改烧烟煤

改烧烟煤（精选4篇）

改烧烟煤 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。

改烧烟煤 篇2

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

改烧烟煤 篇3

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

改烧烟煤 篇4

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.