電廠鍋爐燃用高灰份煤種的研究

1、電廠鍋爐燃用高灰份煤種的研究 1、 燃用高灰份煤種對鍋爐的影響。1.1、安全方面影響1.1.1影響鍋爐燃燒的穩(wěn)定性燃用灰份高、揮發(fā)份低的煤種，由于煤粉著火溫度升高，著火點遠離噴嘴，火焰中心上移，從而降低噴嘴出口的卷吸熱，不利于煤粉著火；灰份增加會使加熱灰份的熱量增加，因而使得著火區(qū)域溫度下降。實驗證明，燃煤的理論燃燒溫度越低（即灰份和水分的含量越高），灰份增加引起的溫度降低的幅度也越大?？梢姼呋曳菝河捎谥鹜七t，燃燒溫度下降，燃燒的穩(wěn)定性相對較差，燃燒調(diào)整不當，容易造成鍋爐熄火。我廠#2鍋爐在2004年2月因燃煤灰份高、煤質(zhì)差熄火。1.1.2超溫爆管當煤種變化，煤粉變粗，著火推遲，火焰中心上移

2、，過熱器容易超溫爆管。這種情況在大多數(shù)鍋爐上都發(fā)生過。如2003年3月29日淮北電廠#2爐前屏過熱器因超溫爆管。保定熱電廠#4、#6爐因超溫爆管。1.1.3受熱面磨損過熱器的磨損一般包括機械磨損和飛灰磨損。當燃煤含灰量過高時，一方面煙氣中含灰量增加，對尾部受熱面磨損加??；另一方面尾部煙道內(nèi)積灰增加，堵住了一部分煙氣通道，形成煙氣走廊，也加劇受熱面的磨損。1.2、經(jīng)濟方面影響1.2.1影響鍋爐燃燒效率灰份增加會使煤粉的燃燼度變差，灰渣量的增加使灰渣的物理熱損失成正比例增加，導(dǎo)致q4熱損失增加，鍋爐效率下降。1.2.2鍋爐燃油消耗明顯增加由于燃煤的灰份增加，燃煤的揮發(fā)份相對較低，不利于煤粉著火燃燒

3、，高負荷時仍然出現(xiàn)燃燒不穩(wěn)現(xiàn)象，需要投油助燃，燃油消耗明顯增加。2002年淮北發(fā)電廠燃油消耗尾1060噸，2003年因煤質(zhì)差全廠燃油消耗1837噸，多耗燃油777噸。1.2.3制粉單耗上升明顯由于煤質(zhì)差，制粉難，有時制粉系統(tǒng)出現(xiàn)不能制粉現(xiàn)象，制粉單耗明顯上升，嚴重時影響機組負荷。2002年二期制粉單耗平均為23.09千瓦時/噸煤，2003年二期制粉單耗平均為25.49千瓦時/噸煤，制粉單耗上升2.4千瓦時/噸煤。2、 燃用高灰份煤種的對策2.1、煤粉燃燒器改造。燃燒器的性能對燃燒的可靠性、經(jīng)濟性有很大影響，通過燃燒器結(jié)構(gòu)的改造，增強鍋爐在低負荷下運行的煤種適應(yīng)性。2.1.1多重富集型燃燒器90

4、年代初清華大學(xué)研制的富集型燃燒器在我廠400t/h鍋爐上投用能達到50%負荷不投油，穩(wěn)燃效果較好。但由于它的噴口偏大，造成出口流速低，粗粉易被分離下落，造成大渣可燃物增加。有時大渣含炭量高達30%，影響鍋爐運行的經(jīng)濟性。為了解決這個問題，清華大學(xué)研制了多重富集型燃燒器，它的噴口面積與原面積接近，具有很好的穩(wěn)燃效果，在田加庵電廠400t/h鍋爐上應(yīng)用實踐證明：在燃煙煤，乏氣送粉的情況下，低負荷穩(wěn)燃能力達40%，大渣含炭量在5%以下。建議淮北發(fā)電廠收資、調(diào)研，更換多重富集型燃燒器，通過燃燒器的換型提高機組運行的安全性、經(jīng)濟性。2.2加強運行調(diào)整2.2.1提高一次風(fēng)中的煤粉濃度對于煤粉爐而言一次風(fēng)中

5、的煤粉濃度直接影響著著火的穩(wěn)定性，煤粉濃度在一定的范圍內(nèi)，高的煤粉濃度可以使單位體積燃燒釋放熱量的強度增大，單位容積內(nèi)輻射粒子數(shù)量增加，風(fēng)粉氣流的黑度增加，有利于迅速吸收爐膛輻射熱量，以利于著火；煤粉濃度的增大，使得煤中揮發(fā)份析出后其濃度增加，促進了可燃物質(zhì)的著火。目前各種應(yīng)用于現(xiàn)場的穩(wěn)燃燃燒器都是以增濃原理設(shè)計的。從近幾年國內(nèi)研究人員對不同煤種實驗的結(jié)果來看，無煙煤、貧煤等低揮發(fā)份煤種，煤粉濃度在一定的范圍內(nèi)煤粉著火的最低爐溫隨煤粉濃度的增加而降低。對于揮發(fā)份高的褐煤等煤種，煤粉濃度有一臨界值，但隨著煤質(zhì)變差這一臨界值會逐漸消失。總之，煤粉濃度的增加對高灰份低揮發(fā)份的劣質(zhì)煤的著火是有利的；同

