%af%b9高挥发分进口煤的安全燃烧研究及评估

１１４第四届全国火力发电技术学术年会论文
对高挥发分进口煤的安全燃烧研究及评估
周利庆１，葛建忠２
（１．华能南通电厂，江苏南通２２６００３；２．东南大学，江苏南京２１００９６）
摘要：为了适应国内煤碳市场变化，降低发电用煤成本，拓宽煤碳供应渠道，华能公司倡导试用有很高经济价值的印尼煤。

由于印尼煤具有高热值、高挥发分、低灰分特征，在撮易燃烧的同时，也存在易自燃自爆的危险。

作者通过对杨柳青、三河、石洞口二厂、湄洲湾等电厂的调研，并结合本厂实际，修改完善制粉系统防爆措施，目前该厂已安全燃用几十万吨，没有出现任何异常情况，现将制订防范措旆主要思路介绍给业内人士，共同探讨交流，目的是将锅炉及制粉系统防爆工作做得更好。

关键词：着火温度：煤粉浓度；风粉流速
１前言
１．１设备简介
华能南通电厂一期工程两台３５０Ｍｗ火电机组于１９８９年９月和１９９０年４月正式投入运营，二期工程两台３５０ＭＷ火电机组于１９９９年４月和７月通过１６８小时试运后投入运营，四台锅炉均为Ｂ＆ｗ公司生产制造的Ｃａｒｏｌｉｎａ型前、后墙对冲燃烧、亚临压力一次中间再热、自然循环汽包炉。

制粉系统为正压直吹式。

每台锅炉均配有四台ＭＰＳ．８９型中速辊式磨煤机。

每台磨煤机带同一层８只燃烧器，分布在前后墙各４只。

额定负荷运行时投用三台磨煤机组，一台备用。

一次风粉混合物的温度、浓度和煤粉细度，分别由冷、热风门、一次风调门及分离器折向门控制或调节。

锅炉设计用煤为山谣晋北烟煤，因此，制粉系统中未设计防爆门。

１．２设计煤种与印尼煤对照（表１）
表ｌ设计煤种与印尼煤对照
项目单位一期设计煤二期设计煤印尼煤（力拓）ｒ广周定碳ＦＣ％４７８４５４３４３．５５
业挥发分Ｖａｒ％２２．８２２４３８３７．０６
牡灰分Ａａｒ％１９．７７１８１７６．７９
训水分Ｍｔａｒ％
９、６１１２．０２１２．６硪Ｃａｒ％５８．５６５５０７６４．０２
氢Ｈａｒ％３３６３５２４５８
耍氧Ｏａｒ％７２８９髓１０．”
嚣氮Ｎａｔ％０７９０８１４
析矾Ｓａｔ％０６３０．５４０３４
ｏ灰Ａａｒ％１９７７±１０１８１７矗７９
旨水Ｍｔａｒ％９６１．－Ｅ．３１２．０２１２．６蓦低位发热量ＬＡＶ】芝嚣毛５２３２６．４０－±５’２００．１瑟未：嚣干燥无灰基挥发份Ｖｄａｒ％３２３１：ｔ５３４９２一
啥氏可磨性系数ＨＧＩ一５７６４５３７５１
蛮变形温度ｌｙｒ℃１１０１１６０１２００
溶软化温度ＳＴ℃１１９０１１８０１２５０
息溶化温度Ｆｒ℃１２７０１２３０１３５０
１．３印尼煤特性试验
着火温度的高低是在外热源加热条件～定时，燃料被点燃难易程度的一种反映，可以直接用来比较煤粉的着火性能。

还有一些反映煤粉着火后的燃烧特性。

见表２。

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Ｌｗ１棚Ｔｉｗｗ细ＩＴ叠哪ＴＧｌｔｌ０２ｔ２锄ｔ”
２４５５７４２６７ｎ０２５６５６６２殳５１２４５—３２６０．４９４８８－６６２２１１２５５表中符号说明：
ｔ着火温度℃
ＷＩ一易燃峰的最大燃烧速度ｍｇ／ｍｉｎ
ｗ２一难燃峰的最大燃烧速度ｒａｇ／ｒａｉｎ
Ｔｌ一易燃峰的最大燃烧速度所对应的温℃
Ｔ２一难燃峰的最大燃烧速度所对应的温℃
Ｔ燃尽温度℃
Ｇ１易燃峰下烧掉的燃料量ｍｇ
ｔｌ难燃峰下烧掉的燃料量Ⅱ培
Ｇ２烧掉Ｇｌ燃料量相应温度区域℃
ｔ２烧掉Ｇ２燃料量相应温度区域℃
１９８烧掉９８％燃料量所需的时间ｍｉｎ
Ｔ‰烧掉９８％煤焦量所需的时间ｍｉｎ
２温度控制及要求
２．１对磨煤机进口风温的要求
印尼煤燃烧特性试验数据表明，控制磨煤机入口温度小于其着火温度是十分必要的。

一次风冷热混合后的风温不得大于２３０＊（２，但也不是越低越好。

试验测试数据和实际运行数据如下（见表３）：
第四届全国火力发电技术学术年会论文１１５
表３磨制印尼煤时测试数据
入口风温℃１４０１６０１８０１９６６２０４２０７．５风环风速ｍ／ｓ４３．６４５．７４７８４９５２．７５７
从表３可以看到，风环风速随入口风温的降低而降低，如果一次风速偏移ＭＰＳ．８９型在４０％出力所允许最低一次风环风速４７．９ｒｉｇｓ时，一次风风环喷嘴处对原煤的托力将减弱，许多原煤将从磨盘上被挤入排废箱中，被当废料排出。

