煤质下降对锅炉安全性和燃烧稳定性的影响及改进措施

２０１０年第７期　串固高新技术企业　Ｎｏ．７．２０１０　（总第１４２期）　Ｃｈｉｎａ　Ｈｉ—Ｔｅｅｈ　Ｅｎｔｅｒｏｒｌｓｅ　（ＣｕｍｕｌａｔｉｖｅｔｙＮＯ．１４２）　煤质下降对锅炉安全性和燃烧稳定性的影响及改进措施　曾旭华　（长沙电力职业技术学院，湖南长沙４１０１３１）　摘要：文章针对煤质特性变差、锅炉灭火事故增加的事实，从煤质特性变化影响锅炉燃烧稳定性方面进行了较详细的分　析，提出了通过对锅炉设备的改造，加强燃煤管理，提高管理水平来适应煤质变化的有效措施。　关键词：燃煤质量；锅炉安全性；燃烧稳定性；设备改造　中图分类号：ＴＭ６２１　文献标识码：Ａ　文章编号：１００９－２３７４（２０１０）０７－００８４－－０２　近几年来，由于燃煤市场情况的变化，电厂燃煤质量出现　大。众所周知，锅炉是按一定煤种设计的，锅炉工作的规律之一　持续下降，主要表现在发热量、挥发分的下降和灰分的增加及　是，对于燃料的适应范围有一定限制，若其燃煤质偏离设计煤　燃烧特性的恶化。由于煤质变化偏离设计范畴要求，导致锅炉　种，就会导致锅炉的经济性，安全性降低，严重时发生锅炉灭火　燃烧不稳定，灭火事故时有发生，影响机组的安全稳定运行。为　而导致机组跳闸，引发设备故障以及输煤系统设备的损坏率提　此，对锅炉燃烧系统及输煤系统进行改造，同时，加强管理，使　高。２００５年、２ｏｏ６￣、２００７年、２００８年，由于煤质差燃烧不稳引起　锅炉稳燃能力得到提高，在煤质下降，燃烧特性恶化的状况下　的机组跳闸事故次数分别是６次、７次、５次、５次。　仍能维持锅炉燃烧稳定。　三、煤质下降对锅炉和输煤系统的影响　一、设备情况　（一）燃煤发热量下降造成锅炉受热面超温。影响发电量　湖南某厂１号炉是哈锅生产的ＨＧ一６７０／１３．８２一ＷＭ１０型锅　因燃煤发热量下降，着火延迟，火焰中心上移，致使炉膛出　炉，为超高压、中间再热、自然循环、固态排渣煤粉炉，单炉膛、　口温度升高，对流传热份额提高，导致过热蒸汽超温，管壁过热　负压燃烧、兀型布置。炉膛四角切向布置四层１６＋煤粉燃烧器　爆管和磨损爆漏停机。该厂Ｉ＃炉，因２００７年上半年煤质下降到　及中、下二层点火及低负荷助燃用油枪８支。本锅炉采用两套结　１　８１００ｋＪ／ｋｇ，而设计煤发热量为２０９９０ｋＪ／ｋｇ，因此导致过热器超　构相同的中间储仓式低速钢球滚筒式磨煤机制粉系统。干燥剂　温磨损爆管停炉，少发电１．２亿千瓦时。　由热风和再循环风组成，热风来自空气预热器出口，流经热风　（二）灰分增加对锅炉受热面积灰和磨损愈严重　门、磨煤机入口隔绝门进入磨煤机，再循环风来自排粉机出口，　众所周知，受热面的飞灰磨损速度与烟气速度的三次方成　流经再循环风门进入磨煤机。　正比，与飞灰浓度大小成正比，如烟速快１倍则磨损加快７倍。而　二、燃用煤质及运行状况　混煤不坚硬，其维氏硬度为１０—７Ｏ，对维氏硬度２００的钢管不会　（一）燃用煤质　构成严重磨损。但是燃煤参与燃烧后形成灰份、其灰份中的ＳｉＯ：　锅炉设计煤种为４０％大同烟煤和６０％无烟煤与贫煤的混合　硬度高达５００以上，会对钢管造成剧烈磨损。