鍋爐配煤摻燒運行對機組運行影響研究

陳小東

摘 要：鍋爐配煤摻燒是影響發(fā)電成本的重要因素，會對整個機組的安全運行產(chǎn)生不小的影響。最近幾年，隨著我國電力系統(tǒng)不斷向前發(fā)展，發(fā)電機組日趨復(fù)雜化、龐大化，同時，隨著煤炭資源不斷減少，優(yōu)質(zhì)煤炭資源的供給量不足，為了保證鍋爐能夠正常運行，采用鍋爐配煤摻燒是解決煤炭資源供給不足的主要措施。本文主要以長焰煤為例，就鍋爐配煤摻燒運行對機組運行影響進行了詳細的分析，希望通過本次研究對同行有一定幫助。

關(guān)鍵詞：鍋爐配煤 摻燒運行 機組運行 影響

中圖分類號：TM621 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-9082（2017）12-0-02

長焰煤是我國煤炭分類標(biāo)準(zhǔn)中，煤化程度最低的煙煤，其揮發(fā)分較高，燃燒時火焰較長，其原煤灰分平均在26.99%左右，基本以中灰為主，原煤全硫平均為0.46%，屬于低硫煤。在鍋爐運行過程中摻燒不同比例的長焰煤，會對鍋爐系統(tǒng)運行和正常生產(chǎn)經(jīng)營帶來諸多不便。本次研究以600MW亞臨界空冷凝汽式機組為例，研究機組摻配不同比例的長焰煤對鍋爐燃燒、結(jié)渣、脫硫等問題的影響，并進行總結(jié)分析，希望通過本次分析為其他機組的高效安全運行提供一定幫助。

一、鍋爐運行情況

本次研究的機組配套鍋爐為東方鍋爐公司制造的亞臨界、自然循環(huán)、前后墻對沖燃燒、一次中間再熱、單爐膛平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、尾部雙煙道、緊身封閉、全鋼構(gòu)架的π型汽包爐，型號為DG2070/17.5-π4。制粉系統(tǒng)配置 6 臺 HP1103 型磨煤機，爐膛燃燒方式為正壓直吹前后墻對沖燃燒，共配有30只LNASB低NOx軸向旋流式煤粉燃燒器，分三層分別布置在鍋爐前后墻水冷壁上，每層各有 5 只 LNASB 燃燒器。鍋爐原來燃燒煤為大同混煤，實驗過程中大同混煤和長焰煤按照3：1/2：1和1：1的比例在爐前摻混。摻混前后大同混煤、長焰煤和混合煤的煤質(zhì)分析如表1所示。從表中數(shù)據(jù)可以看出，大同混煤和長焰煤的基本特征差異性較小，其中長焰煤的含硫量略低于大混煤，其他指標(biāo)基本保持在同一個水平內(nèi)。

二、鍋爐摻燒長焰煤對機組運行影響

1.鍋爐摻燒長焰煤對爐膛溫度的影響分析

表2和表3數(shù)據(jù)是不同比例長焰煤和大同混煤混合摻燒后，燃燒器出口溫度和爐膛溫度的變化，通過分析表2數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，實驗環(huán)境下第一次風(fēng)噴口溫度最低，在900度左右，剩余其他各層燃燒器出口溫度均保持在1050度以左右，和摻燒長焰煤相比，全部燃燒大同混煤的下一次風(fēng)噴口溫度和中下一次風(fēng)噴口溫度均處于最低水平。出現(xiàn)這種情況可能和全燃燒大同混煤熱量釋放比較分散有很大關(guān)系。通過分析表3數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，隨著燃燒器高度的增加，主燃燒器內(nèi)爐膛溫度呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢，爐膛內(nèi)最低溫度為中1200度，最高溫度為1450度左右，隨著長焰煤摻入比例的增加，爐膛內(nèi)溫度最高值呈現(xiàn)上升趨勢。詳細情況如表2、表3所示。

