煤电机组回收炉渣复烧可行性研究
李瑞芳 陶庆喜 任新运
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李瑞芳 陶庆喜 任新运,. 煤电机组回收炉渣复烧可行性研究[J]. 电力研究,2023.12. DOI:10.12721/ccn.2023.157115.
摘要:
2021年以来,全球能源行业出现新变化,国际能源价格大幅上涨,国内电力、煤炭供需持续偏紧,煤炭价格上涨过快,发电成本大幅上升。面对新形势、新要求,该公司践行央企责任使命,深入推动“碳达峰、碳中和”行动,持续推进节能降耗,把减污降碳、煤炭清洁高效利用切实落实到工作中。为进一步降低燃料成本、提高机组经济性,集思广益创新开展炉渣复烧试验。本文针对豫新发电机组的运行现状,深入研究炉渣复烧掺烧方案,从多方面考虑其机组运行安全性,经济成本以及减排方面的变化进行综合性分析,为该厂机组的安全、经济和环保运行提供一定的理论依据。
关键词: 炉渣复烧;经济性;创新
DOI:10.12721/ccn.2023.157115
基金资助:

引言:

随着电力体制改革的逐步深入,电能过剩的趋势越来越明显,各发电企业,特别是火力发电企业,经营压力越来越大,而电价的逐步下调,让火电企业的盈利越发困难,电力作为一种特殊的商品,质量上没有任何差别,火电企业的竞争,只能是电价的竞争,为了能提高市场的竞争能力,提高发电企业经济效益,许多发电企业都采用了燃煤掺烧这一技术作为调节成本的重要手段。燃煤掺烧技术是一项较复杂的技术方法,掺配煤种和比例的不同直接影响混煤的燃烧特性,并且当混配后的煤质超出锅炉设计煤质适应范围时,将会给锅炉的安全性、经济性以及环保工作带来很大的影响。不同的电厂根据自身特点进行相对应的燃煤掺烧技术来降低其经营成本对企业经营是十分重要的。

1 设备概况

1.1锅炉概述

该公司锅炉型号系WGZ1070/17.5-6型330MW亚临界自然循环汽包炉,由武汉锅炉股份有限公司制造。锅炉呈“П”型布置,钢球磨中储式制粉系统,热风送粉,直流式百叶窗水平浓淡燃烧器,四角布置,切向燃烧方式,尾部双烟道布置,烟气挡板调节再热汽温,喷水减温控制过热汽温,容克式三分仓回转式空气预热器,刮板捞渣机连续固态出渣,锅炉一次再热,平衡通风,全钢构架,露天岛式布置。

1.2 脱硝系统

烟气脱硝工艺采用SCR,还原剂为尿素。整个SCR系统分为两大部分,即SCR反应器和还原剂制备以及供应系统设备。SCR反应器布置在锅炉炉后与除尘器入口之间的烟道上方。本工程建设规模是2台330MW机组建设脱硝装置,其中,还原剂储存及制备区为公用系统。

脱硝装置采用“高含尘布置方式”的选择性催化还原法(SCR),在脱硝设计煤种、锅炉最大工况(B~MCR)、处理100%烟气量条件下,脱硝效率不小于85%,催化剂层数按“2+1”布置。2016年对脱硝装置技改后催化剂布置为3层,脱硝效率为92.3%。在入口NOx不大于650mg/Nm³(BMCR,干基6%O2)情况下,出口NOx不大于50mg/Nm³。

1.3脱硫系统

2×330MW机组脱硫装置为日本三菱液柱塔工艺。该装置采用石灰石—石膏湿法脱硫工艺,脱硫剂为石灰石(CaCO3),烟气通过原烟气档板和增压风机进入烟气换热器(GGH)冷却后进入吸收塔,脱硫后的净烟气经过除雾器(屋脊式)除去水滴、GGH加热至80℃后进入烟囱排放至大气,脱硫系统取消烟气旁路。为了适应环保局对出口二氧化硫排放降低的要求,由2013年12月5日对#7、2014年8月11日对#6脱硫装置进行技改,由单一的液柱塔改为液柱塔+喷淋层技术结合的方式 ,在保留原有液柱喷射系统的基础上,在液注喷射系统上方增设喷淋系统,总脱硫效率满足系统要求,设计入口SO2浓度为2450mg/Nm3(校核值)。

1.4 接卸与上煤设备设计概况

1)翻车机:用来接卸火运来煤,只有在做实煤校验且煤种合适时方可直接入炉。

2)汽车卸煤沟:用来接卸汽运来煤,或将不同热值、挥发份、硫份的煤种由自备重卡按比例短盘至地沟,通过铲车进行掺配后直接入炉,也可以和斗轮机、事故煤斗进行掺配入炉。

3)斗轮机:主要用途是堆存火运来煤与330MW煤场上煤,可按不同机组煤质需要制定掺配比例,与#0皮带,利用变频器通过两条皮带按比例控制各自负荷在#5皮带掺配后入仓。

