烟煤锅炉

烟煤锅炉（通用7篇）

烟煤锅炉 篇1

摘要：本文针对韶关电厂燃用无烟煤W火焰锅炉改烧烟煤的技术问题开展研究, 对制粉系统、卫燃带和燃烧器提出了改造措施, 分析计算了改烧烟煤后W炉内的热力工况, 并在韶关电厂300MW机组W火焰锅炉上实施。改造后燃用烟煤的结果表明, 锅炉的安全性得到保障, 主汽和再热汽参数达到设计值, 锅炉热效率有明显提高。

关键词：W火焰锅炉,改烧烟煤,燃烧,炉内热力分析

引言

W火焰锅炉作为燃用无烟煤或低挥发分贫煤的锅炉引进国内已有二十多年了, 并得到较好的国产化, 在国内已拥有300MW~660MW容量的W火焰锅炉数十台。由于煤炭的价格及供应一直影响着火力发电厂的安全性和经济性, 因此, 一些火电厂根据自身的煤源情况, 对W火焰锅炉采用无烟煤与烟煤掺烧或单烧烟煤。由于W火焰锅炉是针对无烟煤或低挥发分贫煤设计, 其炉膛结构、受热面布置、截面热负荷、容积热负荷、燃烧器形式及配风等, 与燃用烟煤的锅炉 (如前后墙对冲燃烧锅炉、四角切圆燃烧锅炉) 不同, 因此, W锅炉能否燃用烟煤, 在燃用烟煤之前需要对W锅炉做那些方面的调整, 才能保证W锅炉燃用烟煤时过热蒸汽、再热蒸汽达到设计值, 炉内不结焦, 燃烧器不烧坏, 锅炉效率较高等, 需要进行相应的分析计算, 确保燃烧烟煤时的安全性和经济性。同时, 通过在W锅炉上进行烟煤试烧, 明确其可行性、安全性和经济性。

本文针对韶关发电厂300MW机组W火焰锅炉改烧烟煤进行分析计算, 提出改进方案并实施。通过机组一年多的运行, 结果表明, W火焰无烟煤锅炉经过合适的技术改造后, 可以安全地燃用烟煤, 其锅炉效率也有明显提高。

1. 设备概况及选用燃煤

韶关发电厂300MW机组锅炉是由东方锅炉厂设计制造、燃用粤北曲仁无烟煤的“W”型火焰锅炉, 锅炉型式为亚临界压力、一次中间再热的自然循环, 采用双拱型、单炉膛, 双旋风分离式煤粉浓缩型燃烧器布置于下炉膛的前、后拱上、呈“W”型火焰, 尾部双烟道结构, 采用烟气挡板调节再热蒸汽温度, 平衡通风、固态排渣。该锅炉配有四套正压直吹式制粉系统, 每套制粉系统由一台BBD4060型双进双出钢球磨煤机和两台称重式给煤机组成, 煤粉通过48个一次风喷口和48个乏气喷口送入炉内燃烧。二次风经锅炉两侧风道送入前后墙大风箱, 从拱上和拱下的风口进入炉膛, 每个燃烧器作为一个单元, 每个单元布置6个二次风道及挡板, 其中A、B、C挡板控制拱上部分, 分别对应乏气喷口周界风、一次风喷口周界风和油枪风, D、E、F挡板控制拱下部分, 分级将二次方送入炉内, 控制风粉混合燃烧过程 (见图1) 。在下炉膛布置有781.26m2的卫燃带, 用以强化无烟煤的着火和稳定燃烧。在锅炉尾部烟道布置了2台三分仓容克式空气预热器。受热的一次风与部分冷一次风混合后进入磨煤机, 携带煤粉然后进入燃烧器。受热的二次风进入二次风大风箱, 并通过各调节挡板而进入炉膛, 与一次风煤粉在炉内进行混合, 促进煤粉燃烧和燃尽。

该锅炉原设计燃用无烟煤, 表1为其BECR工况设计参数。现该炉拟改烧烟煤, 依据目前的供煤情况, 选取3种烟煤做分析计算。表2为该炉原设计煤种和拟选用3种烟煤的煤质分析。由表2可见, 拟改烧的烟煤挥发分 (干燥无灰基) 都在35%左右, 且低位发热量也都大于20MJ/kg, 因此, 其着火、燃烧和燃尽性能较好。但烟煤1和烟煤2的灰熔点温度较低, 其燃用时应注意防止在炉内受热面结焦。

2. 改烧烟煤的技术措施

2.1 制粉系统安全性能改造

针对该炉拟燃用烟煤的特性, 按国家电力行业标准对制粉系统采取如下措施: (1) 在原煤仓上部空间及金属煤斗下部安装防爆、消防用蒸汽喷嘴, 蒸汽的压力不应超过0.3MPa, 并有引入管 (DN>25) 固定接口。 (2) 在磨煤机前的烟风管道中引入灭火蒸汽, 蒸汽的压力超过0.3MPa。 (3) 供汽的管道阀门采用电动并在锅炉操作盘上控制。在通往磨煤机的热风管道上, 安装两道风门, 其中第一道为隔绝门, 在停运磨煤机式切断热风, 第二道为调节门。在上述两个风门之间安装冷风门, 以控制压力冷风, 来调节磨煤机的进风温度。 (4) 消除煤粉管道中的袋形和盲肠管以及助长煤粉沉积的凸出和不光滑处, 避免煤粉沉积后的自燃和爆炸。 (5) 磨制烟煤时, 磨煤机出口温度应控制在70~75℃范围, 煤粉细度控制在R90=20%~30%, 送粉管道内的流速在任何负荷下不小于18m/s。

2.2 减少卫燃带面积

(1) 取消炉拱卫燃带和上炉膛卫燃带

取消炉拱的卫燃带和上炉膛的卫燃带, 以适应烟煤的燃烧, 避免结焦和烧坏燃烧器喷口。由于烟煤容易着火, 其着火点距燃烧器喷口较近, 如果燃烧器周围敷设有卫燃带, 燃烧器附近区域的温度将会很高, 导致燃烧器烧坏。如果在上炉膛 (炉膛喉部) 仍保持有卫燃带, 当烟气由下炉膛转向180°朝上炉膛流动时, 在炉膛喉部处容易形成涡流, 熔点较低的烟煤灰粒撞击到卫燃带上就会被粘附, 形成结焦而影响生产。

(2) 再将两侧墙卫燃带减少90m2

在取消炉拱卫燃带和上炉膛卫燃带的基础上, 再将两侧墙卫燃带减少90m2, 即卫燃带面积共减少256m2。由于该号炉在过去的运行中容易在两侧墙卫燃带处出现结焦, 燃烧烟煤时因灰熔点较低, 更容易结焦, 因此, 适当减少侧墙卫燃带面积, 降低下炉膛的温度, 可以缓解下炉膛侧墙的结焦。卫燃带面积减少后的布置如图2所示。

该炉原设计卫燃带面积781.26m2, 取消炉拱的卫燃带和上炉膛的卫燃带, 和减少部分两侧墙卫燃带面积, 总的卫燃带减少面积约占卫燃带设计面积的32.8%, 总增加的水冷壁面积约占炉膛水冷壁面积的11.9%, 预计对炉内水冷壁的吸热不会有明显的改变。

2.3 燃烧器取消乏气喷口改造

在燃用挥发分在Vdaf=20~36%、发热量Qnet, ar≥20MJ/kg的烟煤时, 取消乏气喷口, 提高一次风的出口速度, 推迟烟煤的着火, 可以避免燃烧器周围结焦和烧坏燃烧器。另外, 如果不取消乏气喷口, 在调节乏气挡板时 (关小乏气风) , 有可能引起炉内烟气由乏气喷口回流而烧坏燃烧器。改烧烟煤后的一次风率约为r1=25%, 一次风速度w1=25 m/s~28m/s。

