煤質(zhì)變化對(duì)超超臨界機(jī)組鍋爐運(yùn)行的影響

王焱 胡偉釗

【摘 ?要】隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的而不斷進(jìn)步與發(fā)展，對(duì)電廠的煤炭供應(yīng)質(zhì)量也有了很高的要求。而且近些年來(lái)我國(guó)電廠的煤炭供給也變得越來(lái)越緊張，促使發(fā)電企業(yè)的供煤種類也逐漸多元化。但是在此過(guò)程中也出現(xiàn)了鍋爐燃燒困難、街角結(jié)渣嚴(yán)重等問(wèn)題，如果情況太嚴(yán)重的話還會(huì)對(duì)超超臨界機(jī)組鍋爐的運(yùn)行造成很大的影響?；诖耍疚氖紫戎攸c(diǎn)闡述一下煤質(zhì)變化對(duì)超超臨界機(jī)組鍋爐運(yùn)行的影響，隨后給出相應(yīng)的解決策略，從而保障超超臨界機(jī)組鍋爐能夠安全穩(wěn)定的運(yùn)行。以此僅供相關(guān)人士進(jìn)行交流與參考。

【關(guān)鍵詞】煤質(zhì)變化;超臨界機(jī)組;鍋爐運(yùn)行;影響

引言

近年來(lái)，隨著可持續(xù)發(fā)展政策的不斷落實(shí)，用于發(fā)電廠鍋爐的煤質(zhì)種類也在不斷變化。當(dāng)燃用設(shè)計(jì)煤質(zhì)的鍋爐改燃成另一種煤質(zhì)時(shí)，超超臨界機(jī)組鍋爐的運(yùn)行情況就會(huì)發(fā)生改變，從而給機(jī)組的運(yùn)行帶來(lái)了嚴(yán)重的安全隱患。自從2013年以來(lái)，當(dāng)煤質(zhì)變化時(shí)，入爐煤的分析基灰分含量增加了40%。

一、煤質(zhì)變化對(duì)超超臨界機(jī)組鍋爐運(yùn)行的影響

隨著人民對(duì)電力需求的不斷上升，發(fā)電廠對(duì)煤炭的需求量也越來(lái)越多，使得部分煤質(zhì)嚴(yán)重偏離最初設(shè)計(jì)的質(zhì)量，這種煤質(zhì)偏差的變化對(duì)超超臨界機(jī)組鍋爐造成了很大的影響，其中包括對(duì)鍋爐燃燒的影響、對(duì)鍋爐制粉系統(tǒng)的影響以及對(duì)鍋爐受熱面的影響（見(jiàn)圖一）。

（一）對(duì)鍋爐燃燒的影響

如果煤質(zhì)變化程度太大，在鍋爐燃燒過(guò)程中會(huì)直接導(dǎo)致鍋爐燃燒波動(dòng)，從而造成鍋爐受熱面及主汽溫度過(guò)高的情況，更嚴(yán)重的話會(huì)直接造成鍋爐熄火。

1.受熱面和主蒸汽溫度過(guò)高

煤質(zhì)惡化以來(lái)，在主蒸汽溫度基本不變的情況下，超超臨界直流鍋爐瞬時(shí)煤量難以穩(wěn)定，增加蒸汽參數(shù)調(diào)整難度。受熱面（特別是前后受熱面）壁溫升高。分析了產(chǎn)生上述問(wèn)題的原因：（1）煤質(zhì)惡化、煤粉燃燒時(shí)間延長(zhǎng)、火焰中心上移、爐膛出口溫升、前后屏過(guò)熱器和高溫過(guò)熱器管壁溫升，以及主蒸汽的溫升。（2）隨著煤灰分的增加，煙氣密度增大，煙氣對(duì)流換熱能力增強(qiáng)，使煙氣溫度較高區(qū)域前后屏及高溫過(guò)熱器的吸熱能力增大，導(dǎo)致管壁和主蒸汽溫度過(guò)高。

2.燃煤含灰量的增加和高溫積灰面積的增加，加劇了對(duì)流過(guò)熱器的熱偏差，部分高溫過(guò)熱器的介質(zhì)溫度偏高嚴(yán)重，導(dǎo)致?tīng)t外出口管蠕脹過(guò)大。

3.燃燒不穩(wěn)定與經(jīng)濟(jì)指標(biāo)惡化

由于煤質(zhì)惡化，燃燒不穩(wěn)定現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。在煤質(zhì)嚴(yán)重惡化的情況下，50%以上的額定負(fù)荷仍需用等離子穩(wěn)燃。由于我廠采取了相應(yīng)的措施，在煤質(zhì)持續(xù)惡化的情況下，煤質(zhì)惡化對(duì)我廠的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有影響，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）燃料消耗增加;（2）粉體及粉體系統(tǒng)電耗增加;（3）粉煤灰和大渣含碳量增加;（4）尾部受熱面磨損，增加抗磨成本。