含灰量高，飞灰浓　煤种，发热量２０９９０ＫＪ／ｋｇ。校核煤种Ｉ是３０％大同烟煤和７０％无　度就更高，更加剧了受热面磨损，因而使尾部受热面如省煤器、　烟煤与贫煤的混合煤种，校核煤种ＩＩ７０％大同烟煤和３０％无烟　再热器严重磨损、泄漏，导致停炉。并引起空气预热器磨损泄　煤与贫煤的混合煤种。设计煤种与校核煤种的煤质分析结果见　漏，烟风短路，燃烧工况难以形成。引风机、排粉机等含尘风机　表ｌ：　因灰量增加，叶轮磨损失去动平衡，使风机剧振甚至引起“飞　表１设计煤种及校核煤种煤质特性（主要部分）　车”停炉。若灰分的温度ｔｅｌ，于１３５０￣Ｃ时，就有可能造成受热面　结焦和积灰会影响传热，使排烟温度升高，炉膛结焦，妨碍锅炉　连续安全经济运行。同时，环境污染增加。　（三）燃煤中的水分是惰性物质，水分的增加，会使燃烧温　度下降　设计５７．Ｏ２　１．７２　４．９４　０．８４　０．５２　２３．６５　１１．３１　１１．２２　２０９９０　９０　资料表明，水分对燃烧温度的影响比灰分还大，炉膛燃烧　校核１　５９．１２　２．２１　４．１１　Ｏ．９８　０．４１　２３．２３　９．９４　９．６６６　２１７１０　８７　温度的降低，不但会使燃烧不稳定，而且还影响煤的燃烬度，从　校核２　６１．０５　１．６４　３．３７　０．６２　而影响锅炉的安全运行和经济性。水分增加还会使锅炉的烟气　（二）运行状况　量增加，不但增加了排烟的热损失，而增加了引风机的耗电量。　按发电煤耗３７０ｇ／ｋＷｈ计算，平均每天满负荷要消耗原煤　（四）煤的挥发分含量是评定其燃烧性能的首要指标　８０８０．８ｔ，耗用煤量之大，对煤的质量与管理要求也就更大，而　不同煤种，挥发分含量也不同。随着煤质挥发分含量的减　２００５年来，燃煤质量的下降，与运行煤质不相吻合，发生偏离较　少，煤粉的着火温度显著增加。有资料认为：高挥发分煤粉的着　火温度约在８００％左右，低挥发分煤粉的着火温度可高达　——８４——　１１００ｏＣ。对ｖ￣／ｌ，于５％的煤种可达５００＇１２；Ｖｒ等于１５％一３０％的煤　环境卫生，影响工人身体健康。　种大致在２７０￣Ｃ～３００℃之间；ｖ肖于４０％长焰煤，约为２１０￣Ｃ左　煤的挥发分和含硫量虽说没有明显的影响输煤系统，但是　右；挥发分在其余范围内的煤种，其温度水平也相应地介于上　由于过大的含量，输煤系统应注意防燃和在储存中的自燃，因　述各间隔温度之内。从而可看出挥发分含量对燃烧稳定性以及　两种成分的燃点都较低，容易引起自燃，因此也要做好安全措　制粉、输煤系统运行安全陛的影响。　施。　（五）燃煤中含硫量增大，会使低温受热面形成低温酸腐　四、改进措施　蚀。带来烟气通道堵塞等问题　燃煤中的可燃硫在燃煤进程中被氧化，生成ＳＯ圾较少的　根据上述燃煤质量对锅炉设备和输煤系统的影响可知，燃　Ｓ０　，Ｓ０　量虽然很少，但由于它与烟气中的水蒸汽结合形成　煤的质量是个不可忽视的大问题。为此，我认为电厂应变被动　硫酸蒸汽。当烟气温度低于酸露点时，硫酸蒸汽在低温受热面　为主动地来抓好燃煤下降的问题，尽快适应市场的变化，才能　及烟道部分就会凝聚造成酸腐蚀和结垢。