3. 改烧烟煤后炉内热力工况计算与分析

3.1 炉膛出口温度变化

通过对该炉燃用不同煤种进行热力计算, 比较原设计燃用无烟煤和拟燃用烟煤时的炉膛出口及高温过热器入口的烟气温度, 明确卫燃带面积减少量是否合适。表3给出了通过计算得到的不同的卫燃带面积减少量对应的炉膛出口及高温过热器入口的烟气温度。

该炉原卫燃带设计面积为781.26m2, 在B M C R负荷时, 炉膛出口烟温为1142℃, 高温过热器入口烟温为1112℃。改烧烟煤后如果不减少卫燃带面积, 炉膛出口温度计算大约有30℃~40℃左右的增加。如果取消上炉膛卫燃带和拱上卫燃带 (即卫燃带面积减少166m2) , 则燃烧烟煤时炉膛出口温度较设计值 (无烟煤时) 增加约10℃左右。如果再将两侧墙卫燃带面积减少90m2 (即卫燃带面积减少256m2) , 则燃烧烟煤时炉膛出口温度较设计值约低20℃左右。因为改烧烟煤时过剩空气量减少使烟温升高, 且烟煤的灰分较无烟煤少很多, 减弱了煤灰粒向水冷壁的辐射传热, 虽然烟煤燃烧时的火焰集中温度较高, 且减少卫燃带会使水冷壁受热面增加, 火焰与水冷壁之间的换热会因此得到加强, 但综合结果是改烧烟煤后炉膛出口温度约有-20℃~+10℃变化。可见燃用烟煤时对炉膛出口温度影响不大, 不需要对炉膛出口后的尾部受热面进行调整。

3.2 排烟温度的变化

由于燃用烟煤时过剩空气系数选取较低 (α=1.15) , 使得总烟气量会较燃烧无烟煤减少, 虽然在炉膛出口处燃用烟煤时的烟气温度较燃用无烟煤时略有变化, 但由于总烟气量减少, 烟气携带的总热焓也会相应减少, 在锅炉出口和烟道通过与过热器、再热器、省煤器和空气预热器等的热交换, 最终使得排烟温度较燃用无烟煤时会有明显降低, 排烟温度会较燃烧无烟煤时约低10℃左右, 故可以降低排烟热损失, 且不会产生低温硫酸腐蚀。

3.3 煤粉的燃尽

由于总空气量的减少, 烟气在炉内流动上升的速度有所减缓, 使得煤粉在炉内的停留时间相对延长。因此, 在炉膛出口处煤粉已达到较高的燃尽度。表4给出了烟煤和无烟煤在同容量锅炉 (四角切圆燃烧锅炉和前后墙对冲燃烧锅炉) 内停留时间的统计值, 与该锅炉计算得到的停留时间相比, 煤粉在该W型锅炉燃尽时间约稍长。从图3中可以看出, 对于300MW级的锅炉, 燃用烟煤的切圆燃烧锅炉和前后墙对冲燃烧锅炉中最上排一次风喷口距炉膛出口屏式过热器的距离约在16m~20m范围, 最下排一次风喷口距炉膛出口屏式过热器的距离约在22m~27m范围, 而该W锅炉的一次风喷口距屏式过热器距离约16m, 但由于一次风喷入炉膛时最初的方向是朝下流动约5m~7m, 然后再折转向上流动, 故其实际的煤粉行程约在26m以上, 确保了煤粉在W炉内有较长行程, 以保证在炉内的燃尽时间。

3.4 对主汽温度及再热汽温的影响

虽然烟煤和无烟煤的燃烧特性有较大差别, 但由于该炉的卫燃带有所减少、取消了乏气喷口、增加了一次风的出口速度以及过剩空气系数的降低、灰辐射热交换的改变等, 使得燃用烟煤时在炉膛出口的烟气温度仅有±10℃~20℃的变化。该炉燃用无烟煤运行时过热器减温水投量一定, 存有余度。在燃用烟煤时由于炉膛出口烟温变化不多, 而烟气流量有一定的减少, 综合两方面考虑对过热器、再热器换热的作用, 认为改烧烟煤不会影响锅炉的主蒸汽参数和过热蒸汽参数, 过热器的减温水投量会适当减少, 有利于机组经济性的提高。

应用对比方法进行了屏式过热器、高温过热器和高温再热器工质温度在额定负荷下的估算, 结果表明, 卫燃带减少后, 屏式过热器、高温过热器和高温再热器出口工质的温度变化微小, 与原设计时相当。当过热汽温和再热汽温在设计值上下波动时, 可以通过减温水或烟气挡板进行调节。

3.5 改烧烟煤后对炉内结焦及燃烧的影响

(1) 炉内结焦

由于烟煤的灰熔点较低以及燃烧较集中, 如果一、二次风组织不好以及卫燃带布置不当, 就可能会在炉内造成严重结焦。对于W锅炉来说, 炉膛喉部 (上、下炉膛分界处) 、下炉膛角部 (翼墙及冷灰斗喉部) 和屏式过热器入口是容易产生结焦的地方。但炉内结焦须满足两个基本条件, 一是煤粉灰粒已熔化, 二是已熔化灰粒随气流冲刷到高温受热面上 (如卫燃带或屏式过热器) 。因此, 要避免结焦, 就不能让灰粒熔化或熔化的灰粒不会随气流冲刷到高温受热面。

改造方案中采用取消拱上卫燃带和上炉膛的卫燃带办法, 由于水冷壁管的温度在360℃左右, 熔化的灰粒在接近或撞击水冷壁管时被冷却凝固, 不易产生结焦。若是熔化灰粒撞击到卫燃带上, 由于卫燃带的温度在800℃以上, 因此, 熔化的灰粒粘附在卫燃带上, 慢慢积累就会形成严重结焦。在炉膛喉部处, 由于烟气容易形成涡流导致灰粒撞击在附近受热面上。因此, 取消拱上卫燃带和上炉膛的卫燃带可以有效地避免或减缓炉膛喉部结焦。

该炉布置有边界风G, 虽然风量很小, 但能有效防止下炉膛角部 (翼墙及冷灰斗喉部) 的结焦及灰渣积聚。为了防止两侧墙水冷壁结焦, 在改造中已将侧墙卫燃带进行分块布置。

该炉燃用烟煤时炉膛出口温度 (屏式过热器后) 约1100℃~1120℃, 低于其灰熔点软化温度30~50℃以上, 因此在屏式过热器不会产生结焦。

(2) 燃烧过程的变化

取消乏气喷口后, 一次风的速度约增加一倍, 燃烧无烟煤时一次风喷口速度原设计为13.6m/s, 改烧烟煤后的一次风喷口速度约在22.2~33.2m/s, 不同的燃煤及一次风率则速度不同 (见表5) 。燃用烟煤时如果一次风速度控制在22~27 m/s范围, 则煤粉燃烧稳定且不会烧坏燃烧器。

该炉4台磨煤机共24条煤粉管道, 分别与48个一次风喷口和48个乏气喷口相连。粉管直径为φ426×10mm, 一次风喷口直径为φ296×12mm, 乏气喷口直径为φ323×12mm。每条粉管对应2个一次风喷口和2个乏气喷口。各个管段的截面积列入表6。若取消乏气喷口, 两个一次风喷口的面积与一条粉管的面积相近, 因此, 当一次风喷口的速度在20m/s~33m/s范围内, 不会增加制粉系统的流动阻力和通风量, 制粉系统与燃烧器之间是相匹配的。

4. 改烧烟煤后锅炉运行情况

韶关电厂W火焰锅炉经过对制粉系统、卫燃带和燃烧器的改造后, 开始燃用烟煤, 烟煤的挥发分 (空干基) 由20%逐步提高到30%, 表7给出了近一年来入炉煤质的大致范围。

4.1 锅炉运行的安全性

韶关电厂W火焰锅炉改烧烟煤后已运行一年多, 从运行情况看, 锅炉负荷在180~300MW范围内运行, 主蒸汽参数和再热蒸汽参数在设计范围, 没有出现受热面超温和严重结焦情况, 制粉系统没有出现自燃或爆炸事故, 燃烧的稳定性大大加强。