6、時煤粉濃度的增加又會造成一次風(fēng)速的下降，易發(fā)生堵管，火咀出口風(fēng)粉混合較差，卷吸無力，對著火不利。而較高的一次風(fēng)速和一次風(fēng)率對燃燒亦不利，因為一次風(fēng)量大會增加所需著火熱（尤其是乏氣送粉的鍋爐）。此時的原則是保證一次風(fēng)速不堵管，提高二次風(fēng)率，二次風(fēng)用大些可以增加其穿透力，增加火焰剛性，擴展切圓直徑，強化煤粉氣流的后期擾動混合，改善爐內(nèi)空氣動力場，利于燃燒。由于煤質(zhì)差著火遲是此時燃燒的特點，因此二次風(fēng)的介入應(yīng)稍滯后一次風(fēng)，也就是一次風(fēng)咀的上層二次風(fēng)可適當增加比例，運行的一次風(fēng)咀上的二次風(fēng)與一次風(fēng)必需有一定的間隔，若無間隔可適當增大上上層二次風(fēng)，目的是減少二次風(fēng)對一次風(fēng)的干擾，這就是分級送風(fēng)方式的特點

7、。對于均等配風(fēng)方式的鍋爐除了提高煤粉濃度、集中使用下中層火咀，在用風(fēng)上力求達到分級送風(fēng)的效果，適當減少夾心風(fēng)周界風(fēng)，從著火入手。2.2.2集中使用火咀集中使用火咀是穩(wěn)定燃燒的又一措施。司爐在調(diào)整燃燒時應(yīng)打破傳統(tǒng)的調(diào)整觀念，認為給粉機轉(zhuǎn)速上升較高是不安全的，總以增加給粉機的數(shù)量來控制給粉機的轉(zhuǎn)速變化范圍，平均轉(zhuǎn)速有的不足額定轉(zhuǎn)速的40%。而大多給粉機線性調(diào)節(jié)范圍可達80%以上。所以不必擔(dān)心來粉安全，（現(xiàn)場可選擇一臺或幾臺給粉機通過單調(diào)提高給粉機轉(zhuǎn)速，觀察一次風(fēng)速的變化，大致確定線性調(diào)節(jié)范圍，可反復(fù)多做幾次。）因此，燃用劣質(zhì)煤在滿足負荷的要求下應(yīng)盡量使用下、中排給粉機，這樣可以降低火焰中心高度，增

8、加煤粉在爐膛內(nèi)的滯留時間，著火區(qū)域內(nèi)煤粉濃度得到提高。由于一次風(fēng)管在布置上存在長短不一，彎頭有多有少，甚至有爬坡或垂直管段，阻力不盡相同，直接影響一次風(fēng)速和輸粉能力，這就要求在運行調(diào)整上根據(jù)管道特性將同層的一次風(fēng)速和煤粉濃度盡量調(diào)平。2.2.3適當提高爐壓爐膛內(nèi)發(fā)生的一系列復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)，其強烈的程度主要取決于反應(yīng)物質(zhì)的濃度、壓力和溫度；溫度是反應(yīng)的結(jié)果；反應(yīng)物質(zhì)的濃度我們已采取了上述增濃措施；分子運動論認為，氣體壓力是氣體分子撞擊容器壁面的結(jié)果，壓力愈高單位容積內(nèi)分子數(shù)愈多。而我們大多數(shù)的爐子都為防止正壓冒灰影響現(xiàn)場衛(wèi)生采用負壓運行方式。各個廠對爐子的負壓值規(guī)定不一，大多在-10 -60

9、pa之間，也有更高的。只要爐膛不正壓冒灰，稍提爐膛壓力對燃燒安全是有利的。對延長燃料在爐膛內(nèi)的滯留時間和減少漏風(fēng)都有益處。目前大力研究正壓燃燒技術(shù)就是通過提高爐膛壓力來強化燃燒的。2.1.2.4燃油泵帶壓運行 油槍采用電磁閥控制多數(shù)電廠的燃油系統(tǒng)較龐大，管道長，系統(tǒng)阻力大，油罐液位低于油槍高度，緊急用油時啟動油泵油壓建立較慢，起不到緊急備用的作用。因此油泵帶壓備用很有必要。在油泵打循環(huán)時必須保證回油暢通以免油泵過熱發(fā)生火災(zāi)。回油門要有專人或指定崗位負責(zé)調(diào)整檢查。對于老機組采用油系統(tǒng)帶壓備用，必須將備用油槍的控制采用電磁閥控制，只有這樣才能保證緊急用油。2.1.2.5合理配風(fēng) 定期執(zhí)行吹灰 由于煤種變化，煤粉變粗，著火推遲導(dǎo)致火焰中心上移，此時適當開大中上排二次風(fēng)，使火焰中心下移；燃燒高灰份煤種時鍋爐受熱面容易積灰，形成煙氣走廊，因此嚴格執(zhí)行爐膛、預(yù)熱器吹灰，減少受熱面的磨損。2.3加強煤種的混配摻燒管理，滿足鍋爐在低負荷下運行時對煤質(zhì)的要求。2.4加強對入爐煤的采樣分析管理，加強鍋爐運行與煤化驗的聯(lián)系，提前準確地將入爐煤樣分析結(jié)果通知給鍋爐