滨海电厂混煤配煤方案研究.docx

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滨海电厂混煤配煤方案研究

滨海电厂混煤配煤方案研究

　　[摘要]文章按粤东某滨海电厂建设条件,对国内现有筒仓、煤场、皮带机等混煤配煤方式进行全面概述,并提出粤东某滨海电厂混煤配煤方式的选择建议,从而达到系统简单、功能可靠、备用减少、运行维护安全和节省工程投资的目标。

　　[关键词]滨海电厂;筒仓混配煤;煤场混配煤;皮带机上混配煤;炉内混烧

　　[作者简介]罗宇东,广东省电力设计研究院物料输送专业高级工程师,广东广州,510663

　　[中图分类号]TM621[文献标识码]A[文章编号]1007-7723（2010）09-0122-0003

　　一、概况

　　粤东某滨海电厂一期1号、2号机组建设2×1000MW超超临界机组。

对于1000MW超超临界燃煤机组,由于煤源存在3种煤种,相应对运煤系统内的辅机设备也提出了混煤配煤的要求。

　　二、煤源与煤质资料

（一）电厂煤源

　　本工程选用神华煤种作为设计煤种,澳大利亚蒙托煤种混煤（蒙托煤掺烧比例按照不大于50%）作为校核1煤种,晋北大同煤种作为校核2煤种。

（二）煤质资料

　　粤东某滨海电厂燃用煤的煤质资料见粤东某滨海电厂设计及校核煤种煤质资料表（表1）。

　　表1中的校核煤种1是设计煤种和澳大利亚蒙托煤的50%∶50%混煤。

　　三、燃煤掺混的必要性

（一）符合大容量燃煤电厂用煤的发展趋势

　　随着我国电力事业的发展,大容量燃煤发电机组已逐渐成为火电生产中的主力机组。

以装机容量2×1000MW燃煤电厂为例,年耗煤量达到400万吨左右,当采用劣质煤时耗煤量还会更大。

如果只按单一煤种考虑,对于远离煤矿的电厂而言,许多煤源的供应还难以确保这个数量的要求。

随着燃煤电厂规模的不断扩大,不少燃用单一煤种的电厂已改烧多种煤,大容量的燃煤电厂用煤多煤种化的趋势是明显的。

（二）符合锅炉对煤质的要求

　　发电厂锅炉是依据工程提供的燃料特性而设计的,但发电厂锅炉一经设计成型,其燃料质量则应符合设计燃料的要求。

因此,通过混煤对混煤后的综合煤质提出适当的煤质范围供锅炉设计选用,可保证锅炉设计选型后对煤质变化的适应性。

　　（三）燃煤掺混具有多重的优越性

　　燃煤掺混是从多变的煤质中求得一种质量相对稳定、接近设计煤质的人工合成煤,以使入炉煤的质量得到保证。

燃煤掺混还可以调整灰分和硫分,减小环境污染,降低燃煤的总含灰量和含硫量。

另外,燃煤掺混还可以达到合理利用优质煤和劣质煤的目的。

根据锅炉所带负荷的高低,变换煤质,适当调整混煤比例。

混煤对于扩大供煤渠道、保证煤炭供应也是有利的。

　　综上所述,粤东某滨海电厂燃用燃煤拟由3种煤源供煤,采用混煤配煤方式,符合当前的煤炭供应形势。

　　四、常见的混煤配煤方式及其特点

（一）筒仓混配煤

　　在运煤系统中设置适当数量和容量的混煤筒仓,分别存放不同煤质参数的燃煤,每个筒仓出口配备可以调整出力大小的给料设备,按照预先计算或规划的配煤比例调整好每台给料机的出力,几台给料机同时运行将各筒仓内的存煤按比例给至皮带机系统,再经几次转运后燃煤被均匀混合运往煤仓间。