4.2 炉内热效率

由于燃用烟煤, 煤粉的燃尽度提高, 烟气量减少 (燃烧烟煤时α=1.15, 燃烧无烟煤时α=1.25) , 不完全燃烧热损失和排烟热损失都有所下降, 使得锅炉热效率平均提高约2%, 锅炉热效率η≥92.8% (该炉原设计热效率η=90.73%) , 使供电煤耗下降约7g/k W·h。

4.3 氮氧化物排放

改烧烟煤时由于减少卫燃带, 炉膛温度降低, NOx的排放也由原来燃用无烟煤时的>1000mg/m3减少到<450mg/m3, 为采用SCR脱氮提供了有利条件。

5. 结语

(1) 韶关电厂W火焰锅炉由燃用无烟煤改为燃用烟煤, 经过对制粉系统加装安全消防设施、对炉内卫燃带面积减少、取消燃烧器乏气喷口以及调整运行参数等措施, 成功地在W火焰锅炉上燃烧烟煤, 没有因燃用烟煤发生事故, 机组各参数均达到原设计要求。与燃用无烟煤相比, 锅炉热效率有较大提高, NOx排放大幅度降低。

(2) 此次W锅炉由无烟煤改烧烟煤, 投入的改造成约二百多万元, 主要用于制粉系统消防及安全设备、卫燃带面积调整、乏气喷口取消等, 而由于锅炉热效率的提高及购买煤炭成本降低, 每年所带来的经济效益数千万元, 相比之下, 此次W火焰锅炉改烧烟煤的实施, 为电厂带来了较大的效益。

烟煤锅炉 篇2

当前无烟煤煤源紧张, 而烟煤煤源相对充裕, 广东粤嘉电力有限公司梅县发电厂为解决燃煤短缺问题, 在该厂135MW CFB锅炉上进行了无烟煤改烧烟煤实炉试烧试验。

CFB锅炉虽然具有燃料适应性好的特点, 但改烧烟煤后炉内燃烧份额分配的改变对锅炉出力的影响还是个未知数。希望通过试验得出无烟煤改烧烟煤后对锅炉参数、锅炉设备的影响, 掌握烟煤的燃烧特性, 积累烟煤燃烧的经验, 为以后锅炉改造打下良好基础, 为电厂的经营管理拓展方向。

1 设备概况

广东粤电集团粤嘉电力有限公司梅县发电厂5号锅炉系上海锅炉厂为燃用当地劣质无烟煤而设计制造的SG-440/13.7-M566型超高压锅炉, 采用循环流化床燃烧方式, 实现炉内脱硫。循环流化床锅炉属中温燃烧。燃料由炉前给煤系统送入炉膛, 送风设有一次风和二次风。一次风由布风板下部送入燃烧室, 主要保证料层流化, 并给炉膛下部的密相区送入一定的氧量供燃料燃烧。二次风分两层从炉膛前后墙密相区送入增加燃烧室的氧量保证燃料燃尽和加强燃料的掺混。燃烧室内的物料在一定的流化风速作用下, 发生剧烈扰动, 部分固体颗粒在高速气流的携带下离开密相区进入炉膛上部, 其中较大颗粒因重力作用沿炉膛内壁向下流动, 一些较小颗粒随烟气飞出炉膛进入旋风分离器, 进入旋风分离器的烟气经过固气分离, 被分离下来的物料经旋风分离器下部的U型返料装置送回到炉膛, 经过分离后的烟气经过布置在对流烟道内的受热面吸热后, 离开锅炉。炉膛中较大的物料颗粒沉积在密相区底部通过锥形排渣阀排出 (将床层厚度控制在规定数值内) , 并由布置在炉膛两侧冷渣器冷却, 温度降至150℃以下排至气力输渣系统。

试验煤种与设计煤种最大的区别在于挥发分的比例, 这对于燃料的配风、燃料的燃尽速度、着火温度均有较大的影响。

2 试验步骤

试验采用烟煤点火启动试验, 逐步带负荷至70%B-MCR负荷时 (即90MW) 未发现问题则过渡到全烧烟煤带满负荷, 期间根据情况增减锅炉负荷、调整运行参数。烟煤点火启动要求:

1) 将1号煤仓 (A、B给煤机) 上满烟煤, 2号煤仓 (C、D给煤机) 保留原有的无烟煤。

2) 当下床温升至480℃时, 调整布风板一次风量高于最低流化风量, 在110000m3/h以上, 启动装有烟煤的B给煤机运行, 进行“脉动”投煤:以≤6t/h给煤量给煤90秒, 调整给煤量为0后观察60秒, 当床温逐渐升高, 氧量持续下降, 表示煤已着火, 根据需要逐渐增加给煤量和启动装有烟煤的A给煤机运行, 并调整好风量。

3) 当床温达到550℃以上时逐渐减少燃油量, 逐只停运油枪, 床温在650℃以下时至少应保留2只油枪运行。当床温达到700℃以上时, 可停运全部油枪, 此时保持一次风量不变床温则平稳上升。

4) 根据床温上升情况, 及时调整一、二次风量。负荷80M W以下, 严格控制中、下层平均床温小于900℃。

5) 按照锅炉启动曲线调整一、二次风量和给煤量进一步升高床温, 控制氧量在3.5%左右, 逐步带负荷至90MW稳定运行1小时以上。

6) 升负荷过程中如主、再汽温偏差在20℃以上或炉膛出口烟温偏差在50℃以上或主、再汽温在500℃以下, 经调整无效则暂停加负荷;逐渐投入装有无烟煤的C给煤机运行, 以≤6t/h给煤量投入无烟煤, 稳定运行后同样以≤6t/h给煤量 (无烟煤) 投入D给煤机运行。逐步增大装有无烟煤C、D给煤机给煤量至带满负荷。

7) 主、再汽温在500℃以上且偏差在20℃以内, 炉膛出口烟温偏差在50℃以内情况下逐步减少C、D给煤机的给煤量, 同时逐步增加A、B给煤机的给煤量, 以寻找满负荷时的掺烧比例。

8) 在保证主、再汽温偏差在20℃以内且都在500℃以上, 炉膛出口烟温偏差在50℃以内情况下, 分别寻找70MW、90MW、110MW负荷时的掺烧烟煤的比例, 逐渐减少无烟煤的比例至0。在减少无烟煤增加烟煤过程中, 观察锅炉的蒸发量、主蒸汽温度、再汽蒸汽温度、床温均能否达到设计值, 炉膛出口两侧烟温偏差能否控制在50℃以内, 燃烧是否稳定。

3 结论

1) 经过对以上工况的试验, 在全燃烧烟煤时, 锅炉的主、再汽温均能达到设计值, 炉膛出口两侧无烟温偏差, 燃烧稳定。5号炉全烧烟煤与全烧无烟煤相比, 锅炉各主要参数无明显的差别, 试烧前后机组带满负荷时各参数对比如下表:

2) 运行参数的调整。由于无烟煤与烟煤相比较, 其挥发分的含量存在一定差别, 这直接影响到了煤的着火温度与燃尽速度。

a.着火温度的影响。烟煤的着火温度较无烟煤低, 在机组的启动过程中可以极大的提早投煤的时间。通过实验, 采用烟煤启动时, 当床温达到480℃时就可以采用间断投煤的方式投煤, 而无烟煤启动时, 间断投煤要求的床温则应提高到620℃。采用烟煤启动点火, 该厂循环流化床锅炉冷态启动用油从50多吨减少到30多吨, 大大地降低了启动成本。

b.燃尽速度的影响。煤的燃烧过程, 首先是挥发分的析出, 然后才是固定碳的着火、燃尽。设计煤种与试验煤种在固定碳的含量上差别并不是很大, 但是挥发分的含量存在较大的区别。因此, 在实际运行中, 燃料进入密相区后大量的挥发份析出着火, 加快了固定碳的着火速度, 使得床温处于较高的水平。为了使床温在合适的范围内, 该厂在运行中采取了保证总风量的情况下, 适当加大一次风量的比例。

3) 存在问题:

a.烟煤水份较高, 煤仓堵煤的情况较突出。

b.烟煤含硫量较无烟煤高, 烟气SO2含较烧无烟煤时高, 目前的石灰石系统是按烧无烟煤设计出力的, 所以烧烟煤时对于控制SO2含量存在一定的困难。

4) 通过试验结果的分析, 对燃用低挥发份无烟煤的440T/H循环流化床锅炉改烧烟煤是可行的, 并且在改烧烟煤后, 同等负荷下, 风量需求、飞灰含碳量均有一定程度的降低, 锅炉效率有所提高。

摘要：本文通过对燃用低挥发份无烟煤的440t/h循环流化床锅炉改烧烟煤的试验结果的分析, 探讨循环流化床锅炉从燃用无烟煤改烧烟煤的可行性。

关键词：循环流化床锅炉,无烟煤,转烧,烟煤

参考文献

[1]上海锅炉厂有限公司.循环流化床锅炉技术培训指导手册[P].2003.