2.鍋爐摻燒長焰煤對爐渣結(jié)渣情況分析

灰質(zhì)成分和熔化溫度是鍋爐結(jié)渣的主要原因，通常說來酸性氧化物能夠顯著提升灰分的熔點和年粘度，堿性氧化物在一定環(huán)境和條件下，能夠有效降低灰分熔點，使其變得更加稀薄，各個組分含量和比例情況都會對熔點產(chǎn)生影響。在灰質(zhì)中酸性氧化物主要有氧化硅，氧化鋁和氧化鈦，這些物質(zhì)的熔點十分高，其中灰質(zhì)中硅鋁含量越高，鍋爐越不容易結(jié)渣。堿性氧化物主要氧化亞鐵、氧化鈣、氧化鎂、氧化鈉和氧化鉀等物質(zhì)，這些成分在一定范圍內(nèi)，煤種會呈現(xiàn)出較強的焦粘性，成分中鈉含量越多，鍋爐越容易結(jié)渣。摻燒不同比例的長焰煤，鍋爐水冷壁為發(fā)生嚴(yán)重的結(jié)渣現(xiàn)象，灰質(zhì)中酸性氧化物的含量，尤其是硅鋁的含量要遠遠大于堿性氧化物的含量，這在很大程度減小長焰煤灰分對鍋爐結(jié)渣的影響。詳細情況見表4所示。

3.鍋爐摻燒長焰煤對脫硫系統(tǒng)運行的影響

通過對表5數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，隨著長焰煤摻燒比例的增加，二氧化硫的排放量呈現(xiàn)下降趨勢，之所以會出現(xiàn)這種情況可能是因為1：1比例的煤炭中含硫量較2：1配煤中含硫量有所提升，由于長焰煤含硫量較低，隨著長焰煤添加比例的增加，二氧化硫的排放量呈現(xiàn)下降趨勢，這樣能夠很好的環(huán)節(jié)脫硫系統(tǒng)的壓力。此外，在不同摻燒比例下，漿液和廢水中的氯氟離子的變化量不明顯，這說明摻燒長焰煤不會對漿液和廢水中氯氟離子產(chǎn)生影響作用。詳細情況如表5所示。

通過進一步研究發(fā)現(xiàn)，脫硫系統(tǒng)中漿液出現(xiàn)中毒現(xiàn)象，這可能和經(jīng)過電除塵后微細顆粒粉塵不能被電除塵捕捉而進入到脫硫系統(tǒng)中，導(dǎo)致漿液中毒現(xiàn)象的發(fā)生。通過對表6數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，隨著長焰煤摻燒比例的增加，飛灰顆粒直徑有減小趨勢，微細粒所占比例增加。這說明有較多的粉塵出現(xiàn)逃逸，最終導(dǎo)致脫硫系統(tǒng)漿液中毒。詳細情況如表6所示。

三、鍋爐配煤摻燒的運行分析

1.鍋爐配煤摻燒對制粉影響

由于摻配煤種的不同，會使混合煤質(zhì)發(fā)生變化，這對制粉系統(tǒng)、鍋爐壁溫、主汽壓力都有很大的影響。特別是在配煤不均的情況下煤量變化大，此時機組協(xié)調(diào)方式下運行，主汽壓力、溫度、壁溫等都會大幅擾動，直接影響機組的安全穩(wěn)定運行。因此鍋爐運行時要注意加強對整個鍋爐燃燒系統(tǒng)的監(jiān)視，當(dāng)煤質(zhì)發(fā)生變化時，防止燃燒惡化，及時根據(jù)氧量、溫度等參數(shù)進行調(diào)整，防止出現(xiàn)低壓、低溫或超壓的現(xiàn)象。機組負荷低時盡量減少摻燒或差煤側(cè)維持最低給煤量運行，火檢差、燃燒擾動大時應(yīng)拉等離子穩(wěn)燃保證機組安全運行。

四、結(jié)論

本次研究的長焰煤具有特殊的性質(zhì)，通過實驗結(jié)果可以得知，摻燒長焰煤有利有弊。鍋爐燃燒區(qū)域結(jié)渣是因為一次和二次風(fēng)沒有混合好，爐膛出口具備存在供氧不足中，導(dǎo)致了灰質(zhì)熔點降低，出現(xiàn)結(jié)渣現(xiàn)象，所以摻燒長焰煤并不是導(dǎo)致爐膛結(jié)渣的原因。由于摻燒長焰煤導(dǎo)致灰分顆粒直徑呈現(xiàn)減小趨勢，進而不能有效的取出飛灰中的微細顆粒是，導(dǎo)致脫硫漿液出現(xiàn)中毒現(xiàn)象，但同同時摻燒長焰煤可以很好的改善經(jīng)濟成本。在具體應(yīng)用過程中，結(jié)合實際情況綜合應(yīng)用，從而為電廠創(chuàng)造更多的經(jīng)濟效益。

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