摻燒超設(shè)計(jì)值高硫褐煤設(shè)備問(wèn)題探討

丁智，矣繼東，普綱

（國(guó)電陽(yáng)宗海發(fā)電有限公司，昆明 652103）

0 前言

受近年來(lái)煤炭去產(chǎn)能及煤炭市場(chǎng)影響，云南省火電企業(yè)電煤采購(gòu)困難，特別是煙煤機(jī)組燃用設(shè)計(jì)煤質(zhì)已不可能，而高硫褐煤市場(chǎng)相對(duì)寬松、價(jià)格較低，為進(jìn)一步降低機(jī)組發(fā)電成本，保障電煤供應(yīng)，對(duì)實(shí)施過(guò)脫硫深度改造的機(jī)組可以嘗試摻燒高硫褐煤。由于脫硫改造設(shè)計(jì)硫份、煙氣量較高，而火電企業(yè)近年也在“雙低”新常態(tài)下煎熬，低負(fù)荷下脫硫處理能力裕量較大，為摻燒高硫份煤提供必要條件。因入爐煤水分、硫份均較高，原配煤摻燒關(guān)注點(diǎn)主要集中在空預(yù)器酸露腐蝕和滿(mǎn)足環(huán)保達(dá)標(biāo)排放上。

先后出現(xiàn)二號(hào)鍋爐空預(yù)器堵塞被迫停爐；一號(hào)鍋爐引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉卡澀出力受限致部分部件損壞、葉輪腐蝕、引風(fēng)機(jī)后煙道反復(fù)腐蝕通洞及GGH換熱元件損壞、低泄漏風(fēng)機(jī)葉輪腐蝕通洞；三期兩臺(tái)鍋爐空預(yù)器先后煙氣側(cè)差壓升高；鍋爐結(jié)焦掉焦致?lián)圃鼨C(jī)、渣溝堵塞等影響機(jī)組安全運(yùn)行事件，以及三期機(jī)組減溫水量大影響機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行問(wèn)題，因此有必要對(duì)高硫、高水分的煤對(duì)設(shè)備安全經(jīng)濟(jì)可靠運(yùn)行進(jìn)行全面評(píng)估。

1 一號(hào)鍋爐摻燒高硫高水分褐煤情況

1.1 設(shè)備概況

#1鍋爐是E∏-670-13.8-540БΓ型超高壓、一次中間再熱、單汽包自然循環(huán)鍋爐，鍋爐為Л型布置，采用固態(tài)排渣的褐煤鍋爐。＃2鍋爐是WGZ670／13.7-9型超高壓、一次中間再熱、自然循環(huán)、單爐膛、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架懸吊結(jié)構(gòu)、褐煤鍋爐。三期（#3、#4機(jī)組）鍋爐是WGZ1025/18.24-4型亞臨界中間一次再熱、自然循環(huán)、單爐膛、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、∏型、露天布置、全鋼架、全懸吊結(jié)構(gòu)的煙煤鍋爐。

為滿(mǎn)足GB13223-2011《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，對(duì)四臺(tái)機(jī)組進(jìn)行脫硫提效改造，一號(hào)鍋爐設(shè)計(jì)收到基硫份1.6%對(duì)應(yīng)原煙濃度為9000mg/Nm3，二號(hào)鍋爐設(shè)計(jì)收到基硫份1.24%對(duì)應(yīng)原煙濃度為6000mg/Nm3，三期鍋爐設(shè)計(jì)收到基硫份1.89%對(duì)應(yīng)原煙濃度為7500mg/Nm3。進(jìn)行尿素水解制氨工藝煙氣脫硝改造，配套進(jìn)行了“引增合一”改造，引風(fēng)機(jī)全部改為雙級(jí)動(dòng)葉調(diào)節(jié)軸流式風(fēng)機(jī)。

1.2 摻燒褐煤煤質(zhì)情況

高硫褐煤摻燒比例一旦超過(guò)50%，入爐煤全水分將超過(guò)35%，收到基硫份將超過(guò)1.9%，這將導(dǎo)致酸露點(diǎn)大幅升高。

1.3 一號(hào)鍋爐摻燒高硫褐煤發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題

摻燒高硫褐煤，最大摻燒比例約60%，最高入爐煤收到基硫份為2.6%水分，停機(jī)后檢查發(fā)現(xiàn)引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉及脫硫側(cè)設(shè)備腐蝕、結(jié)垢嚴(yán)重。

