煤種變化對鍋爐結渣的影響分析研究

梁海泉 劉建江 佐雙吉

摘 要：煤質特性變化是影響鍋爐結渣的主要原因。通過對鍋爐結渣的影響因素：煤灰熔融特性和低位發(fā)熱量的分析及鍋爐運行參數制粉系統(tǒng)、爐膛溫度和風煤配比不當的分析，提出了當煤種改變時預防結渣的措施：運行負荷低，摻燒比例高，運行負荷高，摻燒比例低，相應調整機組運行參數；提高鍋爐對煤種的適應范圍；提高鍋爐本身改造力；進而提高機組運行穩(wěn)定性。

關鍵詞：煤種變化 鍋爐 結渣 煤質特性

中圖分類號：TK227.3 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）12（c）-0042-02

Abstract： Coal type changes bring variation of coal properties， variation of coal properties is main factor of coal slagging. Effect analyses of boiler slagging on ash melting characteristic， low heat value， Coal Pulverizing System， furnace chamber temperature and mismatch air-coal ratio. When coal type changes， some preventive action is proposed that high mixing ratio when low load and low mixing ratio when high load， adjusting the operating parameters， improve the adaptability of boiler to coal type， improve capable of boiler remake then operation stability of the unit is improved.

Key Words： Coal type change； Boiler； Slagging； Coal properties

火力發(fā)電動力源以煤為主，鍋爐在運行過程中，煤種改變是不可避免的。煤種變化對燃燒過程的影響，尤其是鍋爐結渣的危害不容忽視。鍋爐結渣過程涉及燃料燃燒、雜質燃燒、熱量輸送、煤質潛在結渣傾向、燃料顆粒在爐膛內運動及煤灰與燃燒器間附著力因素[1-5]。

鍋爐結渣對火力發(fā)電影響至關重要，煤種變化引起鍋爐結渣主要受煤質特性、鍋爐運行參數兩個方面的影響。

1 影響結渣因素

煤種變化即煤質特性變化，是影響結渣的關鍵；鍋爐運行參數變化對結渣亦有影響。

1.1 煤質特性

煤質特性是結渣與否和結渣程度的影響因素。爐膛溫度高于煤質熔融溫度時，易結渣，反之結渣減小。灰分中酸性氧化物和堿性氧化物影響熔融溫度，依據兩種氧化物權重，可測算煤種熔融溫度，從而得出燃料結渣程度。

煤種低位發(fā)熱量不足時，提高爐膛內灰分，進而為爐膛結渣提供條件。

1.2 運行系統(tǒng)影響

1.2.1 制粉系統(tǒng)影響

煤粉濃度高，爐膛內燃燒劇烈，火焰強度大，煤粉顆粒劇烈運動，一旦靠近爐墻，爐墻四周就會出現(xiàn)還原性氣體，導致在爐墻上結渣。煤粉細度小，著火溫度降低，易在噴口處結渣；煤粉細度大，著火溫度升高，燃料燃燒位置偏上，爐膛出口處易結渣。

1.2.2 爐膛內溫度

爐膛溫度不穩(wěn)定，火焰中心位置有偏差，爐膛內負荷分布不均勻，某一區(qū)域溫度過高超過普通燃料熔融溫度，易結渣。

1.2.3 風煤配比不當

燃料燃燒時，進風量不夠，燃燒過程將產生較多還原氣體，煤質熔融溫度下降，增加爐膛結渣量；高負荷運行時，二次風壓提高，結渣、積渣嚴重；進低風量時，不足，產生還原性氣體，降低燃料熔點，引發(fā)結渣、積渣；另外，煤粉不充分燃燒，燃料浪費、飛灰增加，結渣亦能加重。

1.2.4 吹灰設備工作狀態(tài)

鍋爐運行不穩(wěn)，各段煙溫升高，鍋爐受熱面有結渣傾向，吹灰系統(tǒng)及時對結渣位置進行吹掃作業(yè)。機組故障時，需關閉水吹灰程序，易導致鍋爐結渣。