4)#0皮带:330MW煤场的应急上煤入口,可以根据地沟和东A区储煤,按不同机组煤质需要制定掺配比例,利用变频器通过两条皮带按比例控制各自负荷在#6皮带掺配后入仓。

2 炉渣复烧方案可行性探索

2.1 成立炉渣复烧试验攻关小组

针对炉渣复烧工作,该公司成立了试验攻关小组。小组由运行部煤调、锅炉专工、各值值长共同组成,运行部主任为组长。为进一步规范炉渣复烧工作流程,攻关小组制定了炉渣复烧方案,明确了各岗位责任,确保机组安全性、经济性最大化,促进炉渣复烧工作顺利开展。

2.2 炉渣复烧试验方案确定

燃煤在炉膛内燃烧不完全时,形成的炉渣发黑、含碳量较高,同等负荷情况下,耗用的燃料增加,成本增大。根据炉渣外形初步判断含碳量,并对不同情形的炉渣进行化验,对比含碳量。由大量化验数据得出:炉渣含碳量大于18%时,热值1800~2200大卡/千克,可回收进行复烧,根据炉渣情况安排运往煤场,经充分晾晒后参与配煤掺烧。

2.3 炉渣复烧试验方案实施

炉渣复烧以确保机组安全、经济、稳定运行为前提条件,坚持两个原则:1)合理进行炉渣与高硫高热煤种掺配、尽可能降低优质煤种消耗,且满足达标排放的原则; 2)燃煤掺烧实行分煤仓、分阶段的方法,在满足机组负荷要求时进行配煤调整,减少机组扰动、保证锅炉稳燃的原则。具体实施步骤如下:

炉渣复烧掺配上煤方式为炉渣与西煤场高硫煤掺烧进#6、7炉B/C原煤仓(C制粉系统对应B层燃烧器),有利于炉渣充分燃烧。根据锅炉燃烧情况,可适当调整炉渣掺配量。在A层使用热值较高的优质煤,保证锅炉底层燃烧稳定,减小掺配炉渣对锅炉的影响。

炉渣复烧期间,炉渣掺烧攻关小组每天组织召开专题会议,确定炉渣掺配方式与比例,并记录不同比例下掺烧炉渣的燃烧情况,专业分析炉渣复烧的效果;运行人员加强燃料调整与监视,加强现场炉渣监视,防止出现跑渣现象。攻关小组对燃烧情况进行观察并对掺烧方式进行推算、研究,在保证安全环保可控的前提下,进行炉渣复烧工作。

与电网加强沟通联系,每天参照电网调度日发电计划,根据不同时段的负荷计划以及天气情况,确定次日每个时段的燃煤掺烧方案,还要实时根据电网实际负荷需求进行燃煤掺烧微调,确保每个时段的燃煤掺烧都处在经济运行方式下,实现燃煤安全经济掺配调度。

3 炉渣复烧取得的成效

3.1 提升输煤、给煤系统运行的可靠性

在掺配煤泥控降煤价时,因煤泥粘性较大,输送过程中经常出现落煤管粘堵现象,导致整条输煤线路被迫停运,或原煤仓蓬煤、给煤机断煤,造成空仓、粉位低、降负荷甚至投油等严重问题。在煤泥中掺烧一定量的炉渣,可减小的粘性,使输煤、给煤通畅,保证输送及制粉系统运行的稳定性。

3.2 提高锅炉燃烧的安全性

该厂锅炉入炉燃煤热值高于5300大卡/千克时,极易在炉膛结焦,随着焦块积累增多,造成锅炉掉焦灭火,严重影响锅炉安全运行。复烧的炉渣热值大约有1800~2200大卡/千克,通过一部分炉渣与高热值煤掺烧掺配,控制入炉煤热值在安全掺烧范围内,保证锅炉燃烧的安全性。但炉渣掺配比例不易过多,入炉热值低于4500大卡/千克时,易发生跑渣风险。

3.3 提高锅炉的经济性

在炉渣复烧试验期间,每天平均消耗90吨炉渣,炉渣含碳量由18%降至8%,掺配炉渣后,制粉系统出力增加(原煤仓堵煤明显减少),制粉电耗较掺配前降低0.1%,输煤系统保证了连续运行降低了耗电率,提高了设备的经济性。

3.4 节约燃料成本

通过在燃煤中掺配一定比例的炉渣,消耗炉渣所固有的发热量,提升燃煤利用率,深度挖掘机组潜力,降低入炉煤单价,在不影响机组安全、供电品质的情况下对发电成本进一步把控,使机组耗能进一步降低,为公司实现降本增盈起到了良好的补充效应。截至12月底,共掺配炉渣约2500吨,按市场煤价800元/吨计算,可节约燃料成本60万元,增加炉渣掺烧量对燃料成本控制非常有利。

4 结束语

通过炉渣复烧试验的摸索,对炉渣的回收标准、掺烧比例、掺烧风险各类信息汇总,扩展了燃煤掺烧工作思路。在炉渣复烧攻关小组的大力协助配合下,炉渣复烧保证了锅炉技术要求,最大限度的提高了机组运行的安全性与经济性,同时满足电网及环保排放的要求,取得了一定的成效。

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