煤质下降对锅炉安全性和燃烧稳定性的影响及改进措施

煤质下降对锅炉安全性和燃烧稳定性的影响及改进措施设备改造近几年来,由于燃煤市场情况的变化,电厂燃煤质量出现持

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。为此,对锅炉燃烧系统

及输煤系统进行改造,同时,加强管理,使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仍能维持锅炉燃烧稳定。

一、设备情况

湖南某厂1号炉是哈锅生产的HG-670/13.82-WM10型锅炉,为超高压、中间再热、自然循环、固态排渣煤粉炉,单炉膛、

负压燃烧、∏型布置。炉膛四角切向布置四层16个煤粉燃烧器及中、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,流经再循环风门进入磨煤机。

二、燃用煤质及运行状况

(一)燃用煤质

锅炉设计煤种为40%大同烟煤和60%无烟煤与贫煤的混合煤种,发热量20990KJ/kg。校核煤种I是30%大同烟煤和70%无烟煤与贫煤的混合煤种,校核煤种II70%大同烟煤和30%无烟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表1:

(二)运行状况

按发电煤耗370g/kWh计算,平均每天满负荷要消耗原煤8080.8t,耗用煤量之大,对煤的质量与管理要求也就更大,而2005年来,燃煤质量的下降,与运行煤质不相吻合,发生偏离较大。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高。2005年、2006年、2007年、2008年,由于煤质差燃烧不稳引起的机组跳闸事故次数分别是6次、7次、5次、5次。

三、煤质下降对锅炉和输煤系统的影响

(一)燃煤发热量下降造成锅炉受热面超温,影响发电量

因燃煤发热量下降,着火延迟,火焰中心上移,致使炉膛出口温度升高,对流传热份额提高,导致过热蒸汽超温,管壁过热爆管和磨损爆漏停机。该厂1#炉,因2007年上半年煤质下降到

18100kJ/kg,而设计煤发热量为20990kJ/kg,因此导致过热器超温磨损爆管停炉,少发电1.2亿千瓦时。

(二)灰分增加对锅炉受热面积灰和磨损愈严重

众所周知,受热面的飞灰磨损速度与烟气速度的三次方成正比,与飞灰浓度大小成正比,如烟速快1倍则磨损加快7倍。而混煤不坚硬,其维氏硬度为10～70,对维氏硬度200的钢管不会构成严重磨损。但是燃煤参与燃烧后形成灰份、其灰份中的SiO2硬度高达500以上,会对钢管造成剧烈磨损。含灰量高,飞灰浓度就更高,更

加剧了受热面磨损,因而使尾部受热面如省煤器、再热器严重磨损、

泄漏,导致停炉。并引起空气预热器磨损泄漏,烟风短路,燃烧工况难

以形成。引风机、排粉机等含尘风机因灰量增加,叶轮磨损失去动平衡,使风机剧振甚至引起“飞车”停炉。若灰分的温度t2小于1350℃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

资料表明,水分对燃烧温度的影响比灰分还大,炉膛

燃烧温度的降低,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。

(四)煤的挥发分含量是评定其燃烧性能的首要指标

不同煤种,挥发分含量也不同。随着煤质挥发分含量

的减少,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1100℃。对

Vr小于5%的煤种可达500℃;Vr等于15%～30%的煤种大致在270℃～300℃之间;Vr等于40%长焰煤,约为210℃左右;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制粉、输煤系统运行安全性的影响。