根据有些电厂经验，　从困境中解脱，提高火电厂的效益。　煤粉炉，当煤的含硫量小于１．５％时，尾部受热面不会产生明显　１．为扭转被动局面，电厂应对锅炉设备及输煤系统设备　的低温酸腐蚀。当煤的含硫量为１．５％～３％时，如不采取有效措　进行必要的改造、尽可能地适应燃用较劣质煤种。主要措施是　施就会有明显的腐蚀和堵灰。若大于３％，就进入严重的腐蚀和　采用提高燃烧器区域的热负荷，利用背火侧卫燃带分块技术，　堵灰范围，造成空气预热器堵灰和腐蚀引起大量漏风，严重地　在水冷壁四周布置卫燃带。　影响锅炉运行的安全经济性。　２．要加强监督，强化燃煤质量的督促检查，对电煤掺杂使　（六）煤质的改变，将加重输煤系统负担。降低设备使用寿　假的行为，强化采样人员的技术素质，职业道德的提高，做好监　命　装及时采样，多方位采集煤样等措施来防止掺假行为。　众所周知，煤的发热量是评价动力用煤最重要的指标之　３．随着国家经济高速发展的要求，火电厂是燃料的大用　一。如锅炉负荷不变，当燃煤发热量降低，则耗煤量就增大，输　户，尽可能不用较优质燃料，尽可能多采用当地燃煤，因地制宜　煤系统的负担加重。人厂煤量增加，对卸输煤设备、输煤皮带都　地在设计建设火电厂时尽可能采用劣质煤种，避免以后所造成　有可能因煤量的增加而损坏率提高。如该厂总容量为６５０ＭＷ，　的严重损失。　按原设计煤种低位发热量为平均２０９３４１ｄ／ｋｇ￣－Ｉ－算，每小时耗煤　４．燃运部门要及时了解煤种的质量，做到合理存放，根据　平均约３３６ｔ。如煤发热量下降￣１５４９１ｋＪ／ｋｇ，每小时耗煤量平均　煤质情况，进行合理地掺混工作，尽可能地将混合煤种适应锅　约为４５５ｔ，耗煤量增加１１９ｔ／ｈ，无形中输煤系统负担加重，导致　炉煤质要求，达到稳定燃烧，以满足锅炉运行的安全经济。　厂用电率增加，设备的健康水平下降。　５．要加强输煤的技术管理，加强工作人员的技术培训，加　同样煤的灰分大小也是衡量煤质好坏的一个指标。煤的质　强设备的维护，锅炉运行人员要提高运行操作水平，在实践中　量级别是根据煤的灰分多少制定的。对工业用煤来讲，灰分是　尽快掌握煤种变化下的运行操作，还要加强与燃运部门的联系　无益的成分，它给输煤系统增加了无效的负担。灰分多，固定碳　及时掌握来煤情况，做到及时调整各种参数、克服因煤质煤种　就越少，煤的发热量也就低。根据推算，煤的灰分每增加１％，其　变化所带来的被动局面，努力使运行设备，确保在安全、经济的　发热量减少约２０９．３４～３７６．８１ｋＪ／ｋｇ，由于灰分的比重大约是可　状态中发挥好的效益。　燃物比重的两倍，会使输煤系统设备磨损增加，增加了检修更　五、结语　换工作量，严重地污染环境及影响工人的身体健康。　通过对锅炉设备的改造，加强燃煤管理，提高管理水平，来　水分大易引起设备粘煤、落煤堵煤，严重时会中止上煤影　适应煤炭市场的变化，不仅可以提高火电厂的效益，而且也可　响生产；严寒季节会使煤和存煤冻结，影响卸煤和上煤。但是，　以提高全社会的经济效益。　水分很少时，在卸煤和输煤过程中造成栈桥内粉尘飞扬，影响　一８５—