[2]容銮恩, 骆仲泱, 严建华等.循环流化床锅炉理论设计与运行[M].北京:中国电力出版社, 1997.

烟煤锅炉 篇3

韶关发电厂两台3 0 0 M W机组为GD1025/18.2-Ⅱ10型、W型火焰锅炉, 采用正压直吹制粉系统, 每台炉配有4台双进双出球磨机。其设计煤种均为本地无烟煤。随着2005年本地煤矿关停和煤炭市场形势的日益紧张, 尤其是近一年来被迫采购部分烟煤来缓解“燃煤之急”, 使入厂煤偏离锅炉设计煤种, 必须经过合理的掺烧才能保证入炉煤接近锅炉设计煤种的参数要求。目前韶关发电厂无烟煤和烟煤一般采用混磨混烧的掺烧方式, 但经一段时间的运行表明这种掺烧方式对设备的安全性、燃烧的稳定性和效率都产生了一定影响。而且烟煤与无烟煤的掺配比例只能在1∶7至1∶10范围, 无法再提高。在这种情况下, 有必要对300MW锅炉烟煤的掺烧方式、掺烧比例以及锅炉和制粉系统的安全性经济性开展研究。

2. 韶关发电厂“W”型火焰锅炉及制粉系统简况

韶关发电厂“W”型火焰锅炉为东方锅炉厂引进美国FW公司技术生产, 该炉设计煤种为粤北地区红工无烟煤, 低位热值为16.83MJ/kg, 干燥无灰基挥发份为10%。采用正压直吹式制粉系统, 两台炉分别为4台D-11-D和4台BBD4060双进双出球磨机, 每台磨煤机对应6根一次风粉管。

该“W”型火焰锅炉采用双旋风煤粉浓淡分离式燃烧器, 煤粉燃烧器布置在前后墙拱上。二次风为分级送风, 很小一部分的二次风从炉拱上送入燃烧器喷口区域以保证最初煤粉燃烧和冷却以保护设备需要, 大量的二次风从前后墙沿高度方向分级送入炉膛, 风量的大小沿火焰行程逐级增大, 呈阶梯形[1,2]。

3. 煤粉掺烧时磨煤方式的选择

3.1 混磨混烧方式

一般情况下电厂锅炉燃用两种不同的煤时, 采用的方式是混磨混烧, 即两种煤按一定的比例由上煤皮带送入磨煤机内混合磨制, 磨制合格后的煤粉直接吹入炉膛内燃烧或进入粉仓。这种方式比较简单, 不需要对制粉系统和燃烧风粉分配进行调整, 仅需要控制混煤的发热量和挥发分在锅炉原设计范围内。然而, 混磨混烧方式当两种煤质相差太大 (如无烟煤与烟煤) 或上煤的比例波动时容易引起燃烧不稳定、易结焦以及燃烧效率下降[3]。

3.2 分磨分烧方式

分磨分烧方式是用不同的磨煤机磨制不同的煤, 图1给出了分磨分烧方式的示意图。如图所示将煤A和煤B两种不同的煤由输煤皮带送至不同的磨煤机单独磨制, 分别将煤磨制成合理细度的煤粉后送入不同的煤粉仓内再由给粉机送入一次风管, 或直接经粉管送到由不同的燃烧器吹入炉内。在煤粉送入炉膛之前煤A与煤B没有进行混合, 混合只是在炉内燃烧后进行。这种方式可以根据煤种不同选择煤粉细度和一次风温, 以利于不同煤种的着火和燃烧。

3.3 掺烧方式的选择

目前韶关发电厂采用的是烟煤与无烟煤混磨混烧方式, 根据“W”型火焰锅炉的实际情况, 认为烟煤与无烟煤的掺烧方式可采用分磨分烧方式, 即在4台双进双出磨煤机中选定1台磨制烟煤, 其它3台磨制无烟煤, 烟煤与无烟煤的比例可达到1∶3～1∶4, 这样既保持了该炉原有的性能参数和运行模式, 又较大提高烟煤的掺烧比例, 满足该炉对煤炭市场变化的适应性。这种掺烧方式系统和设备改变小、投资少, 而且当煤种变化时或全部恢复为无烟煤时, 只要调整运行参数即可, 具有较高的灵活性和适应性。

4. 韶关发电厂“W”锅炉采用分磨分烧方式技术方案分析及实施方案

4.1 国内双进双出磨煤机用于磨制烟煤的情况

目前国内已经有多家电厂采用双进双出磨煤机磨制烟煤。从这些电厂的使用情况来看, 双进双出磨煤机用于磨制烟煤是较为成熟的技术, 但目前还没有双进双出磨煤机磨制烟煤用于“W”型炉燃烧。

4.2 分磨分烧方式的优点

(1) 制粉系统的安全性

当烟煤和无烟煤采用混磨混烧方式时, 烟煤和无烟煤混合是否均匀, 对制粉系统的安全十分重要。因为韶关发电厂“W”型锅炉的制粉系统采用直吹式, 原以磨制无烟煤为主, 掺烧少量的烟煤后, 因磨煤机出口温度设置较高 (100～120℃) , 当来煤混合不均匀而烟煤的比例增大时, 由于烟煤的挥发分高, 易燃易爆, 容易发生制粉系统爆燃事故。

采用烟煤和无烟煤分磨分烧方式时, 对于该“W”型锅炉来说, 4套制粉系统 (磨煤机) 中的3套制粉系统仍磨制无烟煤, 运行方式及工作参数无须改变, 仅用1套制粉系统磨制烟煤, 可以对其有关工作参数和局部管道做适当调整, 以保证磨制烟煤系统的安全可靠性。

该炉的煤粉燃烧器布置在锅炉的前后拱上, 4台磨煤机 (A、B、C、D) 共对应于24根一次风粉管 (见图2) 。对于采用分磨分烧方式, 以1台磨煤机 (A或D磨) 磨制烟煤送入炉内燃烧, 由于每台磨引出的6根一次风管所对应的燃烧器是分散布置, 故不会对炉内的火焰或温度分布产生较大影响, 不需要担心炉内的结焦和高温腐蚀。而燃烧烟煤的一次风喷口可以通过风速、风量、二次风的重新分配等调节手段, 调节烟煤的着火燃烧区域, 避免燃烧器的烧坏。

因此, 对于该炉采用烟煤和无烟煤分磨分烧方式, 其制粉系统和炉内燃烧的安全性较采用混磨混烧方式高。

(2) 燃烧的稳定性

该炉设计燃用无烟煤, 因此在改为烟煤和无烟煤分磨分烧方式后, 3套磨制无烟煤的制粉系统其燃烧器性能仍保持不变, 变化的1套为磨制烟煤的制粉系统。由于烟煤较无烟煤容易着火, 因而不会存在燃烧稳定的问题, 所需考虑的是防止燃烧器烧坏, 而通过一、二次风的风速、风量、分配的调节, 以及煤粉细度的调整, 可以避免燃烧器的烧坏。

