围作出了明确规定，其参数以锅炉设计煤为基准,基本煤质指标,基本煤质指标,为保证设备运行效率，应按设计煤（或最佳煤）煤质参数进行掺配，主要指标有V、A、Q、M、ST、St：V保证燃烧稳定性或防止爆炸，按“若干规定”范围；ST防止结渣，应大于设计值；A、Q、M保证锅炉带负荷能力以及保证主、辅机在最佳状态下运行，尽量接近设计值;St环保与安全指标，小于设计值，有脱硫时应低于设计和校核值中的较大值。,基本煤质指标,如果无法配置出设计煤参数，至少应保证混煤的各项主要煤质指标在“若干规定”的范围内；掺混原料煤应为相邻煤种区

44、间。如跨区间煤种掺烧，必须有相应的掺烧措施，配备混煤罐或采用分磨掺烧方式。,一.基本煤质指标二.燃烧性能指标三.经济性指标四.获取指标的方法,技术经济指标,混煤的燃烧特性指标应采用燃烧试验得出；,燃烧性能指标,热工院1MW半工业试验台,混煤性能参数对比1,混煤性能参数对比2,混煤着火温度通常低于按挥发分Vdaf得出的数据，一般情况可直接用Vdaf反映混煤着火特性；,燃烧性能指标,无烟煤与烟煤掺烧,回节首,混煤爆炸特性偏向易爆煤种，不能采用混煤Vdaf来反映其爆炸特性；,燃烧性能指标,热工院爆炸试验台,煤粉爆炸特性通常采用煤的燃烧特性指标判断（Vdaf、IT等），但煤粉爆炸机理要复杂得多，一般是

45、局部燃烧后再以极快速度传播从而出现爆炸，所以燃烧指标对其判别精度都不高。应采用专门针对电厂煤粉的爆炸试验台得出煤粉的爆炸特性。,燃尽特性，由于混煤中的易燃煤“抢风”，使难燃煤在较低氧分压下燃烧，燃烧条件恶化，出现不易燃尽的现象，从而导致混煤燃尽性能急剧下降。所以不能采用混煤Vdaf来反映其燃尽特性；,燃烧性能指标,无烟煤与烟煤掺烧,对一般煤以及高灰熔点煤（ST1400）的掺烧，结渣特性可采用ST值，但灰中Fe、Ca、Na等含量高的煤应采用燃烧试验,燃烧性能指标,热工院燃烧结渣试验炉,燃烧性能指标,神华煤与大同、兖州煤在某些锅炉上掺烧出现结渣加剧现象，原因是神华煤为高CaO的煤种，除与本身煤灰中

46、Fe2O3形成共熔体外，在与高铁煤掺烧时还有多余的CaO与掺烧煤中的Fe2O3形成共熔体，从而在一定比例下出现结渣加剧的现象。应注意神华煤与Fe2O3含量大于7%、Fe2O3/CaO大于3的煤比例在20%30%出现结渣趋势加剧现象。反映出的现象与ST、Sc的变化趋势保持一致。,图3 神华与大同、兖州煤掺烧ST的变化趋势,燃烧性能指标,各主要参数来源混煤基本参数可与单样参数加权平均接近如M、A、Q、V、S、N、HGI（略比平均值好，1）等；着火温度通常混煤介于各单一煤种之间；燃尽性能各单一煤种性能差别过大时，由于易燃煤种“抢风”，使难燃煤种燃尽更加困难，导致混煤燃尽性能急剧下降；,燃烧性能指标,

47、结渣性能由于各煤灰成分不同，一但形成共熔体，混煤的结渣性可能高于所有单一煤种。ST值不能按比例加权平均，灰成分可按灰分比例加权。原煤磨损指数、自燃特性、流动特性非线性参数飞灰比电阻非线性参数煤粉爆炸特性、沾污特性、煤的腐蚀特性非线性参数污染物NOx生成特性、煤自脱硫特性非线性参数,一.基本煤质指标二.燃烧性能指标三.经济性指标四.获取指标的方法,技术经济指标,经济性指标,混煤的经济性应综合如下指标进行评价：锅炉效率、减温水量（发电煤耗）各辅机（含配煤）电耗、厂用电率设备出力与寿命污染物排放量燃煤成本,经济性指标,1.混煤对运行经济性的影响随原料煤比例不同有较大变化,YK电厂褐、烟贫煤掺烧，保持

48、A、Q、V基本一致时，辅机电耗的变化,经济性指标,2.掺烧易燃煤，磨出口控制温度降低等原因，可导致经济性下降,TS电厂600MW机组一次风温由70降低至60，排烟温度升高5，锅炉效率降低0.37个百分点，影响煤耗1g/kW.h左右。,经济性指标,3.掺烧易燃煤，煤场自燃与电厂经济性和安全性也有直接关系,XH电厂掺烧的褐煤在煤场堆放23天后其热值损耗率达4.63%,4 燃烧效率问题,掺烧难燃煤种锅炉运行经济性将会出现下降，但部分锅炉在掺烧高热值烟煤也会出现飞灰可燃物下降等现象,4 燃烧效率问题,这主要是煤粉在炉内停留时间短、或挥发分形成碳黑所致，此时应采用降低煤粉细度的方法来降低飞灰可燃物，不应

49、采用进一步缩短停留时间的方法，如提高燃烧空气量等,4 燃烧效率问题,上述问题主要出现在400t/h以下小锅炉上，对大容量锅炉掺烧好煤，燃烧经济性会得到增加。如珠江电厂采用神华与石炭煤9:1的混煤，飞灰含炭量低于1；而且提高一次风压，可使炉膛出口烟温下降30左右，对防止结渣有较大好处。,5 汽温问题,在如下条件下汽温将会出现上升趋势：掺烧难燃煤种；掺烧低热值煤，特别是高水分低热值煤，因烟气量增加，汽温出现上升趋势。对流传热量较大的锅炉，影响较大；掺烧易结渣煤。上述情况反之亦然。如某电厂400t/h锅炉燃煤发热量由2700kcal/kg掺至3300kcal/kg，主汽温度由540则大幅度下降至51

50、0，影响趋势明显。,一.基本煤质指标二.燃烧性能指标三.经济性指标四.获取指标的方法,技术经济指标,获取指标的方法,一般指标采用计算（如V、A、Q等）；重要燃烧指标应进行测试，如IT、B、Sc等；或借助数据库获取。,热工院煤质数据库（含数千组煤的各种数据）,第四节最佳方案的认定,最佳方法的认定,以安全性为主的原则,示例,结果相同时，以效率高者为优,第五节掺烧管理的几点建议,几点建议,煤种选择及其特性设计阶段，燃用煤种难以做到稳定供应的电厂，在选用校核煤时，其灰分、发热量应留有裕度，但校核煤种与设计煤种两者可燃基挥发分和发热量差别不宜过大；应根据煤价、煤质、设计参数、锅炉和煤场掺混条件确定混煤煤