煤种变化对四角切圆及前后墙对冲式燃煤锅炉安全、经济性影响研讨

煤种变化对四角切圆及前后墙对冲式燃煤锅炉安全、经济性影响研讨

内容摘要：煤种改变将影响四角切圆及前后墙对冲式锅炉的安全、稳定、经济运行，通过认真分析、研究，摸索出在掺烧贫煤后对以上两种型式锅炉的影响因素。针对这些影响因素，结合锅炉特点，采取了针对性措施，并取得了实效。

关键词：四角切圆、前后墙对冲式、锅炉、挥发份

燃煤电厂锅炉是根据特定煤种进行设计的，设计锅炉所依据的煤种称为设计煤种，是最佳的“适炉”煤种，但电煤价格对发电成本影响很大，电厂所采购的电煤往往达不到设计煤种要求。锅炉的设计是根据给定的煤种来进行整体结构、受热面布置、燃烧设备选型的。因此，当煤种变化时，不仅将影响锅炉的热效率，而且锅炉的主要性能指标——蒸发量、压力、温度等亦将不能保证，当煤种变化太大，超出设备可能调整范围时，还会造成燃烧不稳、间断爆燃、甚至炉膛灭火、放炮爆燃等，对锅炉设备安全运行造成严重的威胁。

一、四川广安公司锅炉特点

四川广安公司一、二期4×300MW锅炉是选用东方锅炉厂亚临界一次中间再热、自然循环型燃煤锅炉；燃烧方式为四角布置，切圆燃烧，四角燃烧器的中心线分别与炉膛中心的两个假象切圆相切，两个假想切圆的直径分别为548mm和1032mm，#1、#3角切大圆，#2、#4角切小圆，燃烧器分上下两组布置，上组两层，下组三层，燃烧器为水平浓淡燃烧器，在一次风风管中采用“百叶窗”式的煤粉浓缩器，一次风喷口内装有分隔钝体，煤粉细度R90=14-16%。三期2×600MW 锅炉是选用东方锅炉厂亚临界、自然循环、前后墙对冲燃烧方式、一次中间再热∏型汽包炉，再热汽温采用烟气挡板调节，空气预热器置于锅炉主柱内，其采用中速磨冷一次风机正压直吹式制粉系统，采用6台中速磨煤机，煤粉细度R90=16%。

二、近年来，广安公司组织进厂煤种变化情况

广安公司四角切圆及对冲式燃煤锅炉设计煤种均为广安华蓥山地区烟煤，四角切圆锅炉设计煤种收到基低位发热量为19485KJ/Kg，干燥无灰基挥发份为20.48%；对冲式燃煤锅炉设计煤种收到基低位发热量为19990KJ/Kg，干燥无灰基挥发份为22.35%。

2009年初，由于市场供求关系变化，电煤价格不断攀升，该公司调整经营策略，从贵州重庆等地组进了价格相对低廉的贫煤与广安本地烟煤进行掺配上仓。贫煤收到基低位发热量为18500KJ/Kg，干燥无灰基挥发份在7%-12%之间，在挥发份变化较大情况下，该公司根据机组的负荷情况确定了掺配比例，高负荷阶段（80%以上），烟煤与贫煤的掺配比例为1：1；在低负荷时（70%以下）掺配比例为5：4。掺配方式采用输煤双侧皮带配煤上仓，亦就是传统的混煤掺烧技术：“炉前掺配、炉内混烧”。在烟煤贫煤掺配掺烧期间，发热量与设计煤种没

有发生明显的变化，但是挥发分降到平均只有14%左右。因掺配比例过高，在掺配初期曾出现过几次减负荷过程中，高负荷（90%左右负荷）熄火情况，因煤种改变，对锅炉安全运行带来了巨大威胁。

三、煤种变化对四角切圆锅炉安全及经济性影响

由于掺烧煤种所含贫煤挥发份低、不易着火、可磨性系数差、燃尽特性接近于难燃尽煤种，加之配煤手段有限，掺配煤比例无法做到准确均匀，这增加了锅炉燃烧的安全风险。且四角切圆锅炉在掺烧贫煤后，炉膛热负荷降低，即使高负荷燃烧安全裕度仍较低，总结起来主要存在以下几方面的影响：

（一）主要影响因素

1、烟贫煤掺配比例过大时，挥发份低，炉膛热负荷降低，炉膛温度下降，锅炉燃烧不稳，炉膛负压、主汽压力波动大，尤其在低负荷时表现得更明显，易引起锅炉熄火，该公司出现过两次在满负荷（300MW）向下减负荷至270MW时锅炉熄火，主要是由于减负荷过程中锅炉风量没有及时减少，同时烟贫煤掺配后，着火推迟、炉膛温度降低等原因造成。

