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      淺談優(yōu)化進(jìn)煤結(jié)構(gòu)及分負(fù)荷段混配摻燒的均勻度對(duì)鍋爐安全經(jīng)濟(jì)性的影響

      2017-05-30 02:52:24李曉紅
      科技尚品 2017年7期
      關(guān)鍵詞:優(yōu)化結(jié)構(gòu)降本增效均勻度

      李曉紅

      摘 要:面對(duì)目前電力體制改革加速落地,各種因素影響下,火電企業(yè)迎來(lái)巨大市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)壓力,出現(xiàn)虧損。本文通過(guò)對(duì)300MW機(jī)組鍋爐運(yùn)行進(jìn)行分析,找出入爐煤煤質(zhì)中揮發(fā)分、熱量、灰分、含硫量的摻配均勻度對(duì)鍋爐安全經(jīng)濟(jì)性與標(biāo)煤?jiǎn)蝺r(jià)的影響程度。

      關(guān)鍵詞:分負(fù)荷段摻配;均勻度;優(yōu)化結(jié)構(gòu);鍋爐安全經(jīng)濟(jì)性;降本增效

      1 300MW機(jī)組鍋爐設(shè)計(jì)參數(shù)與設(shè)計(jì)煤種成分

      1.1 300MW機(jī)組鍋爐設(shè)計(jì)參數(shù)

      300MW機(jī)組HG-102l/18.2YM9亞臨界、一次中間再熱、自然循環(huán)鍋爐,采用平衡通風(fēng)及四角切園燃燒技術(shù),燃料為煙煤。采用中間儲(chǔ)倉(cāng)式乏氣送粉方式。鍋爐以MCR工況為設(shè)計(jì)參數(shù),在機(jī)組電負(fù)荷為331MW情況下的鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量為102lt/h。機(jī)組電負(fù)荷為300MW時(shí),鍋爐額定蒸發(fā)量為908t。

      1.2 300MW機(jī)組鍋爐設(shè)計(jì)煤種成分

      1.3 入廠(chǎng)煤的主要來(lái)源

      入廠(chǎng)煤主要入廠(chǎng)煤主要來(lái)源于3個(gè)部分:

      (1)某礦務(wù)局的氣肥煤,占總量的1/2,其收到基低位發(fā)熱量在20~22MJ/kg,干燥無(wú)灰基揮發(fā)分在30%~38%,干基硫分在1.2%以下,干基灰分在30%以下。

      (2)地方煤礦的摻混煤(中高灰煤),占總量的1/5,其收到基低位發(fā)熱量在15.5~16.7MJ/kg,干燥無(wú)灰基揮發(fā)分在30%~42%,硫分在2.0%以上,灰分在35%以上。

      (3)貧瘦煤,占總量的3/10,其收到基低位發(fā)熱量在21MJ/kg左右,干燥無(wú)灰基揮發(fā)分在20%以下,干基硫分在2.5%以上,干基灰分在30%以上。

      2 入爐煤成分對(duì)鍋爐安全經(jīng)濟(jì)性的影響

      對(duì)于300MW的火電機(jī)組來(lái)說(shuō),通常鍋爐效率每變化1%,機(jī)組煤耗約變化3.5g/kWh,鍋爐效率對(duì)機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性影響是十分明顯的。而入爐煤的低位發(fā)熱量、揮發(fā)分、灰分、硫分、水分、灰熔點(diǎn)、可磨性系數(shù)對(duì)鍋爐的效率影響最為嚴(yán)重,同時(shí)對(duì)鍋爐的安全穩(wěn)定燃燒影響至關(guān)重要,以下主要從理論上分析入爐煤低位發(fā)熱量、干燥無(wú)灰基揮發(fā)分、干基灰分與干基硫分對(duì)鍋爐安全經(jīng)濟(jì)性的影響。