因此，正常运行中，磨煤机入口温度应控制在２１０－１６０＂１２之间，目的是确保安全运行同时，又能满足磨煤机制粉对风环风速的需求。

２．２磨煤机出口温度的要求
磨煤机出口温度的制定也同样不能限制某一值。

这是因为力拓集团的印尼煤当出口温度控制在６５℃时，其入口风温有可能已超过２１０℃，为了提高制粉系统安全系数，控制入口风温度低于２１０℃，其出口温度可适应降低一些。

提供印尼煤另一家集团为来宝公司，该公司提供煤种特点是水分更低，煤质较硬。

当磨后温度同样控制在６５℃时，其入口风温难维持在１６０℃上方，磨煤机捧废达４－５次，小时。

为了能使磨煤机正常运行，综合制定磨煤机出口温度为６０．７０℃。

３一次风量的控制
针对印尼煤易自燃自爆的特征，控制煤的颗粒度、煤粉的浓度和煤粉气流的速度至关重要。

通过试验和科学论证，提出在使用印尼煤过程中，一次风量提高５％做为防爆措施之一。

３．１防止一次风速过低
在制粉系统中，如果煤粉气流速度过高，易引起静电火花，导致爆炸。

如果煤粉气流速度过低，则又会造成管内煤粉在管内沉积氧化发热，而发生自燃。

一般普遍认为控制１６．３０ｍ／ｓ为佳。

由于磨制印尼煤对风温的限制，一次风体积流速大幅下降，提高５％风量，可适当增加煤粉气流的流速。

经国电热工研究院现场测试，一次风粉流速在１９．２３ｍ／ｓ之间。

这样既能防止因风温降低可能出现的煤粉沉积，又能防止高挥发印尼因低流速所产生着火提前所带来其它方面影响。

３．２降低煤粉浓度
影响煤粉爆炸因素很多，煤粉与空气混合成一定浓度后就有爆炸的危险。

《防止电力生产重大事故的２５项重点要求》中明确指出，气粉混合危险浓度为Ｏ．３２－４ｋｇｈｎ３，最危险浓度１．２．２．０ｋｇ／ｍ３。

我厂适当增加５％一次风量后，经测试计算，磨煤机内部气粉混合浓度０．５ｋｇ／ｍ３左右，虽仍在危险浓度范围内，但降低浓度有利于偏移最危险浓度。

３．３降低煤粉细度
煤粉越细，其表面积越大，越容易发生氧化自燃和爆炸。

由于印尼煤挥发分高，燃烧及燃尽性能好，适当放粗煤粉细度对安全运行十分有利。

经测试，增加一次风量，改变了磨煤机出口煤粉细度。

煤粉细度Ｒ２ｃｏ通过率从７０－７５％降至６０％左右。

炉内燃烧着火等情况正常，燃烧后飞灰可燃物含量未见增加，一般保持１－３％，不会因为煤粉放粗使得飞灰可燃物含量升高。

４完善制粉系统防爆保护措施
在针对制粉系统防爆措施修订的调研中发现，制粉系统发生自燃自爆现象大多发生在磨组启、停操作过程中，特别是磨组在停用过程中最易发生，这是因为在这一阶段，一次风温和流量变化幅度最大。

我厂在认真分析多起兄弟电厂经验后，决定尽可能减少用印尼煤磨组在运行中的启停操作，使磨煤机煤量、风量、风温尽可能稳定。

然而低负荷阶段只有两台磨组运行（单烧印尼煤时），如果出现异常，很容易因操作不当造成事故扩大。

为了给运行人员在突发异常来临时，争取宝贵时间，在磨组控制中增加了“印尼煤运行方式”，一但选择了该方式、磨后温突升１５℃以上（大于８５＂１２）时，就会出现声光报警和磨组惰性处理蒸汽阀自动开启２ｍｉｎ，而不是等升高至９３℃以上直接跳闸磨组做法。

５小结
安全燃用高挥发分高热值煤种，不但拓宽煤碳供应渠道，经济效益也十分可观。

由于印尼煤高挥发分高热值，锅炉燃烧效率得到提高，机组接带负荷能力得到增加，在带同等负荷情况下，印尼煤热值提高１０％使用煤量有明显减少，各辅机因煤量减少而降低出力，厂用电率也大幅降低。

２００２年我厂平均厂用电用率为３．８％，原煤中含灰量为６．８％，不但石子煤排废量少，对锅炉设备磨损也有减轻。

实践表明，只要充分周到考虑印尼煤各种因素，做好各项安全防范措施，印尼煤是可以长期安全燃用的，经济效益十分显著。

作者简介：
周利庆（１９５７－），男，江苏南通人，毕业于沈阳电力专科。

从事锅炉运行管理工作多年．发表论文多篇。

对高挥发分进口煤的安全燃烧研究及评估
作者：周利庆， 葛建忠
作者单位：周利庆(华能南通电厂(江苏南通))， 葛建忠(东南大学(江苏南京))本文链接：/Conference_5203955.aspx。