1）#1機(jī)組運(yùn)行期間，GGH總壓差在0.26～0.38 kpa之間正常波動(dòng)，11月7日開(kāi)機(jī)至負(fù)荷168 MW時(shí)總壓差在0.49左右，運(yùn)行至1月2日后總壓差升至0.72 kpa，投入2天高壓水吹掃后壓差降低至0.35 kpa左右，但是運(yùn)行至1月28日壓差重新上升至0.72 kpa，再次投入高壓水也只能維持壓差在0.6 kpa左右，停機(jī)檢查發(fā)現(xiàn)GGH內(nèi)部吹掃盲區(qū)上有大量積灰板結(jié)，146組換熱盒在腐蝕后在正常吹灰的情況下出現(xiàn)換熱片傾倒、脫落的情況。

2）GGH鍍搪瓷換熱片被腐蝕成鋸齒狀，GGH原煙氣分倉(cāng)殼體、原煙氣入口及凈煙氣出口分倉(cāng)膨脹節(jié)法蘭、凈煙道及煙道支撐桿出現(xiàn)大量腐蝕穿孔。

3）低泄漏風(fēng)機(jī)因葉輪腐蝕導(dǎo)致動(dòng)平衡失效，反復(fù)出現(xiàn)振動(dòng)超標(biāo)故障，解體后檢查發(fā)現(xiàn)葉片腐蝕通洞、葉輪前后蓋板表面腐蝕成點(diǎn)坑。

4）一號(hào)鍋爐2017年11月7日啟動(dòng)至2018年1月2日因煤質(zhì)較差一直需要6臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行，1月10日加負(fù)荷時(shí)，B引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開(kāi)度78%電流330 A（額定電流405A）左右、振動(dòng)1.4 mm/s運(yùn)行正常，2月5日加負(fù)荷時(shí)發(fā)現(xiàn)B引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開(kāi)度60%以上電流變化較小僅為220 A左右，逐步增加動(dòng)葉開(kāi)度至94%電流僅為250 A，對(duì)比發(fā)現(xiàn)A引風(fēng)機(jī)也存在出力下降情況，已影響機(jī)組帶負(fù)荷能力。停爐后揭蓋檢查發(fā)現(xiàn)，兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)芯軸彎曲無(wú)法修復(fù)，部分曲柄多個(gè)組件損壞，輪轂部分表面、動(dòng)葉轉(zhuǎn)動(dòng)柄周圈腐蝕、結(jié)垢，部分葉片固定螺栓銹蝕、密封圈破損。

2 高硫褐煤試驗(yàn)分析及預(yù)防措施

2.1 試驗(yàn)分析情況

將某礦高硫褐煤存查樣送檢進(jìn)行灰特性檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果與常用煤種對(duì)比分析情況如下：

1）灰軟化溫度ST較2011年四臺(tái)機(jī)組入爐煤低170℃以上，較一二期設(shè)計(jì)值低70℃，較三期設(shè)計(jì)值低210℃，較2011年各機(jī)組入爐煤低130℃以上。容易結(jié)焦，受熱面易沾污引起減溫水增加。

2）灰成分中CaO為20%，較二號(hào)鍋爐2011年入爐煤高3.92倍，較三期設(shè)計(jì)值高5.43倍。易從煙氣中吸收二氧化碳及水分放熱，造成積灰板結(jié)，與水反應(yīng)生成氫氧化鈣，有腐蝕性。

3）灰成分中SO3為22.76%，較二號(hào)鍋爐2011年入爐煤高40.64倍，較三期設(shè)計(jì)值高9.85倍。容易在積灰、沾灰部位造成酸腐蝕，脫硝下游設(shè)備容易生成硫酸氫銨，硫酸氫銨在147-350℃區(qū)間為粘稠液態(tài)增加吸附灰能力，容易造成空預(yù)器后下游設(shè)備腐蝕、堵塞、灰板結(jié)。