筒仓混煤也需一定的条件,即保持每个筒仓只装一种煤,且能经常保持一定的贮煤量。

利用筒仓进行混煤配煤作业方便灵活,并可以达到较准确的配比要求。

筒仓有混煤、缓冲、贮存功能,但造价较高,为混煤而专门设置筒仓应进行技术经济比较论证。

　　如果煤的挥发分较高,在筒仓中存放煤时间过长,在筒仓中容易发生自燃、爆燃。

筒仓需配备相应的安全保障措施以预防爆燃事件的发生,在筒仓上应设置安全检测系统（包含可燃可爆气体浓度检测、温度检测、料位检测等）和防爆泻压装置。

当煤种明显具有易燃性（煤质好、燃点低、挥发分高）的时候,危险更大。

针对这一情况,除安装各种功能的检测报警装置外,尚需设喷水、降温、防火、防爆装置及启动紧急排放等措施。

筒仓存煤时间应严格控制,设置的筒仓监测系统应保持工作状态,常备无患。

如果筒仓的作用为混煤,存煤量少,存煤时间短,且煤先进先出,可不设置惰化设施。

当安全检测设施发出报警信息时,停止向筒仓内供煤,并尽快排空筒仓。

因此,当煤种明显具有易燃性的时候,不推荐选用筒仓的混配煤措施;当不得不选用筒仓时应采取严格的监管措施并严格限制存煤天数。

（二）煤场混配煤

　　燃煤电厂贮煤场内大都设置了大型煤场机械,如悬臂式斗轮堆取料机、门式滚轮堆取料机、桥式抓斗起重机、地下煤斗配振动给料机、缝隙煤槽配叶轮给煤机以及大型推煤机等,其动作功能主要是对贮煤场的燃煤进行堆料或取料作业。

各种大型煤场机械在堆料或取料过程中可根据一定的操作工艺达到混煤效果。

根据电厂混煤需要,煤场混配煤对煤场设备运行有影响,主要影响设备效率和运煤系统的出力。

　　1.分堆分取方式

　　将不同煤质参数的煤种分堆贮存于煤场,取煤时几台煤场设备按照要求的配煤比例相应调整出力,同时在各个煤堆进行取煤作业,各煤堆的燃煤按一定比例进入皮带机系统,各种煤依次落在皮带机上形成分层煤,经过皮带机接力转运,待煤到达煤仓间时,煤已经基本混合均匀,达到混煤配煤的目的。

由于取料机调节出力不是很精确,影响到混煤比例不是很精确。

这种分堆分取的混煤配煤方式虽然简便易行便于操作,但需要多台煤场设备同时配合作业,使煤场设备动用率提高、运行时间较长、运行费用较高而不够经济;另外,煤场分堆存煤使场地利用率降低,煤场容量受到影响。

