神华煤燃煤特性对锅炉运行影响的分析.pdf

第8卷 (2006年第4期)电力安全技术 A 安 全 生 产 nquans hengchan 刘早霞， (东北电网大连培训中心， 任国兰 辽宁 大连116023) 绥中发电 有限公司有2台俄罗斯进口 的800MW 机组， 燃烧的煤种为神华煤。该煤种的主要煤质参 数示于表1。 表 1神华煤主要煤质参数 从表1可见， 神华煤具有低灰、低硫、 高挥发 分、 高热值等特点， 是燃烧经济性好、 环保效果显 著的动力用煤。 但神华煤在燃烧过程中也表现出低 灰熔点特征，出现不同程度的结焦现象。 参数单位数值 全水分 灰分 挥发分 发热量 全硫 灰熔点 可磨指数 % % % MJ/ kg % 12 一17 6 一10 3 1一40 23 .0 一24 . 5 0 .4 一0 . 7 1 150 一1 300 50 一6 7 1 燃用神华煤对锅炉的影响 1.1 锅炉结焦严重 由于神华煤产地复杂， 各种煤的灰分组成成分 也不尽相同， 表2示出几种比 较有代表性的煤的灰 分组成。 表2各产地神华煤的灰分分析表 设计煤活鸡兔乌兰木伦武家塔埔连塔 18 . 18 马家塔大柳塔 1 1 9 . 26 7 0 3 0 . 3 4 8 3 7 2 7 8 % 5 4 2 6 3 . q j q U ， 月 4 1 月 . I n U 4 6 ， ， 1 1 ， . 1 ， 一 ，9 5 . 4 4 1 2 7 4 . 5 5 1 2 8 7 2 6 2 7 2 . 飞 U 4 ， 了 、 1 气 二 孟 U 奄 0 1 、 6 飞 1 1 . 1 ， ， 一 产 ， 0 0 八 曰 ， . 二 n ， ， 声 . 4 伪 通 件 n ， 一 1 落 1 ， : l 0 ? 3 8 1 1 7 . 2 5 0 . 8 . 0 . Q 目 n 凸 勺 一 1 1 曰 0 八 0 八 ， J 26 86 2 . 0 . 9 . 0 1 1 0 2 : 2 . 88 0 . 89 8 . 80 0 . 30 2 .40 2 . 0 . 1 4 0 . 2 . 灰分 Si02 AI,O, Fe,O, Ca0 Mg0 TiO, SO, K,O Na,O 50 .4 1 15 .43 23 .46 3 . 93 1. 27 1 .59 1. 28 2 . 33 2 . 33 3 .29 0 . 88 8 . 74 1.03 1 . 80 (1) 从表中可以看出， 神华煤燃烧后的灰分中 碱性氧化物含量较高，达40%以上，特别是 CaO 的 含 量， 接近30%。 且Na2 0 的 含 量也较高， 达到 2%以 上。 国内 有 试验表明， 在Si02 / Al2 03 =2.04 的条件下，CaO含量在接近30%时，灰的软化温 度、 变形温度、 熔化温度都接近于最低值。 这就决 定了煤的结焦特性，从而造成炉内水冷壁的严重 结焦。 (2) 神华煤中Na2 0 的含量也相对较高。 在 800- 1000 时， Na2 0能 和 灰中 的 硅 酸 盐 发 生 反 应， 生成易熔的共晶体。 共晶体在高温区域内蒸发， 变 成氧化物、氯化物、氢氧化物和硫酸盐的蒸汽或气 稳定。 (1) 在冲转前将燃烧工况调节到一个合适的稳 定状态， 要求在满足冲转参数的情况下再热器侧烟 气挡板开度在60%(经验参数)左右， 这样使烟气挡 板在再热汽温发生升、 降变化时有足够的调节余量。 (2) 为了使再热器事故喷水减温装置能在机组 冲转过程中作为一种调节再热汽温的手段投人使用， 在冲转前应保持再热器事故喷水装置有一定的开度。 (3) 为了节约燃油和防止燃油压力变化引起锅 炉出力不足， 应投人 1台磨煤机的4个煤粉喷燃器 运行，留2个煤粉喷燃器作为备用(1台磨煤机共有 6个煤粉喷燃器)。 