      2.1 煤的低位發(fā)熱量對(duì)鍋爐安全經(jīng)濟(jì)性的影響

      煤的入爐煤發(fā)熱量是設(shè)計(jì)鍋爐時(shí)的一個(gè)重要數(shù)據(jù)。如果實(shí)際入爐煤的發(fā)熱量低于鍋爐的設(shè)計(jì)選定煤種,理論燃燒溫度必然下降,爐膛溫度水平降低。將導(dǎo)致機(jī)械部完全燃燒損失和排煙溫度的增加,鍋爐熱效率降低。當(dāng)發(fā)熱量降低到一定限度,將導(dǎo)致燃燒不穩(wěn)定。如果所用的煤的發(fā)熱量低于鍋爐的設(shè)計(jì)煤種發(fā)熱量的技術(shù)低限值,就不能直接單獨(dú)入爐燃燒。如果入爐煤的發(fā)熱量高于設(shè)計(jì)水平,爐膛溫度必然升高,容易形成爐膛結(jié)焦現(xiàn)象。就燃燒而言,判別煤質(zhì)的好壞,不能簡(jiǎn)單以發(fā)熱量的高低來(lái)衡量,而應(yīng)與煤的揮發(fā)分高低結(jié)合考慮,當(dāng)然也不能只以揮發(fā)分來(lái)決定,煤的干燥無(wú)灰基揮發(fā)分與收到基低位發(fā)熱量Vdaf與Qnet,ar組成判別煤質(zhì)著火燃燒特性指標(biāo)。

      2.2 煤的揮發(fā)分對(duì)鍋爐安全經(jīng)濟(jì)性的影響

      揮發(fā)分是判別煤的著火、燃燒特性的首要指標(biāo)。如果揮發(fā)分高,揮發(fā)分的熱值也高,則揮發(fā)分燃燒產(chǎn)生的熱值就高,著火點(diǎn)就短,容易達(dá)到焦炭的著火溫度,使焦炭提前著火,火焰穩(wěn)定。如果揮發(fā)分低,揮發(fā)分燃燒產(chǎn)生的熱量較少,焦炭不容易著火,火焰就不穩(wěn)定。揮發(fā)分的釋放量不僅與煤種有關(guān)系,還與加熱速度、加熱溫度、煤粒尺寸等因素有關(guān)。如果煤中灰分也多,將阻礙揮發(fā)分釋出,又減少煤的空隙率與反應(yīng)表面積,將導(dǎo)致后期的燃燒速度降低,甚至有脫火的可能,造成鍋爐滅火。

      2.3 煤中灰分對(duì)鍋爐安全經(jīng)濟(jì)性的影響

      灰分對(duì)燃燒的影響首先表現(xiàn)在對(duì)著火的影響?;曳指邥?huì)使火焰的傳播速度減慢,使著火推遲;另外,煤的灰分越多,可燃物的成分相對(duì)減少,燃料的發(fā)熱量降低,爐膛溫度下降的幅度越大,煤的燃盡度變差和排灰量增大,均使q4隨之增加。在焦炭燃燒過(guò)程中,內(nèi)在灰分還會(huì)裹在內(nèi)層焦炭上形成灰殼,阻礙氧氣向焦炭表面擴(kuò)散,降低燃燒速度?;曳值脑黾樱€將導(dǎo)致受熱面的沾污使排煙溫度升高,同時(shí)使受熱面磨損加劇。對(duì)于一般固態(tài)排渣的煤粉爐,煤中的灰分不宜超過(guò)40%。

      3 入爐煤摻配均勻度對(duì)鍋爐安全經(jīng)濟(jì)性的影響

      3.1 300MW入爐煤摻配現(xiàn)狀

      入爐煤摻配合格率半年內(nèi)基本處于69%~75%的范圍內(nèi)徘徊。入爐煤摻配各項(xiàng)指標(biāo)頻繁出現(xiàn)向兩極化發(fā)展的現(xiàn)象,極大地影響了鍋爐的安全與經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。