（二）對(duì)鍋爐制粉系統(tǒng)的影響

1.降低粉體系統(tǒng)產(chǎn)量，增加磨輥消耗

除煤質(zhì)惡化外，煤中往往含有大量的煤矸石，煤的可磨性系數(shù)降低，制粉困難。設(shè)計(jì)一個(gè)5用1備滿負(fù)荷制粉系統(tǒng)，有時(shí)5磨運(yùn)行，鍋爐負(fù)荷只能達(dá)到70%～80%額定負(fù)荷。

2.磨煤機(jī)堵塞現(xiàn)象

由于煤質(zhì)差且煤質(zhì)不穩(wěn)定，導(dǎo)致煤量與一次風(fēng)溫度和風(fēng)量匹配度吻合度較差，易引起磨煤機(jī)堵塞，嚴(yán)重時(shí)影響鍋爐運(yùn)行。2014年初，由于煤炭市場(chǎng)的變化，人爐煤的煤質(zhì)變差，造成粉體對(duì)磨煤機(jī)的堵塞，嚴(yán)重威脅鍋爐的安全運(yùn)行。由于鍋爐制粉系統(tǒng)出力不能滿足燃燒需要，鍋爐只能在70%額定出力下運(yùn)行。由于燃燒不穩(wěn)定，自動(dòng)控制系統(tǒng)不能完全投入。

（三）對(duì)鍋爐受熱面的影響

隨著煤中灰分含量的增加，煙氣中飛灰濃度增加，從而使受熱面磨損成比例增加。在許多材料中，粉煤灰對(duì)受熱面磨損有比較詳細(xì)的論述，但實(shí)際用煤與設(shè)計(jì)用煤嚴(yán)重偏離，當(dāng)煤的灰分過(guò)高時(shí)，會(huì)發(fā)生特種設(shè)備損壞。隨著煤灰分的增加，煙氣中飛灰濃度增加，煙氣流速也隨之增加。金屬在受熱面上的磨損量與煙氣中灰分顆粒的速度和煙氣灰分含量有以下關(guān)系：T=KVL，由該式子明顯可以看出金屬在受熱面上的磨損量與煙氣中灰分顆粒的速度的三次方成正比，所以會(huì)導(dǎo)致磨損加劇。

二、減少煤質(zhì)變化對(duì)鍋爐影響的策略（見(jiàn)圖二）

（一）建立預(yù)警機(jī)制

從2014開(kāi)始，不僅煤炭質(zhì)量惡化，而且由于煤炭資源緊張供應(yīng)緊張，往往存在“緊急”給煤的現(xiàn)象，煤廠通過(guò)取料機(jī)的輸送帶直接輸送到原煤倉(cāng)，嚴(yán)重影響鍋爐的安全運(yùn)行。因此，鍋爐主輔應(yīng)根據(jù)煤粉機(jī)的低熱值轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、燃燒條件的調(diào)整，穩(wěn)定鍋爐燃燒。專職化學(xué)人員應(yīng)該在規(guī)定時(shí)間內(nèi)給出更準(zhǔn)確的分析結(jié)果，并根據(jù)煤炭工業(yè)成分值分析，及時(shí)反饋給鍋爐長(zhǎng)值班員、鍋爐長(zhǎng)值班員，確定煤的燃燒特性。

（二）初步制定配煤方案

電廠配煤是指根據(jù)爐前確定的原則，按一定比例將不同種類的煤混合成符合鍋爐運(yùn)行具體要求的混合煤。目前，國(guó)內(nèi)外已有多家電廠在混煤燃燒方面通過(guò)不斷的探索和試驗(yàn)取得了成功。結(jié)果表明，合理科學(xué)的配煤可以避免實(shí)際煤種與設(shè)計(jì)煤種的差異，保證爐煤煤質(zhì)的穩(wěn)定，降低燃料成本。

（三）適當(dāng)降低煤粉細(xì)度

煤粉越細(xì)，單位質(zhì)量的煤粉表面越大，燃燒效率越高。燃燒試驗(yàn)表明，煤粉細(xì)度由設(shè)計(jì)值18%～22%下降到14%～18%，在一定程度上改善了燃燒條件。同時(shí)也要保持合理的配風(fēng)和穩(wěn)定的燃燒狀態(tài)。

三、結(jié)束語(yǔ)

總而言之，隨著我國(guó)用電量的不斷提高，我國(guó)電廠的煤炭供給也變得越來(lái)越緊張，促使發(fā)電企業(yè)的供煤種類也逐漸多元化。但是在此過(guò)程中也出現(xiàn)了鍋爐燃燒困難、街角結(jié)渣嚴(yán)重等問(wèn)題，給超超臨界機(jī)組鍋爐的運(yùn)行造成很大的影響。本文首先重點(diǎn)闡述了對(duì)超超臨界機(jī)組的影響，其次給出了相應(yīng)的解決策略，從而保障發(fā)電廠鍋爐的穩(wěn)定運(yùn)行。

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（作者單位：陜西商洛發(fā)電有限公司）