而混磨混烧方式会因为混煤不均匀、烟煤的比例变化造成炉内燃烧波动。当烟煤比例过大时炉内结焦, 掉焦易引起燃烧扰动造成灭火;当烟煤比例过少时煤粉着火困难, 燃烧容易脱火, 造成燃烧不稳定。而采用分磨分烧方式则可以避免因为混煤不均匀和比例变化造成燃烧波动。

(3) 锅炉的经济性

当采用混磨混烧方式时, 烟煤和无烟煤同时进入磨煤机进行混磨, 由于烟煤硬度较低, 无烟煤硬度较高, 在混合磨制中, 烟煤被磨制得较细, 无烟煤被磨制得较粗, 在规定的煤粉细度 (R90) 范围, 较粗的煤粉都是无烟煤, 而无烟煤又难以燃尽。因此, 烧混磨混烧方式容易引起飞灰可燃物增高, q4热损失增大, 降低锅炉的热效率[4]。

采用分磨分烧方式时, 烟煤和无烟煤分别进入不同的磨煤机进行磨制, 烟煤和无烟煤的细度可以分别控制, 因此能够保证煤粉在炉内燃尽, 保持飞灰可燃物在较低值。

4.3 分磨分烧的实施方案

4.3.1 系统和设备的改进

(1) 旁路风管道改进

该炉制粉系统的旁路风原为热风管, 对于改磨烟煤的制粉系统, 其旁路风应由热风管改为冷风管与热风管混合, 通过旁路风的冷、热风调节挡板独立调节, 控制其旁路风温为80℃, 这样可以避免制粉管道中积粉漏粉的爆燃, 同时, 由于保留了热风管, 也方便恢复磨制无烟煤。

(2) 恢复灭火和充惰系统

由于该炉为无烟煤设计, 磨煤机和原煤仓虽然都留有消防水和蒸汽充惰的接口, 但一直没有与水源和气源连接。根据《火力发电厂制粉系统设计计算技术规定》 (DL/T 5145-2002) , 除磨制无烟煤外, 应在磨煤机和原煤仓引入灭火蒸汽或其它灭火介质。因此, 对改磨烟煤的磨煤机及对应的原煤仓, 应恢复消防水和蒸汽充惰的连接, 消防和供汽管道的阀门应采用电动并可在锅炉操作盘上控制。

(3) 安装一次风速在线测量装置, 以实时监测各一次风管的风速。

4.3.2 参数调整

当磨煤机由磨制无烟煤改为磨制烟煤时必须对磨煤机等的运行参数进行适当调整, 如降低磨煤机入口风温和出口温度、提高煤粉细度、提高一次风速等, 应严格控制以下参数在规定范围内:

磨煤机入口风温:≤2 0 0℃;

磨煤机出口温度:≤8 0℃;

一次风速:>18 m/s;

煤粉细度R90:15～20%。

进行这些调整主要是因为烟煤易燃易爆, 适当降低磨煤机进出口温度和煤粉细度, 可以避免烟煤在制粉系统内燃烧或爆炸, 同时将钢球配比调整为φ25∶φ30∶φ5 0=1∶1∶1。

4.3.3 制粉系统的试验及对应燃烧器的燃烧调整

在磨煤机完成必要的设备安装和改进后可以磨制烟煤时, 还需要对磨煤机进行试验和燃烧器配风进行调整, 主要内容有以下几方面:

(1) 煤粉细度调整

燃用烟煤时, 磨制煤粉的细度应较无烟煤的粗, 通过调整磨煤机通风量和分离器挡板, 来保证煤粉的经济细度R9 0在15～20%范围内。

(2) 一次风流量调平

测量磨煤机出口一次风管的速度, 保证一次风在粉管内的速度必须大于18m/s, 避免煤粉在管内沉积。对各管流量偏差进行计算, 发现一次风流量有较大偏差时应通过缩孔立即进行调整。

(3) 一次风煤粉管煤粉分配性能试验

在一次风管处对煤粉进行取样, 计算煤粉量的偏差, 发现煤粉量有较大偏差时应找出原因并进行调整。

(4) 燃烧器配风调整

由于烟煤着火温度低, 燃烧速度快, 容易在燃烧器出口着火燃烧, 将燃烧器烧坏。因此应对一次风和二次风进行调整, 适当提高一次风速, 并加快二次风与一次风的混合, 以免燃烧器被烧坏。

4.3.4 运行方式控制及安全措施

(1) 运行时严格控制磨煤机入口、出口温度和一次风速;

(2) 启磨前及停运后需用辅助风对一次风管进行吹扫, 吹扫时间为5分钟;

(3) 正常停磨时, 将磨煤机的煤粉抽空, 抽空时间15分钟以上, 出口风温控制在8 0℃以下, 尽可能不投蒸汽充惰系统, 以免煤粉结块;

(4) 停磨时, 由于磨煤机入口风门关不严, 筒压升高, 可开出一对出口快关门进行泄压。

4.3.5 规程的修改和补充

根据以上改造、试验和调整, 将规程作相应的修改和补充。

5. 总结

根据以上分析我们认为:

(1) 韶关发电厂300MW发电机组锅炉“W”型火焰锅炉4台双进双出球磨机制粉系统, 采用分磨分烧方式, 选用1台球磨机进行烟煤的磨制, 另3台球磨机仍磨制无烟煤。磨制烟煤的制粉系统须进行参数调整和管道改进, 只要把握住烟煤在磨制过程中“安全”这一要点, 就能避免烟煤在制粉系统中燃烧或爆炸, 保证制粉系统的安全运行。

(2) 可以通过对烟煤燃烧器的配风调整和煤粉细度的调节, 来保持炉内燃烧的稳定和避免燃烧器烧坏。

(3) 采用分磨分烧这种方式, 该炉的安全性和经济性可以得到保证, 且烟煤的掺烧比例可以提高至烟煤∶无烟煤=1∶3～1∶4的范围。

参考文献

[1]丰斌.“W”火焰燃烧调整探讨[J].华东电力.2002, No.7:35-38

[2]侯国威, 李金锋, 刘永军.“W”火焰锅炉双进双出球磨机和对应燃烧器布置方案选择探讨[J].中国电力.2003, 36 (2) :67-70

[3]丘纪华.四角燃烧锅炉无烟煤与烟煤混烧的试验研究[J].华中电力.2001, 14 (1) :11-14

烟煤锅炉 篇4

锅炉型号:DG420/13.7-Ⅱ2型, 超高压中间再热自然循环汽包炉, 单炉膛, 燃烧器四角布置、切圆燃烧, 平衡通风, 固态排渣, 采用管式空气预热器, 露天布置, 钢筋混凝土构架。炉膛为光管加焊扁钢组成的膜式水冷壁。炉膛断面尺寸为9 584 mm (宽) ×8 864 mm (深) , 宽深比为1.081。锅炉原设计煤种如表1所示。

2 拟实际燃烧煤种

电厂计划将锅炉燃煤改为内蒙烟煤和神华煤, 提供的2种煤质如表2所示, 灰熔点分析如表3所示。

通过以上3个表格对比可以看出, 在锅炉改烧烟煤后的运行中可能出现以下一些问题:内蒙烟煤灰熔点与原设计接近, 但神华煤灰熔点较低, 为确保炉膛运行安全, 应考虑炉膛出口温度、炉膛热负荷及改造设备如燃烧器的运行参数及喷口的布置等, 并辅以防结渣和有效的吹灰设施。

单位:℃

3 改造参数及安全性分析

(1) 炉膛出口烟温通常受到燃料灰分结渣指标的限制, 对于固体燃料, 这一温度不应高于燃料灰分开始变形的温度DT。据计算一般在1 200~1 400℃。一般取等于或略低于灰分的变形温度DT。当灰分的软化温度ST与变形温度DT相差小于100℃, 出口烟温应不超过ST-100℃, 根据热力计算, 神华烟煤炉膛出口烟温达1 097℃, 存在结焦倾向。 (2) 锅炉改烧烟煤炉膛热负荷安全性分析。影响结焦的因素很多, 从炉膛结构来考虑, 主要是温度的影响, 尤其是燃烧区域的温度水平, 主要结构因素有炉膛截面热负荷和燃烧器区域壁面热负荷。燃烧器区域壁面热负荷qh值越大, 说明火焰越集中, 燃烧器区域的温度水平越高, 这对燃料稳定着火是有利的, 但容易引起结焦。对于烟煤, qh一般取1.28~1.40 MW/m2。该电厂在改烧烟煤后的炉膛热力特性参数如表4所示。