煤种越多,这种情况影响越大。

这种混煤方式使用广泛,仅适用于条形煤场,国内大多数配置2台以上斗轮堆取料机的电厂都曾间断采用。

　　2.分层堆煤断面取煤的混煤方式

　　利用煤场斗轮堆取料机将不同煤质的煤种分层堆存,取煤时尽量采用取断面的形式,使燃煤混合。

简单地说,将电厂不同品种的燃煤像三明治一样在煤场中逐层堆放,取料时各品种的燃煤被斗轮自然混合在一起,从而达到混煤效果。

这种混煤方式有一个前提,不同品种的燃煤进入电厂时必须有一定的规律,否则难以满足逐层堆放的要求。

这种混煤方式很难按一定的配比进行混煤,达不到准确的配煤比例,对混煤要求较高或混煤煤种较多的工程不宜采用此方法,而只适用于对混配比例不作严格要求的情况。

但此方式对煤场设备这样大型的设备动用率不会增加,运行费用合理,设备维护检修时间充裕,安全生产可靠性更高。

　　这种混煤方式要求堆煤必须有一定的规律,只要在堆料时严格按混煤的操作工艺堆料,取料时按取料的工艺取料,才能够达到混煤效果。

国外工程资料上介绍较多,目前国内仅珠海电厂等少数电厂采用。

如果来煤无规律、混煤要求较高或混煤煤种较多,不适宜采用这种混煤工艺。

这种混煤方式适用于条形煤场和圆形煤场。

　　（三）筒仓和煤场联合混配煤方式

　　筒仓和煤场分别存放不同煤质的燃煤,运行前将筒仓出口的给料机出力与煤场取料设备出力按要求的配煤比例调整好,同时给（取）煤进入皮带机系统经转运后混合。

筒仓和煤场联合混配煤方式减少筒仓数量,运行较为灵活,可以有多种配煤作业方式,操作简便易行并可基本保证配煤比例的要求,但同样存在建设筒仓系统工程的问题。

这种混煤方式因筒仓和煤场的配置比较特殊,在国内较少见。

　　（四）利用卸煤沟混配煤

　　将不同煤质的煤种分别按要求的比例卸入煤沟进行混配,这种混煤方式适用于煤质差异不大、配煤比例不作严格要求的情况。

这种混煤方式效率较低,且卸煤沟造价高,在国内较少见。

　　（五）利用原煤斗混配煤

　　利用犁煤器和皮带机运行,让不同煤质的燃煤交替进入原煤斗,在原煤斗能够达到一定程度的混煤。

这种混煤方式效率较低,配煤比例不严格,使用较少。

　　（六）炉膛内分层燃烧（炉内混烧）

　　炉膛内分层燃烧前提是要求将主厂房内各原煤斗按要求加上不同的煤种,以进行分输、分贮、分磨,最终满足炉膛内分层燃烧的要求。

　　这种配煤方式在运行中有以下几个方面的不利因素。

　　1.配仓时间。

上煤系统仅有两路皮带机,根据规程要求为一用一备,要给煤仓上各种不同的煤,而不同煤种上煤期间需要一个间隔时间,故加长了总的配仓时间。

　　2.管理问题。

由于各个煤仓要放各种不同的煤种,这给上煤管理带来很多不便,仅仅依靠程控是不能解决这个问题的,需要人工介入。

一是煤场取煤时需区别不同的煤种;二是给煤仓加煤时需将不同的煤加到不同的煤仓;三是需对皮带机实行不同时段运不同的煤种。

若是管理不力,很容易造成错乱。

当两种不同煤种的煤仓同时告急时,上煤系统需要同时运行两路皮带机,否则无法满足其配仓要求,因为无法实施短时间内不同煤仓之间切换配仓。

当多种不同煤种的煤仓同时告急时,上煤系统无法满足配仓要求。

　　对于煤种较少（如2种）的工况,这种混煤方式效率较高,配煤比例也比较严格,使用较多。

由于可以不改造运煤系统,这种混煤方式在许多从单一煤种运行改为混煤运行的电厂应用广泛。

　　（七）专用混煤仓混煤

　　若是混煤要求较高,不仅需要设置筒仓及活化给料机,而且得设置专用混煤仓,将不同煤质的煤按比例同时送进专用混煤仓,将煤搅混均匀后再给到皮带机上。

这种精确混煤方法在国内没有使用实例。

　　五、粤东某滨海电厂拟采用的混煤配煤方式比较

　　根据国内部分混煤运行电厂的运行经验,在混煤比例的要求不是很高时,不需设置专门的混煤设施。

（一）不设混煤筒仓的原因

　　仅为混煤,混煤机械不用花额外的费用就可以达到混煤效果。

如果为了混煤而设置筒仓就要花费相当高的造价。

因此,在这种情况下,应进行技术经济比较,论证是否有必要为混煤而专门设置筒仓。

　　粤东某滨海电厂若采用混煤筒仓,电厂2个筒仓的贮煤量按2×1000MW机组1d的耗煤量考虑,每个筒仓贮煤7000t,共贮煤1.4×104t,加上连接筒仓的皮带机栈桥、转运站造价约3000万元。

