煤质下降对锅炉安全性和燃烧稳定性的影响及改进措施
Security technology is an industry that uses security technology to provide security services to society. Systematic design, service and management.
( 安全管理 )
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编号：AQ-SN-0122
煤质下降对锅炉安全性和燃烧稳定性的影响及改进措施(2021年)
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。

(五)燃煤中含硫量增大,会使低温受热面形成低温酸腐蚀,带来烟气通道堵塞等问题
燃煤中的可燃硫在燃煤进程中被氧化,生成SO2及较少的
SO3,SO3含量虽然很少,但由于它与烟气中的水蒸汽结合形成硫酸蒸汽。

当烟气温度低于酸露点时,硫酸蒸汽在低温受热面及烟道部分就会凝聚造成酸腐蚀和结垢。

根据有些电厂经验,煤粉炉,当煤的含硫量小于1.5%时,尾部受热面不会产生明显的低温酸腐蚀。

当煤的含硫量为1.5%～3%时,如不采取有效措施就会有明显的腐蚀和堵灰。

若大于3%,就进入严重的腐蚀和堵灰范围,造成空气预热器堵灰和腐蚀引起大量漏风,严重地影响锅炉运行的安全经济性。

(六)煤质的改变,将加重输煤系统负担,降低设备使用寿命
众所周知,煤的发热量是评价动力用煤最重要的指标之一。

如锅炉负荷不变,当燃煤发热量降低,则耗煤量就增大,输煤系统的负担
加重。

入厂煤量增加,对缷输煤设备、输煤皮带都有可能因煤量的增加而损坏率提高。

如该厂总容量为650MW,按原设计煤种低位发热量为平均20934kJ/kg计算,每小时耗煤平均约336t。

如煤发热量下降至15491kJ/kg,每小时耗煤量平均约为455t,耗煤量增加119t/h,无形中输煤系统负担加重,导致厂用电率增加,设备的健康水平下降。

同样煤的灰分大小也是衡量煤质好坏的一个指标。

煤的质量级别是根据煤的灰分多少制定的。

对工业用煤来讲,灰分是无益的成分,它给输煤系统增加了无效的负担。

灰分多,固定碳就越少,煤的发热量也就低。

根据推算,煤的灰分每增加1%,其发热量减少约209.34～376.81kJ/kg,由于灰分的比重大约是可燃物比重的两倍,会使输煤
系统设备磨损增加,增加了检修更换工作量,严重地污染环境及影响工人的身体健康。

水分大易引起设备粘煤、落煤堵煤,严重时会中止上煤影响生产;严寒季节会使煤和存煤冻结,影响卸煤和上煤。

但是,水分很少时,在卸煤和输煤过程中造成栈桥内粉尘飞扬,影响环境卫生,影响工人身体健康。

煤的挥发分和含硫量虽说没有明显的影响输煤系统,但是由于过大的含量,输煤系统应注意防燃和在储存中的自燃,因两种成分的燃点都较低,容易引起自燃,因此也要做好安全措施。

四、改进措施
根据上述燃煤质量对锅炉设备和输煤系统的影响可知,燃煤的质量是个不可忽视的大问题。

为此,我认为电厂应变被动为主动地来抓好燃煤下降的问题,尽快适应市场的变化,才能从困境中解脱,提高火电厂的效益。

1.为扭转被动局面,电厂应对锅炉设备及输煤系统设备进行必要的改造、尽可能地适应燃用较劣质煤种。

主要措施是采用提高燃烧器区域的热负荷,利用背火侧卫燃带分块技术,在水冷壁四周布置卫燃带。

2.要加强监督,强化燃煤质量的督促检查,对电煤掺杂使假的行为,强化采样人员的技术素质,职业道德的提高,做好监装及时采样,多方位采集煤样等措施来防止掺假行为。

3.随着国家经济高速发展的要求,火电厂是燃料的大用户,尽可
能不用较优质燃料,尽可能多采用当地燃煤,因地制宜地在设计建设火电厂时尽可能采用劣质煤种,避免以后所造成的严重损失。

4.燃运部门要及时了解煤种的质量,做到合理存放,根据煤质情况,进行合理地掺混工作,尽可能地将混合煤种适应锅炉煤质要求,达到稳定燃烧,以满足锅炉运行的安全经济。

5.要加强输煤的技术管理,加强工作人员的技术培训,加强设备的维护,锅炉运行人员要提高运行操作水平,在实践中尽快掌握煤种变化下的运行操作,还要加强与燃运部门的联系及时掌握来煤情况,做到及时调整各种参数、克服因煤质煤种变化所带来的被动局面,努力使运行设备,确保在安全、经济的状态中发挥好的效益。

五、结语
通过对锅炉设备的改造,加强燃煤管理,提高管理水平,来适应煤炭市场的变化,不仅可以提高火电厂的效益,而且也可以提高全社会的经济效益。

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