现有锅炉改烧烟煤后炉膛qv仍属偏高值, 而qf、qh均超过了推荐值的上限, 因炉膛截面几何尺寸无改变的可行性, 只有通过改变qh来满足对改烧烟煤的要求。

式中, B为燃煤量;Qnet, ar为燃料收到基低位发热量;a、b为炉膛深度、宽度;H为燃烧器区域高度。

4 改造措施

改造目的:增强燃烧器对烟煤的适应能力, 提高燃烧烟煤的安全性和经济性, 提高一次风管及喷口的使用寿命, 降低NOx排放, 降低燃烧器区域热负荷, 减轻和防止结焦。

具体措施: (1) 去除炉膛内原有的246 m2卫然带, 来降低燃烧器区域热负荷。 (2) 调整喷口面积:根据烟煤的实际情况调整一、二、三次风喷口面积, 使一、二、三次风速适应新煤种。 (3) 调整燃烧器层间距:适当调整燃烧器各层一、二次风之间的距离, 降低燃烧器区域热负荷, 特别是对灰熔点低的煤种尤其重要。 (4) 采用全炉膛分级燃烧技术:根据现场锅炉实际情况, 在燃烧器上层5 150 mm位置处布置一组燃烬风OFA1、OFA2喷口, 从而使炉膛分为3个区域:初始燃烧区、还原区、燃尽区, 在下部缺氧燃烧控制NOx, 上部富氧控制飞灰含碳量。 (5) 顶层燃烬风采用复合摆动机构:燃烬风OFA喷口上下、左右可摆, 可有效地控制炉膛出口温度和调整炉内温度场。

5 影响结焦的原因分析

(1) 炉膛的温度水平。当炉膛燃烧器区域的温度越高, 煤灰越容易达到软化或熔融状态, 结焦的可能性越大。影响燃烧器区域温度水平的因素很多。据一些研究分析:运行中的锅炉燃烧器区域壁面热负荷影响因素, 按照权重排序为二次热风温度、炉膛总风量、总煤量、一次风量、烟气氧量。当二次风温升高时, 带入炉膛的热量增加, 加热二次风所需热量减少, 可以显著增加qh;锅炉负荷增加, 即总的煤量和风量增加时, qh也增加。一次风量增加, 煤粉气流着火热增加, 燃烧器区域温度水平会降低, qh也会降低;烟气氧量增加, 即过量空气系数增大时, 会增大炉内烟气量, 同样会降低燃烧器区域壁面热负荷。运行中当燃用较高热量的煤种时, 运行人员尤其要注意炉膛温度水平和结焦情况, 注意采取吹灰等措施, 降低温度水平, 减轻结焦。 (2) 火焰贴墙。对于燃烧器采用的是四角切圆布置, 煤粉气流由于受到气流刚度、补气条件和邻角气流的撞击等影响而引起火焰贴墙时, 必然结焦。由于改烧烟煤, 燃烧器的高宽比被加大, 这对射流的弯曲变形是不利的, 燃烧器的高宽比愈大, 射流形状就愈宽而薄, 其刚性就愈差, 因而, 射流就容易变形, 火焰就容易贴墙, 所以运行中要注意各燃烧器的射流情况, 注意调整配风, 提高射流刚度, 防止火焰贴墙。 (3) 过量空气系数。当炉内区域过量空气系数过小且煤粉与空气混合不均时, 可能产生还原性气氛, 灰分中的Fe2O3被还原成FeO, FeO与Si O2等形成共晶体, 其熔点温度会降很低, 有时会降150~200℃, 因而结焦趋势也会增加。 (4) 煤粉细度。根据经验公式:R90=4+0.5Vdaf。该电厂现燃煤空干基挥发分约为27%~30%左右, 换算成干燥无灰基约为36.9%, 所以R90=22%, 实际运行中当煤粉细度过粗时, 容易引起火焰延长, 导致炉膛出口处受热面结焦, 所以运行中要注意煤粉细度。 (5) 合理配煤, 能有效地减轻结焦问题。当然用灰熔点低的神华煤时, 建议内蒙煤与神华煤比例为2∶1。

6 结语

拉长燃烧器的层间距能满足炉膛热负荷安全性的要求, 在燃用低灰熔点煤种时注意控制炉膛出口温度, 增加吹灰设施控制炉膛温度水平及出口温度, 运行当中注意调整配风等就能有效地控制结焦, 提高锅炉效率, 控制飞灰含碳量。

参考文献

[1]范从振.锅炉原理.水利水电出版社, 1996

烟煤锅炉 篇5

胜利发电厂二期两台300MW机组, 锅炉为1025t/h亚临界压力中间再热自然循环锅炉, 燃烧设备设计、校核煤种为贫煤, 采用双进双出钢球磨正压直吹式制粉系统, 燃烧器采用四角布置切向燃烧方式。锅炉共配置四台BBD3754双进双出磨煤机, 每一台磨煤机对应一层煤粉喷嘴, 自下而上依次为A、B、C、D磨。机组正常运行, A、B、C、D磨均是贫煤或者A、B磨是贫煤, C、D磨无烟煤。

近来, 煤炭市场发生了很大的变化, 煤炭价格下滑, 市场烟煤充足, 从进一步经营好电厂角度, 电厂要对燃煤结构进行调整, 使二期两台贫煤锅炉八台制粉系统逐步改烧烟煤, 以降低飞灰可燃物和烟气中氮氧化物和硫化物的含量, 利于机组的经济运行和环保指标的控制。锅炉燃烧煤种的变化, 就意味着制粉系统、风烟系统参数和燃烧器等做相应调整。

二、更换煤种原因

1. 基于煤炭市场的变化, 市场烟煤充足

近来, 煤炭市场发生了很大的变化, 煤炭价格下滑, 市场烟煤充足, 电厂很容易购买到大量的烟煤。

2. 基于锅炉燃烧烟煤时, 飞灰可燃物相对贫煤低, 更经济

烟煤挥发分高, 灰分低, 稀疏的颗粒内部结构, 快速的反应性, 较低的着火点等煤质特性, 决定了飞灰可燃物相对贫煤更低的主要原因。

3. 基于环保压力

目前, 人们对环保的要求越来越高, 国家对电厂的环保指标更是越来越严格, 环保局安装了烟气含硫和氮氧化物24小时在线检测, 电厂的环保指标时刻都在监视当中, 给电厂前所未有的环保压力。

基于以上原因, 电厂决定要改变燃煤结构, 让二期两台贫煤炉改烧烟煤。

三、理想效果

1. 设计煤种与烟煤技术指标对比分析

设计煤种的性质介于无烟煤与烟煤之间, 挥发分占10%~20%;燃烧较稳定, 机组安全性较高。

改烧煤种特点是挥发份高, 水分大, 含硫低, 易燃烧, 热值适中, 利于降低飞灰、氮氧化物和喷氨量。

2. 烟煤对锅炉运行的影响

(1) 对锅炉燃烧的影响

(1) 燃烧稳定性燃烧稳定性问题多出现在无烟煤、贫煤挥发分较低的或灰分大的情况。燃烧稳定性与煤的发热量、煤粉气流着火温度、挥发分、炉膛热负荷、炉膛卫燃带面积等参数有关, 对于烟煤不存在燃烧稳定性问题。

(2) 燃烧经济性煤的发热量、煤燃尽率、挥发分、炉膛热负荷、炉膛卫燃带面积等参数对燃烧经济性均有很大影响。对于烟煤, 更有利于燃尽, 降低机械未完全燃烧损失, 提高锅炉运行经济性。