      3.2 入爐煤揮發(fā)分摻配均勻度對(duì)鍋爐主汽溫度、排煙溫度、飛灰可燃物的影響

      入爐煤揮發(fā)分是對(duì)鍋爐安全經(jīng)濟(jì)燃燒的重要指標(biāo),以下主要針對(duì)每天的低谷負(fù)荷段的入爐煤揮發(fā)分進(jìn)行研究,找出最有代表性的兩組數(shù)據(jù),分析揮發(fā)分摻配均勻度對(duì)鍋爐主汽溫度、排煙溫度、飛灰可燃物的影響。

      3.3 入爐煤發(fā)熱量摻配均勻度對(duì)鍋爐主汽溫度、排煙溫度、飛灰可燃物的影響

      入爐煤低位發(fā)熱量是對(duì)鍋爐安全經(jīng)濟(jì)燃燒重要的數(shù)據(jù)之一,因此入爐煤低位發(fā)熱量的摻配均勻度也是對(duì)鍋爐燃燒影響的關(guān)鍵問(wèn)題,以下從低負(fù)荷段抽取的兩組發(fā)熱量數(shù)據(jù),分析其對(duì)鍋爐經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的影響。

      4 影響入爐煤摻配均勻度的因素

      下面從技術(shù)的角度分析影響入爐煤摻配均勻度的主要因素。

      4.1 入爐煤摻配存在的技術(shù)問(wèn)題

      在入爐煤摻配中,一直延續(xù)一種摻配方式,就是用一個(gè)數(shù)學(xué)模型代替全天的入爐煤摻配,而負(fù)荷在全天中并非是直線(xiàn)運(yùn)行,這就造成了入爐煤與負(fù)荷不相匹配的現(xiàn)象,以至于出現(xiàn)入爐煤摻配均勻度波動(dòng)很大的現(xiàn)象。

      4.2 負(fù)荷高低對(duì)煤質(zhì)的要求

      一般來(lái)講,負(fù)荷的高低對(duì)入爐煤煤質(zhì)的要求是不同的,高負(fù)荷工況下,需要相對(duì)高熱值、低揮發(fā)分的煤質(zhì);而低負(fù)荷需要相對(duì)高揮發(fā)分、低熱值的煤質(zhì)。這樣既滿(mǎn)足了高負(fù)荷工況下帶負(fù)荷的要求,又滿(mǎn)足了低負(fù)荷工況下鍋爐穩(wěn)定燃燒的需要。同時(shí)可以有效地?fù)綗慌悍N的劣質(zhì)煙煤,以便在一定范圍內(nèi)有效地降低標(biāo)煤?jiǎn)蝺r(jià)。

      5 解決入爐煤摻配均勻度的具體方案

      根據(jù)中間儲(chǔ)倉(cāng)式乏氣送粉結(jié)構(gòu)燃燒到新上煤的時(shí)間大約需要4小時(shí)進(jìn)行推算,特試驗(yàn)制定入爐煤摻配菜單與摻配的數(shù)學(xué)模型及優(yōu)化配煤摻燒系統(tǒng)性管理。

      5.1 建立煤場(chǎng)定值存放數(shù)據(jù)庫(kù),實(shí)時(shí)掌握煤場(chǎng)存煤信息

      對(duì)煤場(chǎng)進(jìn)行定值存放管理,煤場(chǎng)兩側(cè)擋煤墻標(biāo)記具體刻度標(biāo)桿,并分為適燒區(qū)、高熱值高揮發(fā)區(qū)、低硫區(qū)、低熱值區(qū),將不同礦點(diǎn)和不同煤質(zhì)的來(lái)煤分類(lèi)、分堆合理存放,在煤場(chǎng)庫(kù)存動(dòng)態(tài)管理圖板上準(zhǔn)確標(biāo)記來(lái)煤的熱值、揮發(fā)份和硫份等數(shù)據(jù)。每日煤場(chǎng)堆煤和煤場(chǎng)取煤數(shù)據(jù)均準(zhǔn)確錄入煤場(chǎng)庫(kù)存動(dòng)態(tài)管理圖板上,實(shí)時(shí)掌握存煤情況,這樣通過(guò)對(duì)煤場(chǎng)所有定值區(qū)域存放煤量、煤質(zhì)的加權(quán)平均統(tǒng)計(jì),就可得出煤場(chǎng)的平均熱值以及庫(kù)存總量,為燃料入爐的摻配燒提供條件。