1.2.5 一次風壓力和磨煤機出口溫度影響

煤質相同時，一次風壓降低，磨煤機出口溫度升高，著火點靠近燃燒器噴口，其周邊溫度上升，故燃燒器噴口結渣較嚴重。

2 煤種變化對結渣影響

2.1 煤質影響

2.1.1 煤灰熔融特性的影響

煤種變化，煤質特性亦相應改變，灰份熔融特性中軟化溫度亦發(fā)生變化，從而影響鍋爐結渣。若煤種的堿酸比增加，煤種結渣可能性就會增加。同時還要考慮新煤種對硅鋁比影響?？傊悍N改變，煤灰成分該改變影響鍋爐結渣。

2.1.2 低位發(fā)熱量的影響

煤熱值低時，灰分含量增多，爐膛內污染物和燃燒時飛灰含量增加，結渣增加；煤熱值高時，爐膛內燃燒劇烈，爐膛溫度超過燃料熔融溫度，使爐膛結渣。

2.2 運行影響

2.2.1 制粉系統(tǒng)受影響

煤種改變，制粉系統(tǒng)需調整。若新煤種煤質比設計煤種低，可磨性下降，影響煤粉細度，從而加大結渣可能性。

2.2.2 爐膛溫度的影響

煤質改變使煤灰易達到熔融狀態(tài)，為減小結渣可能性，燃燒器溫度要減小以適應新煤種，但溫度過低，爐膛出力又不夠。

2.2.3 風煤配比不當

煤種變化，需氧量亦變化，風量調整，以滿足新煤種需要，否則，結渣幾率增大。

3 解決和預防結渣措施

3.1 摻燒

根據設計煤種配置新的煤種進行混燒，從而減少煤種差異帶來的危害。

不同運行負荷下煤種摻燒比例，如表1所示。

從表1中可看出，機組負荷低時，摻燒比例較高；機組負荷高時，摻燒比例較低。

機組負荷低時，各機組配置能應對劣質煤，摻燒比例較高；機組負荷高時，需使用煤質好、熱值高的煤種，減少劣質煤的使用比例，摻燒比例較低。

表1中的摻燒率，是機組對應負荷下?lián)綗实淖畲笾担韵聝煞N情況，需調整機組運行方式。

（1）燃料熱值變化。

高熱值燃料用來保證爐膛的穩(wěn)定燃燒，每批次高熱值燃料本身熱值波動過大時，會影響爐膛內的火焰燃燒強度，甚至增加結渣量。機組根據熱值變化，要對機組做出相應的調整。

（2）脫硫系統(tǒng)。

燃料摻燒過程有一定比例高硫煤。若脫硫系統(tǒng)出現(xiàn)運行故障，不能將燃料內有害物質去除，也不能檢測燃料煤質特性，應重新考量混煤摻燒比例，適當減少或不用高硫煤。

3.2 運行措施

（1）保證煤粉噴嘴角度正常、吹風系統(tǒng)工作狀態(tài)良好。一次風系統(tǒng)是否運行穩(wěn)定，影響煤粉在爐膛內的運動軌跡；二次風系統(tǒng)是否運行穩(wěn)定，影響爐膛內空氣量，進而影響到燃料燃燒。需實時監(jiān)控燃燒數據，適時調節(jié)吹風系統(tǒng)，保證爐膛內空氣充足。

（2）為保證著火正常，控制一次風和燃料混合。一次風速過低，及時清除爐膛內污染物，防止空氣流動不暢?？刂泼悍奂毝龋ＷC燃料在爐膛內充分燃燒。

（3）加強燃料管理，確保入爐燃料連續(xù)、均勻、穩(wěn)定。加強對給煤機和煤倉煤位監(jiān)測、煤調濕檢驗，做好切換制煤機準備，保證爐膛內燃料充分，煤粉細度符合要求。

（4）投油系統(tǒng)準確，助燃系統(tǒng)應急能力要好。定期檢查助燃油系統(tǒng)運行狀態(tài)。

（5）摻燒低熱值煤時機組運行穩(wěn)定性和經濟性。低熱值煤主要問題是燃燒放熱不足，燃料使用量大，燃燒時放出的灰分多。

4 結語

煤種變化帶來的鍋爐結渣，通過對新煤種煤質特性分析，鍋爐運行進行適當調整、可將結渣損失降低，從而讓機組穩(wěn)定、經濟地運行。

可采取摻燒方式，也可考慮加入除渣劑、加強監(jiān)控管理。

鍋爐設計時須考慮鍋爐對煤種適應力，加大鍋爐適應煤種范圍或提高鍋爐本身改造力，使鍋爐適應新煤種。

參考文獻

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