(3) 结渣性炉膛燃烧越强烈, 炉膛温度内就越高, 还原性气氛下炉膛结渣倾向加重。改烧烟煤时尤其注意炉膛结焦情况。

(2) 对制粉系统的影响

(1) 安全性由于烟煤挥发分高, 燃点低的特性, 对于磨制烟煤的制粉系统防爆炸、防止煤粉自燃是重中之重的问题。

(2) 烟煤易磨制, 出力提高;要求制粉温度80℃, 煤粉细度可适当提高。

3. 经验借鉴

根据以往, 在机组启停、A磨检修或B磨检修时, 为节省助燃用油, 在底层A、B磨曾经改烧过烟煤。积累了一些烧烟煤的经验。

经验一:有些烟煤水分含量大, 即使不用冷风, 制粉温度仍偏低, 甚至低于70℃;有些烟煤, 热风门开度低于20%, 冷风门开度达100%, 制粉温度仍很高, 能接近100℃.通过控制磨制烟煤的制粉温度在70℃---85℃之间, 定期就地检查和调整着火距离在0.5米左右。

经验二:烟煤比贫煤易磨制, 出力相对偏大 (特别是4A磨) 。

经验三:捞渣机内出现黄色玻璃状的焦块, 周期性炉膛大面积掉焦, 造成渣沟堵塞。

经验四:由于制粉系统使用冷风量较大, 致使排烟温度偏高2℃---4℃

经验五:停磨时, 避免给煤机上下插板不严, 返粉, 给煤机温度高, 致使落在给煤机皮带的细粉很容易自燃, 机组停运后应及时通知检修及时清除给煤机皮带上的煤。

经验六:环保指标优良, 没有出现因烟气中硫超标降机组负荷的现象;同负荷情况下, 相对贫煤SCR入口氮氧化物偏低100---200。

经验七:主再热汽减温水量减少。

根据烟煤对锅炉运行的影响和经验, 可以从运行调整上通过采取必要的技术和管理措施, 实现二期两台贫煤锅炉改烧烟煤的目的。

五、制定措施

1. 潜在风险

(1) 一次粉管和燃烧器烧坏

(2) 制粉系统自燃或爆炸, 特别是给煤机因返粉温度高着火, 这种情况在电厂已发生两次。

(3) 炉膛大面积结焦

2. 制定措施

(1) 控制制粉温度, 磨的分离器出口温度维持在70~80℃之间。

(2) 防止煤粉积存, 保持较高的一次风压、一次风量, 任何运行一次粉管风速≮18m/s;磨制烟煤的制粉系统停止后, 必须用冷风吹扫粉管5min, 防止煤粉积存烧坏一次风管;确保给煤机上下插板严密。这样可以有效防止煤粉积存。

(3) 适当增大喷燃器附近的二次风配比, 较早混入二次风会降低火焰温度, 也可防止煤粉着火离喷燃器过近。比如利用一次风口的侧边风, 侧边风的风速高, 可以增加一次风刚性, 防止气流偏斜, 可保护喷燃器不被烧坏、避免在喷燃器附近产生还原性氛围、燃烧器周围水冷壁结焦和高温腐蚀。

(4) 启、停制粉系统时避免长时间空磨运转, 防止钢球撞击产生火花引起煤粉爆炸, 停磨前料位压差低于150Pa。

(5) 保持合适的煤粉细度。煤粉不宜过细可粗些, 短时间燃用烟煤可不调节折向挡板, 通过增大磨煤机出力来实现;在参数正常范围内尽量增大磨煤机出力有以下优点:有助于控制制粉温度不会太高;在一定程度上会使煤粉细度变粗;可降低制粉电耗。

(6) 实验中定时对喷燃器就地巡检, 观察实际着火距离和结焦情况, 及时调整制粉温度和二次配风, 防止烧坏喷燃器如发现喷燃器附近有结焦现象, 及时清理。

(7) 结合燃烧实际, 参照化学化验煤质指标, 通过燃用烟煤时判断方法, 在煤质变化时及时调整燃烧及制粉系统运行方式, 防止煤质变差调节不及时造成锅炉灭火。

六、确认效果

1. 大大提高锅炉燃烧的稳定性, 如下图:火检充满度极高。

2.#4炉燃烧器为降低氮氧化物改造后, 烧无烟时, 飞灰特别高, 有的甚至高达12.7。改烧烟煤后, 锅炉飞灰明显降低, 平均值由8%下降至3.5%, 提高了锅炉效率。

3. 燃烧烟煤氧量控制在3%--3.5%之间, 相比燃烧贫煤氧量3.5%—4.5%降低, 氮氧化物随着氧量变小而变小, 因此氧量的降低利于减少锅炉NOx排放和排烟损失。从而减少喷氨量, 降低发电成本。

4. 提高了制粉细度, 降低了制粉电耗。主要表现在第四台磨启停的负荷点, 无烟煤启停第四台磨的负荷点是230MW, 烟煤提高到250—260MW之间。

关键词：烟煤,贫煤锅炉,点停炉,节油

参考文献

烟煤锅炉 篇6

1 省内烟煤与扎来诺尔褐煤煤质对比

当前富热厂来煤始发地较多, 现选择几种典型煤进行对比, 见表1。

从表1数值对比不难看出省内烟煤的特点, 发热量比西煤高50%左右, 水分含量远小于西煤, 灰分含量高, 挥发份低于50%左右, 煤的可磨性系数较大, 一般为1.5。

从理论上讲, 煤中的挥发份含量是其主要的着火特性指标。研究表明煤粉气流经过加热, 挥发份首先析出和燃烧, 挥发份越高越容易着火, 特别是含氢量和含氧量对煤的着火特性有较大影响。

2 省内烟煤对锅炉运行安全经济的影响

2.1 对锅炉燃烧状况的影响

富热厂锅炉设计煤种为褐煤, 挥发份含量高, 容易着火燃烧, 火焰长, 尤其负荷低时燃烧稳定。省内烟煤挥发份含量低, 火焰较褐煤短, 着火相对较差, 燃烧状况一般, 在负荷低时燃烧不稳。通过对六台锅炉负荷高低时段煤种燃烧试验发现, 锅炉高负荷时段烧省内烟煤较好, 运行四套制粉系统就可以带满负荷, 且有富裕, 一、二期相同;西煤则需要五套制粉系统运行 (一期) , 二期四套运行时磨煤机电流超过110A, 接近额定电流, 这是磨煤机运行不稳定, 造成负荷波动。当采用部分磨煤机上省内烟煤时, 机组负荷低于140MW四套制粉系统运行, 其中有一套为省内烟煤时, 燃烧出现摆动。机组再减负荷时, 燃烧状况有恶化趋势, 观察炉膛内火星相对当多, 火焰变红, 火焰监视器火焰显示出现绿色较多 (燃烧良好为红色) , 当每层都出现4个绿色时锅炉灭火保护工作, 锅炉灭火, 低负荷燃用省内烟煤对机组深度调峰 (50%负荷) 具有一定影响。

2.2 对锅炉蒸汽参数的影响

由于省内烟煤发热量高, 同样负荷状况下, 进炉膛的燃料较西煤少, 燃烧风量需减少, 一次风煤粉浓度也减少, 虽然省内烟煤着火点较西煤晚, 但火焰中心还比西煤低, 导致炉膛出口温度下降, 主、再蒸汽温度降低, 尤其再热气温下降明显。当煤质全变为西煤时, 不及时调整配风, 易使炉膛出口温度过高而结焦, 影响锅炉安全运行, 一期锅炉采用混合配煤后, 汽温偏低现象有所缓解。运行人员如何调整汽温, 还需要在工作中不断地学习研究。

2.3 对机组加减负荷的影响

由于受到东北地域特点, 东北电网装机容量大, 单机容量增大, 而经济发展状况较慢, 用电负荷增长缓慢, 富裕电量较多。黑龙江省富裕电量100亿k Wh。200MW机组越来越多地承担电网调峰任务。当省内烟煤的引入, 较好到解决了高负荷时锅炉加负荷的要求.因此一定要处理好加减负荷与机组安全经济运行的关系。