4）燃用上述煤質(zhì)連續(xù)運(yùn)行時(shí)間較短，對(duì)其他設(shè)備的影響情況目前暫時(shí)無(wú)法評(píng)估。

2.2 防范措施

1）機(jī)組運(yùn)行中，如原煙濃度超過(guò)6500mg/Nm3，300MW機(jī)組負(fù)荷變化低于30MW、200MW機(jī)組負(fù)荷變化低于20MW時(shí)，每班活動(dòng)引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉一次，即：?jiǎn)闻_(tái)引風(fēng)機(jī)電流在活動(dòng)前的電流基準(zhǔn)上增加10A→低于基準(zhǔn)10A→恢復(fù)正常運(yùn)行值?；顒?dòng)期間注意監(jiān)視爐膛負(fù)壓、引風(fēng)機(jī)控制油壓。

2）原煙濃度低于6500mg/Nm3時(shí)，參照原定期工作規(guī)定執(zhí)行。

3）停運(yùn)機(jī)組每天白班，對(duì)每臺(tái)引風(fēng)機(jī)全開(kāi)/全關(guān)動(dòng)葉一次，增減幅度不大于5%。

4）嚴(yán)格執(zhí)行機(jī)組啟動(dòng)前動(dòng)葉清灰規(guī)定。

5）機(jī)組每次停運(yùn)后，開(kāi)檢修人孔核對(duì)動(dòng)葉開(kāi)度，必要時(shí)開(kāi)引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉觀察窗核對(duì)動(dòng)葉活動(dòng)情況，檢查動(dòng)葉轉(zhuǎn)動(dòng)區(qū)域輪轂上的氧化物、灰垢情況。

6）機(jī)組B級(jí)以上檢修時(shí)，揭蓋清除引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉轉(zhuǎn)動(dòng)區(qū)域輪轂上的氧化物、灰垢，內(nèi)筒密封面打磨清除高點(diǎn)，嚴(yán)格密封工藝。

7）修正GGH吹灰壓差限值，調(diào)整吹灰方式，減少換熱元件腐蝕后因吹掃損壞的數(shù)量。

8）修復(fù)GGH殼體及原凈煙道破損的保溫，減少煙氣冷凝水的產(chǎn)生，同時(shí)對(duì)原凈煙道疏水系統(tǒng)進(jìn)行改造，及時(shí)排出煙道積水。

9）對(duì)已發(fā)生腐蝕的低泄漏風(fēng)機(jī)葉輪進(jìn)行焊補(bǔ)修復(fù)，并重新進(jìn)行動(dòng)平衡校驗(yàn)，以后每次停機(jī)檢查，防止低泄漏風(fēng)機(jī)葉片再次發(fā)生腐蝕后振動(dòng)超標(biāo)退運(yùn)造成脫硫超標(biāo)排放的情況。

10）低泄漏風(fēng)機(jī)入口增加遮流罩，避免GGH吹掃掉落的積灰及液態(tài)水被風(fēng)機(jī)吸入，改善風(fēng)機(jī)運(yùn)行工質(zhì)。

11）每次停機(jī)對(duì)換熱元件及密封片進(jìn)行檢查，評(píng)估其安全可靠性，每年對(duì)損壞的換熱元件進(jìn)行更換。

3 結(jié)束語(yǔ)

1）鍋爐機(jī)組高硫褐煤的摻燒，不僅要重視空預(yù)器酸露腐蝕和滿(mǎn)足環(huán)保達(dá)標(biāo)排放，還需要通過(guò)試驗(yàn)，對(duì)設(shè)備安全經(jīng)濟(jì)可靠運(yùn)行進(jìn)行全面評(píng)估，確定合適的摻配比例。

2）通過(guò)采取一些手段或措施，可以緩解或避免在摻燒高硫褐煤后對(duì)鍋爐、脫硫設(shè)備的影響，從而在保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行基礎(chǔ)上，提高運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。

3）控制高硫褐煤摻燒總量不超過(guò)40%，控制一號(hào)鍋爐收到基硫份2.0%；二號(hào)鍋爐收到基硫份1.7%；三期鍋爐收到基硫份2.2%。

4）高硫褐煤不單獨(dú)在同一倉(cāng)燃用，降低燃燒器噴口結(jié)焦問(wèn)題。

5）硫酸氫銨易潮解，停爐后的空預(yù)器高壓水疏通嘗試采用溫水沖洗。

6）GGH入口原、凈煙道內(nèi)部防腐局部修復(fù)只能維持短期運(yùn)行，建議全面重做防腐。

7）GGH殼體存在腐蝕嚴(yán)重的問(wèn)題，由于多數(shù)位置空間極其狹窄，盡可能檢查處理泄漏點(diǎn)及防腐。