兰炭在600MW无烟煤“W”火焰锅炉上的掺烧应用研究

doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.20029

摘要/Abstract

摘要：

通过对兰炭粉末和设计无烟煤详细的煤质特性分析和对比，系统分析了兰炭在某600MW无烟煤“W”火焰锅炉上掺烧的可行性。结果显示某电厂掺烧兰炭技术上是可行的，在保证带负荷能力的前提下掺配兰炭的上限是3台磨煤机专磨。考虑到兰炭极强的磨损特性，在掺烧前需要对磨煤机、煤粉分离器、煤粉管道、燃烧器等设备、部件进行防磨改造，并做好后续的运行维护。掺烧兰炭不会降低锅炉热效率，而且由于燃料综合含尘量、含硫量的大幅降低，带来了很大的环保效益和经济收益。当兰炭与原煤的价格差小于220元/t时，掺烧兰炭有收益，而且差值越小，收益就越大。

关键词: 兰炭, 无烟煤, “W”火焰锅炉, 掺烧

Abstract:

Through the coal quality analysis and comparison between semi-coke powder and design anthracite, the systematic analysis was taken to research the feasibility of semi-coke blending on a 600MW anthracite "W" flame boiler. The results show that it is technically feasible to blend semi-coke in this power plant. The limit of blending semi-coke is up to 3 coal mills controlled-by the load capacity. Considering the extremely strong abrasion characteristics of semi-coke, anti-wear reform is necessary to carry out on related equipment and components such as coal mills, pulverized coal separators, pulverized coal pipelines, burners and other equipment and components before blending, the perform subsequent operation and maintenance are very important either. The thermal efficiency of the boiler will not be reduced by blending of semi-coke, and due to the substantial reduction of the comprehensive dust content and sulfur content of the fuel, the blending will bring great environmental benefits and economic benefits. When the difference between semi-coke and coal is less than 220 yuan/ton, the blending semi-coke has profit, and the smaller the difference, the greater the profit.

Key words: semi-coke, anthracite, "W"flame boiler, blending

中图分类号:

TK16

陈广伟, 黄建平, 徐鹏志. 兰炭在600MW无烟煤“W”火焰锅炉上的掺烧应用研究[J]. 发电技术, 2021, 42(2): 267-272.

Guangwei CHEN, Jianping HUANG, Pengzhi XU. Application Research of Semi-coke Blending on a 600MW Anthracite "W" Flame Boiler[J]. Power Generation Technology, 2021, 42(2): 267-272.

图/表 6

参考文献 15

1	全国煤炭标准化技术委员会. 兰炭用煤技术条件: GB/T 25210-2010[S]. 北京: 中国标准出版社, 2010.
	National Coal Standardization Technical Committee. Specifications of coals for blue-coke: GB/T 25210-2010[S]. Beijing: Standards Press of China, 2010.
2	中国国家标准化管理委员会. 兰炭产品技术条件: GB/T 25211-2010[S]. 北京: 中国标准出版社, 2010.
	China National Standardization Management Committee. Specifications of blue-coke: GB/T 25211-2010[S]. Beijing: Standards Press of China, 2010.
3	王光泽. 135MW机组电站锅炉兰炭的掺烧试验及应用研究[D]. 广州: 华南理工大学, 2018.
	WANG G Z. Combustion experiment and application study blending with semi-coal in power station boiler of 135MW[D]. Guangzhou: South China University of Technology, 2018.
4	张鑫. 兰炭替代无烟煤高效清洁利用的研究[J]. 洁净煤技术, 2015, 21 (3): 103- 106.
	ZHANG X . Feasibility on semi-coke substitute for anthracite in energy conservation and emissions reduction[J]. Clean Coal Technology, 2015, 21 (3): 103- 106.
5	杨忠灿, 程国安, 李炎, 等. 电站煤粉锅炉掺烧兰炭试验研究[J]. 锅炉技术, 2017, 48 (3): 31- 36.
	YANG Z C , CHENG G A , LI Y , et al. Experimental research on pulverized coal power station blending with semi-coke[J]. Boiler Technology, 2017, 48 (3): 31- 36.
6	刘家利, 杨忠灿, 王志超, 等. 兰炭作为动力用煤的燃烧性能研究[J]. 洁净煤技术, 2016, 22 (2): 84- 88.
	LIU J L , YANG Z C , WANG Z C , et al. Combustion characteristics of blue-coke as fuel for pulverized coal boiler[J]. Clean Coal Technology, 2016, 22 (2): 84- 88.
7	李晓伟, 赵红伟, 王志超, 等. 兰炭与典型煤种掺烧特性试验研究[J]. 煤质技术, 2015, (3): 56- 59.
	LI X W , ZHAO H W , WANG Z C , et al. Experimental research on co-combustion of blue-coke and typical coal[J]. Coal Quality Technology, 2015, (3): 56- 59.
8	牛芳. 煤粉工业锅炉燃烧兰炭试验研究[J]. 洁净煤技术, 2015, 21 (2): 106- 108.
	NIU F . Feasibility of semi-coke combustion in industrial pulverized coal boiler[J]. Clean Coal Technology, 2015, 21 (2): 106- 108.
9	张华, 张建良, 徐润生, 等. 兰炭与烟煤混合燃烧特性及机制分析[J]. 中国冶金, 2016, 26 (2): 7- 12.
	ZHANG H , ZHANG J L , XU R S , et al. Combustion characteristics and mechanism analysis of blended coal of semi-coal and bituminous coal[J]. China Metallurgy, 2016, 26 (2): 7- 12.
10	胡荫平. 电站锅炉手册[M]. 北京: 中国电力出版社, 2013.
	HU Y P . Power plant boiler handbook[M]. Beijing: China Electric Power Press, 2013.
11	国家能源局. 电站磨煤机及制粉系统选型导则: DL/T 466-2017[S]. 北京: 中国标准出版社, 2018.
	National Energy Administration. Guide for type selection for pulverizers and pulverizing systems of power station: DL/T 466-2017[S]. Beijing: Standards Press of China, 2018.
12	中国国家标准化管理委员会. 煤炭质量分级(第1部分: 灰分): GB/T 15224.1-2018[S]. 北京: 中国标准出版社, 2018.
	China National Standardization Management Committee. Classification for quality of coal (part 1: ash): GB/T 15224.1-2018[S]. Beijing: Standards Press of China, 2018.
13	中国国家标准化管理委员会. 煤炭质量分级(第2部分: 硫分): GB/T 15224.2-2010[S]. 北京: 中国标准出版社, 2011.
	China National Standardization Management Committee. Classification for quality of coal (part 2: sulfur content): GB/T 15224.2-2010[S]. Beijing: Standards Press of China, 2011.
14	中国国家标准化管理委员会. 煤炭质量分级(第3部分: 发热量): GB/T 15224.3-2010[S]. 北京: 中国标准出版社, 2011.
	China National Standardization Management Committee. Classification for quality of coal (part 3: calorific value): GB/T 15224.3-2010[S]. Beijing: Standards Press of China, 2011.
15	中国国家标准化管理委员会. 电站锅炉性能试验规程: GB/T 10184-2015[S]. 北京: 中国标准出版社, 2017.
	China National Standardization Management Committee. Performance test code for utility boiler: GB/T 10184-2015[S]. Beijing: Standards Press of China, 2017.