      5.2 動(dòng)力配煤優(yōu)化配方數(shù)學(xué)模型的常規(guī)求解方法

      動(dòng)力配煤優(yōu)化配方的數(shù)學(xué)模型確定后,剩下的問(wèn)題是如何求解。求解的方法有很多種,較常用的圖解法和單純形法,但是用圖解法、單純形法或其他數(shù)學(xué)方法對(duì)動(dòng)力配煤優(yōu)化配方的數(shù)學(xué)模型求解是相當(dāng)復(fù)雜的。特別是當(dāng)3種煤相配時(shí),用上述方法對(duì)混配煤優(yōu)化配方的數(shù)學(xué)模型求解相當(dāng)困難而且費(fèi)時(shí)。隨著計(jì)算機(jī)的普及應(yīng)用,根據(jù)各廠(chǎng)實(shí)際設(shè)計(jì)入爐煤智能化摻配燒系統(tǒng)軟件,可很容易的解決此類(lèi)計(jì)算問(wèn)題,并且簡(jiǎn)單、快捷、準(zhǔn)確。

      5.3 智能化摻配燒對(duì)入爐煤的優(yōu)化管理體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面

      (1)智能化摻配燒以煤場(chǎng)定值存放和數(shù)字化管理為基礎(chǔ),加上較為準(zhǔn)確的來(lái)煤預(yù)測(cè)體系,有效地對(duì)原有人工調(diào)度摻配燒進(jìn)行革命性改進(jìn),擯棄了原有人工調(diào)度摻配燒落后的工作方式。

      (2)在上文中的進(jìn)煤優(yōu)化方案中已經(jīng)考慮到入爐煤摻配燒的因素,從煤源數(shù)量和質(zhì)量供應(yīng)上為優(yōu)化摻配燒提供保證。

      (3)采用計(jì)算機(jī)技術(shù)將傳統(tǒng)的供煤、存煤的粗放式管理提高為集約式管理。通過(guò)將煤場(chǎng)分區(qū)域定值存放、數(shù)字化管理,通過(guò)火車(chē)、汽車(chē)來(lái)煤預(yù)報(bào)和以往發(fā)運(yùn)情況對(duì)來(lái)煤煤質(zhì)、煤量進(jìn)行預(yù)測(cè),能更好地降低輸煤電耗,同時(shí)還可以提高卸煤速度,降低火車(chē)回空車(chē)時(shí)間。做到既能保證一定庫(kù)存來(lái)滿(mǎn)足安全生產(chǎn),又能最大限度地滿(mǎn)足鍋爐燃料要求,降低了燃料儲(chǔ)存成本。

      6 結(jié)論

      優(yōu)化入廠(chǎng)進(jìn)煤結(jié)構(gòu)后,對(duì)入爐煤摻配方式采取分負(fù)荷段優(yōu)化摻配后,根據(jù)統(tǒng)計(jì),鍋爐燃燒的安全性與經(jīng)濟(jì)性得到極大的改善.因此,由以上論述可以總結(jié)得到,通過(guò)入廠(chǎng)煤采購(gòu)優(yōu)化結(jié)構(gòu)和入爐煤分負(fù)荷段進(jìn)行均勻摻配,是提高鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的有效手段之一。

      參考文獻(xiàn)

      [1]韓宇.統(tǒng)計(jì)學(xué)原理[M].北京大學(xué)出版社,2012.

      [2]李寶山.管理經(jīng)濟(jì)學(xué)(第一版)[M].企業(yè)管理出版社,1997.

      (作者單位:華電漯河發(fā)電有限公司)

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