520 t/h鍋爐準(zhǔn)東煤摻燒的研究

周忠勇（新疆眾和股份有限公司烏魯木齊830013）

520 t/h鍋爐準(zhǔn)東煤摻燒的研究

周忠勇
（新疆眾和股份有限公司烏魯木齊830013）

新疆準(zhǔn)東地區(qū)煤炭資源豐富，但因其堿金屬含量高，煤灰極易沾污，不適用電站鍋爐大量使用，本文主要是針對(duì)新疆眾和150 MW機(jī)組配套520 t∕h鍋爐燃燒準(zhǔn)東煤做了研究探討，在提高摻燒比例的同時(shí)，提出了防止鍋爐受熱面積灰結(jié)焦的預(yù)防措施，為其他鍋爐燃用準(zhǔn)東煤提供了參考數(shù)據(jù)。

準(zhǔn)東煤摻燒防結(jié)焦

新疆眾和熱電公司2×150 MW機(jī)組配套鍋爐是華西能源工業(yè)股份有限公司生產(chǎn)，超高壓參數(shù)、一次中間再熱、四角切向燃燒、單爐膛自然循環(huán)汽包爐。鍋爐采用П形布置、懸吊結(jié)構(gòu)、緊身封閉、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼雙排構(gòu)架。

隨著新疆電力企業(yè)的迅猛發(fā)展，煤炭市場(chǎng)不能滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的需求，準(zhǔn)東煤的大規(guī)模開(kāi)采，一定程度緩解了煤炭市場(chǎng)的緊缺，但因準(zhǔn)東煤的高沾污特性制約了其大量使用，對(duì)準(zhǔn)東煤燃燒實(shí)踐，探索高比例摻燒準(zhǔn)東煤的方法及預(yù)防積灰結(jié)焦措施。

1 不同比例摻燒情況

因鍋爐燃燒機(jī)理復(fù)雜，不同比例摻燒調(diào)整工作量大，前后歷時(shí)18個(gè)月，通過(guò)反復(fù)調(diào)整試驗(yàn)，得到了第一手資料。主要分三個(gè)階段開(kāi)展工作：

第一階段：入爐煤采用立井煤∶露天煤=5∶5的摻燒方式；

第二階段：入爐煤采用立井煤∶露天煤=4∶6的摻燒方式；

第三階段：入爐煤采用立井煤∶露天煤=3∶7的摻燒方式。

第一、第二階段摻配準(zhǔn)東煤比例50%～60%，鍋爐內(nèi)部水冷壁、過(guò)熱器、再熱器結(jié)焦積灰較少，受熱面較干凈，機(jī)組基本能維持長(zhǎng)周期安全運(yùn)行；第三階段摻配準(zhǔn)東煤70%進(jìn)行試驗(yàn)，鍋爐水冷壁、過(guò)熱器、再熱器結(jié)焦呈現(xiàn)逐漸增加且導(dǎo)致高溫再熱器、出現(xiàn)不同程度的積灰情況，且折焰角處出現(xiàn)硬焦，高過(guò)防磨護(hù)板出現(xiàn)變形及脫落現(xiàn)象，積灰最嚴(yán)重處為高溫過(guò)熱器后及高溫再熱器部位，已形成煙氣走廊，結(jié)焦趨勢(shì)隨著摻配比例增加速度加快。

2 各階段燃燒調(diào)整情況

第一階段自鍋爐運(yùn)行調(diào)試初期至2012年4月中旬以前，即立井煤∶露天煤=5∶5的摻燒方式。此時(shí)鍋爐滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行時(shí)主要參數(shù)及風(fēng)門(mén)開(kāi)度情況見(jiàn)表1。

表1

此階段由于鍋爐屬于調(diào)試運(yùn)行初期，鍋爐主輔機(jī)設(shè)備均為新投運(yùn)階段，出力及各項(xiàng)性能均較優(yōu)，且鍋爐各受熱面均為新管束，故無(wú)明顯的積灰結(jié)焦情況，鍋爐燃燒情況良好，一、二次風(fēng)側(cè)空預(yù)器無(wú)堵灰情況，鍋爐受熱面完好無(wú)積灰結(jié)焦情況，噴燃器無(wú)變形及損壞情況。