项目	兰炭粉末	设计无烟煤
收到基全水分/%	11.20	8.00
空干基水分/%	7.86	1.57
收到基全硫/%	0.40	2.80
收到基灰分/%	8.98	29.60
干燥无灰基挥发分/%	10.96	9.51
空干基固定碳/%	73.80	51.73
收到基低位发热量/(kJ·kg⁻¹)	25 840	21 002
软化温度/℃	1 120	1 280
哈氏可磨系数	52	70
磨损指数	29.4	4.0
氧化硅质量分数/%	43.34	48.12
氧化铝质量分数/%	12.85	22.35
氧化铁质量分数/%	12.18	17.93
氧化钙质量分数/%	18.82	3.51
氧化镁质量分数/%	1.07	0.90
氧化硫质量分数/%	8.38	0.96
氧化钠质量分数/%	1.07	1.13
氧化钾质量分数/%	0.57	1.32
氧化钛质量分数/%	0.65	2.79

项目	兰炭粉末	设计无烟煤
收到基全水分/%	11.20	8.00
空干基水分/%	7.86	1.57
收到基全硫/%	0.40	2.80
收到基灰分/%	8.98	29.60
干燥无灰基挥发分/%	10.96	9.51
空干基固定碳/%	73.80	51.73
收到基低位发热量/(kJ·kg⁻¹)	25 840	21 002
软化温度/℃	1 120	1 280
哈氏可磨系数	52	70
磨损指数	29.4	4.0
氧化硅质量分数/%	43.34	48.12
氧化铝质量分数/%	12.85	22.35
氧化铁质量分数/%	12.18	17.93
氧化钙质量分数/%	18.82	3.51
氧化镁质量分数/%	1.07	0.90
氧化硫质量分数/%	8.38	0.96
氧化钠质量分数/%	1.07	1.13
氧化钾质量分数/%	0.57	1.32
氧化钛质量分数/%	0.65	2.79

项目	兰炭粉末	设计无烟煤
灰分	低	高
硫分	特低	高
发热量	中—高	中
煤着火及稳燃特性	准难燃—难燃	难燃—极难燃
煤燃尽特性	难燃尽	难燃尽—极难燃尽
煤结渣特性	严重	高—严重
煤灰沾污特性	高—严重	中—严重
煤磨损特性	三级极强	很强
飞灰磨损特性	低	高
煤爆炸特性	中等	难
煤可磨特性	较难	中等

项目	兰炭粉末	设计无烟煤
灰分	低	高
硫分	特低	高
发热量	中—高	中
煤着火及稳燃特性	准难燃—难燃	难燃—极难燃
煤燃尽特性	难燃尽	难燃尽—极难燃尽
煤结渣特性	严重	高—严重
煤灰沾污特性	高—严重	中—严重
煤磨损特性	三级极强	很强
飞灰磨损特性	低	高
煤爆炸特性	中等	难
煤可磨特性	较难	中等

项目	设计无烟煤	掺20%兰炭	掺40%兰炭	掺60%兰炭	掺80%兰炭	兰炭粉末
额定出力/(t·h^-1)	51.8	51.8	51.8	51.8	51.8	51.8
校核出力/(t·h^-1)	49.2	46.9	44.6	42.3	40.0	37.7
出力变化率/%	-5	-9	-14	-18	-23	-27
收到基低位发热量/(MJ·kg⁻¹)	21.00	21.97	22.94	23.91	24.87	25.84
BMCR给煤量/(t·h^-1)	287.7
BMCR输入总热量/MJ	6 042.28
6台磨最大总给煤量/(t·h^-1)	295.3	281.6	267.8	253.9	240.0	226.0
6台磨最大输入总热量/MJ	6 201.05	6 185.71	6 142.15	6 070.03	5 969.00	5 838.64
6台磨最大带负荷能力/%	102.6	102.4	101.7	100.5	98.8	96.6