3 对燃用省内烟煤的几点建议

3.1 磨煤机采用抗磨损材质, 提高运行小时数, 减少大修费用。

3.2 合理灵活燃用省内烟煤, 保证锅炉燃烧稳定, 研究最佳运行方案, 降低发电煤耗, 提高机组经济性。

3.3 加强对入场煤, 入炉煤的检验与管理, 确保质高价格合理, 尽可能减少煤矸石等劣质煤入厂。加强燃料部门与发电运行沟通, 使煤质与负荷变化相适应, 避免电量丢失。

3.4 提高运行人员业务素质, 增强节能降耗意识, 尽可能多烧省内烟煤。

3.5 富热厂应当将烧省内烟煤节约的一部分资金用于奖励发电运行及燃料部门, 政策上鼓励多烧省内烟煤。

结语

通过以上分析, 燃用省内烟煤, 燃料的发热量、挥发份、灰份虽有较大变化, 对锅炉燃烧稳定性产生影响, 但通过采用合理的较可行的方案, 如采用省内烟煤与西煤混合及单独配煤, 均可以在一定负荷下保证燃烧稳定, 同时可以降低发电成本, 节约大量资金。通过富热厂专业技术人员多方努力, 初步有效地解决了省内烟煤带来的问题, 为电力企业发展开创一个崭新的思路与方向。

参考文献

[1]陈刚, 方庆艳, 张成, 夏季.电站锅炉配煤掺烧及经济运行[M].北京:中国电力出版社, 2013 (12) .

[2]李江.循环流化床锅炉掺烧燃气德尔应用[J].山西化工, 2012 (04) .

烟煤锅炉 篇7

该贫煤锅炉为北京巴布科克·威尔科克斯有限公司生产的亚临界参数、一次中间再热、单汽包、自然循环、半露天、单炉膛、Π型布置、平衡通风、固态排渣煤粉炉, 型号为B&WB-1025/18.3-M型, 炉膛宽度13350mm, 深度为12300mm, 顶棚标高54000mm。锅炉设计煤种为山西晋中贫煤, 校核煤种为山西晋北烟煤, 采用钢球磨中间储仓式制粉系统, 每台锅炉配四台MTZ3570磨煤机。

2 改造方案选择

经过对锅炉改造范围、改造后锅炉性能、投资费用和回收期比较分析, 得出炉烟干燥乏气热风复合送粉系统改造方案较直吹式和乏气送粉制粉系统改造方案有改造颠覆性少、煤种适应性广、NOx排放更低、炉膛结渣和高温腐蚀控制能力更强、投资少、投资回收期短、施工工期短等诸多优点。因此该电厂改烧烟煤改造计划采用炉烟干燥乏气热风复合送粉系统进行制粉系统改造的技术方案, 同时配合低氮旋流燃烧器的改造, 在拓宽燃用煤种的同时降低NOx排放, 减少SCR脱硝装置初始投资和运行费用。

3 改造后锅炉运行安全风险分析

3.1 燃烧系统安全性

锅炉燃烧安全性主要指在入炉煤种已确定的情况下锅炉燃烧是否稳定、是否能保证燃烧器不烧损的安全性, 在低负荷情况下强调燃烧稳定性, 在高负荷情况下强调燃烧器的安全性。

由于改造后锅炉只燃用挥发份更高的烟煤, 相比贫煤和无烟煤而言, 烟煤的着火性能较好, 不容易发生熄火事故, 因此改造后锅炉的低负荷稳燃能力并不会降低。南京某电厂同类型2号炉改烧烟煤改造后热态试验结果表明, 燃用烟煤该锅炉最低不投油稳燃负荷能达到150MW。

由于采用了乏气热风混合送粉方式, 燃烧器出口风温和风速可以控制在规程规定范围内, 同时乏气中还有惰性炉烟, 对燃用烟煤锅炉高负荷时燃烧器喷口起到了保护作用。一次风系统分甲乙侧, 各布置一个一次风箱, 因此一侧一次风系统异常 (例如爆炸) 不会导致锅炉停运和机组解列, 安全裕度较高。经过新增一定数量的炉膛短吹灰器, 在很大程度上保证了锅炉能够燃用易结渣煤而不发生严重结渣情况。

3.2 制粉系统安全性

从同类型机组采用抽炉烟干燥防爆改造后的运行情况来看, 制粉系统采用炉烟热风混合干燥方式, 在运行中系统氧量能稳定在12%~14%, 并且变化缓慢, 易于控制。采用炉烟干燥的制粉系统运行方式, 能使制粉系统各运行参数遵循防爆规程的技术要求, 安全性有一定保障。全部制粉系统乏气转移管利用气动隔绝门予以开关, 每个管道都布置了两套隔绝门, 安全裕度较高。整套制粉系统改造设计满足相关防爆规程要求, 因此系统整体是安全的。

3.3 风烟系统安全性

锅炉BMCR工况燃用原贫煤时, 送粉管道内的风粉混合物温度大约为220℃, 改烧烟煤后粉管温度需要调整到低于160℃以下, 同时风粉混合物速度可调整到25~30m/s左右。改造后送粉系统风量变化较小, 现有风粉管道的尺寸规格不用改动。为防止燃用烟煤后风粉管道漏粉易于自燃, 需要做好防磨防漏处理措施。考虑炉烟有一定的含尘量, 炉烟风机叶片选型需考虑防积灰措施, 机壳需做防磨处理。含尘管道内的风速应符合管道设计要求, 不发生严重磨损和灰粉沉降。

3.4 汽水系统安全性

锅炉亚临界参数自然循环锅炉, 锅炉蒸汽温度和压力参数相对较低, 汽水系统安全裕度大。从已经进行的锅炉热力校核计算结果来看, 改烧烟煤后锅炉汽水参数表现正常, 能达到设计值。过热器减温水无明显变化, 再热器平时可不投减温水。

3.5 尾部受热面磨损分析

影响锅炉尾部受热面磨损的主要因素有烟气流速、烟气温度、燃煤中灰成份、飞灰浓度以及飞灰磨损指数等。飞灰对受热面的磨损能力一般与速度的3.3次方成正比, 与烟气温度成反比, 与飞灰浓度以及飞灰磨损指数成正比。燃用烟煤后, 由于煤中水分的增加以及烟气再循环的采取, 总烟气量会有所增加, 尾部烟道烟气流速会有所增加。但改造后燃用的煤种灰份较低, 同时灰分中硅铝比较低 (即飞灰较软) , 烟气中飞灰浓度会明显降低, 改造后尾部受热面的磨损情况比改造前会有所缓解。

3.6 运行操作安全性

改造中增加了各种工况下的设备运行的联锁和保护, 运行人员误操作所带来的风险很小。除了常规的锅炉燃烧制粉系统联锁保护外, 针对改烧烟煤主要新增热工保护有:

1) 炉烟风机跳闸保护

2) 制粉系统跳闸保护

3) 压力冷风投入保护

4) 单侧电源失电保护

5) 单侧一次风压力失去保护

通过以上热控保护措施, 避免了由于重要设备故障引发的锅炉运行安全的同时, 很大程度上降低了人为操作失误带来的运行风险。

4 结论

改烧高挥发分烟煤对设计燃用贫煤、无烟煤的锅炉来说是一个重大的变更, 要考虑煤种的差异性对锅炉各个系统安全性的影响, 因此对燃烧系统安全性、制粉系统安全性、风烟系统安全性、汽水系统安全性、尾部受热面磨损、运行操作安全性方面进行了详尽分析。经过分析得知, 采用炉烟干燥乏气热风复合送粉系统对锅炉制粉系统进行改造, 并结合燃烧、吹灰等相关系统设备的调整完善, 锅炉能够高效、安全地燃用高挥发份烟煤。

参考文献

[1]吴景信, 陈海耿, 马金凤, 等.200 MW机组锅炉制粉系统掺混热炉烟技术改造可行性研究[J].中国电力, 2006 (3) :22-24.