第二階段從2012年4月中旬開(kāi)始，按立井煤∶露天煤=4∶6的比例摻燒，鍋爐內(nèi)部水冷壁、過(guò)熱器、再熱器結(jié)焦積灰較少，高溫過(guò)熱器處防磨護(hù)板變形情況較多，但經(jīng)過(guò)調(diào)整后鍋爐基本能夠穩(wěn)定燃燒，且受熱面積灰、結(jié)焦情況無(wú)明顯加劇趨勢(shì)，鍋爐可長(zhǎng)周期安全運(yùn)行。鍋爐主要參數(shù)及受熱面情況見(jiàn)表2。

準(zhǔn)東煤摻配比例60%時(shí)，鍋爐內(nèi)部水冷壁、過(guò)熱器、再熱器結(jié)焦積灰較少，見(jiàn)圖1、圖2。

表2

圖1 摻燒比例60%時(shí)，鍋爐屏過(guò)積灰結(jié)焦局部細(xì)節(jié)圖

圖2 摻燒比例60%時(shí)，鍋爐折焰角部位積灰結(jié)焦局部細(xì)節(jié)圖

第三階段在2013年8月15日至9月7日進(jìn)行，將準(zhǔn)東煤摻配比例調(diào)整至70%進(jìn)行燃燒調(diào)整試驗(yàn)，并利用機(jī)組檢修對(duì)各受熱面積灰結(jié)焦情況進(jìn)行檢查。鍋爐主要參數(shù)及受熱面結(jié)焦情況見(jiàn)表3。

表3

按照70%比例進(jìn)行摻燒三周時(shí)間，經(jīng)檢查鍋爐水冷壁、過(guò)熱器結(jié)焦呈現(xiàn)逐漸增加，且折焰角處出現(xiàn)硬焦，高溫再熱器出現(xiàn)不同程度的積灰情況，積灰最嚴(yán)重處為高溫過(guò)熱器后及高溫再熱器部位，已形成煙氣走廊，結(jié)焦趨勢(shì)隨著摻配比例提高速度加快（圖3、圖4、圖5）。

圖3 70%比例摻燒，屏式過(guò)熱器及后屏過(guò)熱器區(qū)域局部積灰結(jié)焦情況

圖4 70%比例摻燒，折焰角過(guò)熱器區(qū)域積灰結(jié)焦情況

圖5 70%比例摻燒，高過(guò)、高再區(qū)域處積灰結(jié)焦局部細(xì)節(jié)圖

3 燃燒調(diào)整方案及措施

在進(jìn)行準(zhǔn)東煤不同比例摻燒的試驗(yàn)過(guò)程中，為確保鍋爐運(yùn)行的各參數(shù)在可控范圍，根據(jù)鍋爐燃燒狀況，對(duì)影響鍋爐燃燒的各種因素進(jìn)行調(diào)整。由于各參數(shù)之間互相影響、制約，故在安全前提下，為保證燃燒調(diào)整的方向性，須根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況，先確定部分定值，對(duì)變量進(jìn)行逐步調(diào)整分析；主要有一、二次風(fēng)調(diào)整、風(fēng)煤配比、煤粉細(xì)度、飛灰可燃物等方面。

通過(guò)18個(gè)月的不斷摸索與總結(jié)，形成鍋爐燃燒調(diào)整方案及措施：

⑴煤粉細(xì)度的控制。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，煤粉細(xì)度越小，在風(fēng)量配比合適的情況下飛灰越大，反之煤粉細(xì)度越大，飛灰越小。建議煤粉細(xì)度R90控制在不大于20%，不小于8%為宜。根據(jù)調(diào)整經(jīng)驗(yàn)可對(duì)不同層制粉系統(tǒng)煤粉細(xì)度進(jìn)行不同調(diào)整，按照最上層制粉系統(tǒng)煤粉細(xì)度R90最小，而后由上向下逐步遞增的方式。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，煤粉細(xì)度不是越細(xì)越好，而是需要調(diào)整到合適的范圍，我廠150 MW機(jī)組最下層煤粉細(xì)度R90控制在15%左右較為合適，最上層煤粉細(xì)度可控制在10%左右。