2、烟贫煤掺配后，挥发份降低，着火推迟，煤粉很难燃尽，这样使得飞灰可燃物含量升高（由3%升高到5%左右），渣量大，炉渣中含碳量增加，捞渣机出力、除灰水耗增加，影响发电煤耗约1.5克。

3、由于输煤用双侧皮带掺配上仓，输煤皮带运行频率增加，增加了厂用电，同时由于输煤皮带长期运行，加剧了燃运设备的磨损，缺陷增多，本来双侧皮带配煤的，由于有缺陷需处理，只能单根皮带配煤，这无形之中增加了配煤的难度和准确度，加大了锅炉熄火风险。

（二）采取的应对措施

通过对烟贫煤掺配后锅炉燃烧方面出现不安全事故的分析总结，从改变掺配比例、调整一次风压力、降低煤粉细度、改变配风方式、在水冷壁区域增设卫燃带等方面入手，旨在增加锅炉燃烧的稳定性，具体措施如下：

1、降低煤粉细度，将煤粉细度由14-16%左右，降至8-12%左右。

2、将一次风压力由5KPA降至4.5KPA，增加煤粉在炉膛内的停留时间，让其充分燃尽。

3、高负荷时（80%以上负荷）烟贫煤掺配比例降为5：4，低负荷时（70%以下）掺配比例降为5：3，提高掺配煤挥发份，使煤粉更易燃。

4、锅炉配风方式采用倒宝塔配风。

5、减负荷过程中各火嘴应保持合适的煤粉浓度，当给粉转速指令降低其浓度不满足要求时，应及时停运给粉机。

6、严格控制风煤比。在工况变动过程中（特别是减负荷过程）要控制A、B空预器入口氧量在正常范围（3%～4%）并适当取低限，防止在减负荷过程中氧量过大而导致锅炉燃烧不稳。

7、拟在机组大修中在水冷壁上敷设一定量的卫燃带，用于减少着火区吸热，使更多的热量用于加热火焰，提高燃烧稳定性、提升炉内温度，加快化学反应速度，降

低飞灰含碳量。

实践证明，通过以上措施，锅炉燃烧稳定性得到了加强，该公司四角切圆锅炉已安全运行近400天，飞灰可燃物含量降至2.5%。

四、煤种变化对前后墙对冲式锅炉安全及经济性的影响

广安公司600MW前后墙对冲式锅炉炉膛热负荷设计较高，炉温较高，有前后对冲相互引燃特点，当入炉煤改为烟贫煤掺配时，对炉膛燃烧稳定性影响较小，但是仍存在锅炉管壁易超温、减温水量增加、屏式及火嘴周围易结焦等影响。

（一）影响因素

1、由于煤种改变，挥发份降低，炉膛内煤粉着火推迟，锅炉屏式过热器管壁易超温，减温水量大量增加，增加了锅炉爆管频率。

2、由于掺配煤种的特性，火嘴处易结焦，对火嘴的烧损加剧。

3、烟贫煤掺配后，挥发份降低，着火推迟，煤粉很难燃尽，这样使得飞灰可燃物含量升高（由4%升高到5%），渣量大，炉渣中含碳量增加，捞渣机出力、除灰水耗增加，影响发电煤耗约1克。

4、低负荷时（60%以下），纵然炉膛设计热负荷偏高，但是挥发份降低后，着火推迟，易引起火检不稳，需投油稳燃。

（二）应对措施

1、将煤粉细度由16%降至12%左右，提高煤粉着火的稳定性。

2、锅炉正常运行中，保持下层磨煤机和相邻磨煤机运行，尽量维持运行磨煤机对冲燃烧，不允许有两层以上的燃烧器单面墙运行，运行中发现燃烧器火检不稳定时，及时投入对应油枪。

3、加强吹灰，减少锅炉受热面结焦、积灰。

4、将一次风压力由10 kpa降至7.5kpa，增加煤粉在炉膛内的停留时间，提高炉膛温度，减少管壁超温。

5、在低负荷时调整烟贫煤配比，将烟贫煤比由5：4改为5：3，提高燃煤挥发份，使煤粉易燃，增强炉膛燃烧稳定性。

经过半年实践，锅炉管壁超温得到了有效遏制，飞灰可燃物含量降低至3.5%。