每个圆筒仓只装一种煤种,运行时按混煤比例要求,将2台给煤机的出力分别调节至上煤系统出力的50%,通过带式输送机向原煤斗供煤。

　　粤东某滨海电厂的煤种挥发分较高,其中的澳大利亚蒙托煤属于高挥发分的长焰煤烟煤,属于易燃性煤种,如果采用筒仓必须采取相应的安全保障措施。

按《DL/T5187.1-2004运煤设计规程》7.2.7说明,目前国内缺乏筒仓贮煤的安全技术规范,蒙托煤采用筒仓有一定风险。

鉴于粤东某滨海电厂的掺烧比例要求是蒙托煤掺烧比例按照不大于50%,混配比例不作严格要求,且设计煤种神华煤与校核2煤种晋北大同煤的特性接近,不需严格分开堆放,蒙托煤与神华煤掺烧只是2种煤混合配煤。

从技术经济性考虑,完全可以采用煤场混配煤、皮带机上混配煤、炉膛内混烧的方式进行混煤配煤掺烧。

同时不设筒仓可简化运煤系统流程,节省筒仓有关投资约3000万元,故粤东某滨海电厂本期工程设计方案不设混煤筒仓。

（二）不采用圆形煤场混煤的原因

　　圆形煤场的堆取设备分别工作,煤堆覆盖面大,直接堆取比例高,比条形煤场更适合分层堆煤断面取煤的混煤方式。

粤东某滨海电厂的煤种挥发分较高,其中的澳大利亚蒙托煤属于高挥发分的长焰煤烟煤,属于易燃性煤种,而圆形煤场堆煤高度达到33m,不利于防止煤堆自燃的监控,无法实施分堆,一旦煤堆自燃也难以有效处理。

同时圆形煤场按滨海电厂2×1000MW的20d贮量29.4万吨（设计煤种）计算,须设置2个直径120m的圆形煤场,造价比条形煤场（推荐方案）增加1亿元以上,造价过高,设备国产化程度低,运行维护不便。

根据技术经济性综合考虑,粤东某滨海电厂本期工程设计方案不设圆形煤场。

　　（三）粤东某滨海电厂拟采用的混煤配煤方式

　　按照粤东某滨海电厂煤源煤种和运煤系统设置的方案,拟采用煤场混配煤、皮带机上混配煤、炉膛内混烧的方式进行混煤配煤掺烧,其比较见表2。

　　（四）混煤配煤方式说明

　　1.A方式炉膛内分层燃烧,在炉膛内混合,斗轮机、皮带机按煤种切换运行,对于2个煤种,此类方式可以应付,如煤种多则不宜炉内混煤;运煤系统不需特殊设计,只是调整运行管理制度即可处理,但是运行时间增加。

　　2.B方式分堆分取方式,在皮带机上混合,运行管理须配合。

煤场出口设2个电动三通分流器,确保落在每一路皮带上的2种煤按50%∶50%混合。

　　3.C方式分层堆煤断面取煤的混煤方式,在来煤有规律的条件下,煤场堆煤时必须由堆取料机移动堆煤实现水平分层,推煤机配合,取煤时必须垂直取料,实现煤场混合。

　　六、结论

　　按照粤东某滨海电厂煤源煤种和运煤系统设置的方案,本工程不设混煤筒仓,也不采用圆形煤场方案。

　　粤东某滨海电厂混煤配煤可采用煤场混配煤、皮带机上混配煤、炉膛内混烧三种方式实现,以达到校核煤种1用设计煤种和澳大利亚蒙托煤按50%∶50%混煤（其中澳大利亚蒙托煤不超过50%）的要求。

三种方式可按照来煤情况适当组合,从而提高运煤系统混煤配煤的效率,满足电厂运行的需要。