⑵關(guān)于機(jī)組負(fù)荷與風(fēng)煤配比。磨煤機(jī)變加載壓力越大煤粉細(xì)度越細(xì)，變加載壓力越小煤粉細(xì)度越粗。建議給煤量控制在33 t∕h左右，加載油壓定在8～10 MPa之間，且不同百分比負(fù)荷下風(fēng)煤配比必須合適，暫定按表4進(jìn)行調(diào)整。

表4

制粉系統(tǒng)運(yùn)行。運(yùn)行過(guò)程中盡量采取#1、#2、#3磨運(yùn)行，#4磨作為備用磨。#4磨啟動(dòng)時(shí)飛灰大，停止時(shí)相對(duì)較??；盡量避免#2、#3、#4磨煤機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，造成爐膛出口煙溫及排煙溫度升高。

爐膛負(fù)壓保持-30～50 Pa之間為宜。負(fù)壓過(guò)小尾部空預(yù)器積灰的可能性越大，負(fù)壓過(guò)大燃料量在爐內(nèi)停留時(shí)間縮短，燃料化學(xué)和機(jī)械未完全燃燒熱損失增大，適當(dāng)提高爐膛負(fù)壓可減少積聚在尾部空氣預(yù)熱器內(nèi)的積灰。

磨煤機(jī)入口一次風(fēng)壓與煤量需達(dá)到合適的配比。建議每臺(tái)磨的煤量對(duì)應(yīng)的入口一次風(fēng)壓按如下調(diào)整：

表5

配風(fēng)方式：一般高負(fù)荷采用“倒三角形”配風(fēng)，低負(fù)荷采用“正三角形”配風(fēng)，經(jīng)濟(jì)負(fù)荷時(shí)采用“縮腰式”配風(fēng)方式。

由于我廠150 MW機(jī)組負(fù)荷為自用電，故絕大多數(shù)時(shí)間均為高負(fù)荷或滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行，故應(yīng)采取“倒三角行”配風(fēng)，根據(jù)近兩年的不斷摸索與調(diào)整，在#1、#2、# 3磨運(yùn)行時(shí)，高負(fù)荷狀態(tài)下最適宜的風(fēng)門(mén)開(kāi)度見(jiàn)表6。

需注意150 MW機(jī)組基本為滿(mǎn)負(fù)荷時(shí)，由于準(zhǔn)東地區(qū)煤礦煤質(zhì)水分較大，故在燃用準(zhǔn)東煤時(shí)應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)視爐膛出口煙溫，爐膛出口煙溫不超過(guò)1 000℃，根據(jù)爐膛煙溫及時(shí)投運(yùn)吹灰器，調(diào)整吹灰壓力為保證吹灰質(zhì)量防止受熱面粘灰，吹灰壓力盡可能按照設(shè)計(jì)值上限；適當(dāng)控制氧量在4%～5%，磨煤機(jī)出口溫度不低于55℃。

表6

4 結(jié)論

通過(guò)準(zhǔn)東煤不同比例下鍋爐燃燒調(diào)整、試驗(yàn)，新疆眾和2*150 MW機(jī)組配套鍋爐可以在滿(mǎn)負(fù)荷下長(zhǎng)周期燃用60%的準(zhǔn)東煤。在露天煤摻配比例70%時(shí)鍋爐受熱面結(jié)焦加劇，不能維持長(zhǎng)周期運(yùn)行。

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的不斷總結(jié)、調(diào)整，目前，該鍋爐在滿(mǎn)負(fù)荷情況下實(shí)現(xiàn)了65%比例燃用準(zhǔn)東煤。

[1]鍋爐燃燒理論基礎(chǔ).哈爾濱工業(yè)大學(xué).

收稿:2014-11-24

DOI∶10.16206∕j.cnki.65-1136∕tg.2015.01.030