通过以上措施， 成功地解决了冷态启动中再热 汽温难以控制的难题， 使冷态启动一次成功率大幅 提高。 (收稿日 期: 2005- 08- 04) 1 1 A 安 全 生 产 nquans hengchan 电力安全技术第8卷 (2006年第4期) 体， 随烟气流动， 然后冷凝在温度较低的受热面上。 在管子上这些化合物又和金属及烟气相互作用， 形 成积灰的初始层。 Na在高温区域短时间内以钠原子 或Na2 0 的 形式 存 在， 并 和 水 蒸 汽 反 应 形 成NaOH, 并 且 会 随 着 温 度 降 低 产 生 Na2 S04 和 NaCl。 同 时， 当 温 度较 低时， Na还 会 与C02, S02, 02, S03反 应 生 成Na2 S04和 Na2 C02oNaC l等 碱胜 金 属 盐 加 速 了 低温区域低温薪结灰的形成， 是造成水平烟道结渣 的主要原因。 1.2制粉系统爆破 由于神华煤的挥发分含量较高， 在30%以上， 属 易燃烧煤种，同时煤粉中灰分含量较低，阻碍挥发 分析出的能力较弱，挥发分析出的温度相对较低， 因此， 煤粉的易爆性也显得尤为突出。 1.3影响运行的安全性和经济性 (1) 由于神华煤具有较强的焦结性，煤灰在炉 膛内大量结渣， 使受热面管壁的热阻增加，降低了 受热面对烟气的冷却作用， 使锅炉出口排烟温度升 高， 锅炉效率降低。为保证机组负荷， 就必须增加 燃煤量，增大了燃料成本。 (2) 尾部烟气温度的提高，使空气预热器变形 严重， 导致空气预热器的动、 静部分发生摩擦， 威 胁空气预热器的安全运行。 (3) 结焦使壁面附近的温度升高，灰分更容易 熔化和粘结， 受热面上灰渣粘结就越来越严重。炉 内大量结焦， 不但给运行调整造成严重困难， 有时 炉内大块结焦裂开掉落， 造成灰斗堵塞， 无法进行 排焦。 2 防止结渣的措施 2.1 锅炉设计时所采取的措施 2.1.1 采用旋流燃烧器 该电厂每台锅炉采用48台旋流燃烧器， 分4层 对冲布置在炉膛标高22.9, 27.2, 31.5， 35.8m的 两侧墙上。相对于直流燃烧器四角切圆燃烧方式， 旋流燃烧器具有以下优点: (1) 可以减轻四角切圆直流燃烧方式产生的炉 膛出口 扭转残余导致过热器区热偏差的现象。 (2) 燃烧器均匀布置于炉内， 人炉热量比较均 匀， 可避免炉膛中部因温度过高而引起结渣等现象。 (3) 各燃烧器单独组织燃烧，可通过调整旋流 燃烧器的旋转强度，达到调节回流区大小的目的， 各燃烧器之间的相互影响比较小。 (4) 对炉膛形状的要求不如四角切圆直流燃烧 器方式那样严格， 炉膛形状不必一定要接近正方形， 有利于尾部受热面的方便布置。 2.1.2制粉系统采用烟气再循环 由于再循环烟气的掺入， 使煤粉燃烧的开始阶 段处于缺氧状态， 煤粉着火点滞后， 避免了因着火 点集中在炉膛水冷壁附近而导致的水冷壁壁温水平 升高，有效地缓解了结焦的产生速度。 2.1.3炉膛在原设计基础上加高6m 由于增大了炉膛的容积， 使烟气在炉膛内的停 留时间加长， 放出的热量增加，降低了炉膛出口处 的烟气温度，使结焦程度减轻。 2.2运行方面所采取的措施 2.2.1 富氧燃烧 该电厂在正常运行中氧量值通常控制在3.5% 以上， 处于富氧燃烧状态。增大的送风量一方面可 以使煤粉中的可燃质能与氧气充分接触， 降低煤粉 的理论燃烧温度; 同时， 随着炉内送风量的增加， 炉 膛壁面处的烟温降低， 使炉内水冷壁的结渣趋势减 小。 另外， 增加送风量也有利于煤粉的充分燃烧， 防 止锅炉内处于还原性气氛， 从而减轻结焦的严重程 度。 2.2.2合理吹灰， 维持受热面的清洁 吹灰次数的多少直接影响到锅炉运行的安全性 和经济性。吹灰次数过多， 会使锅炉受热面的磨损 增加，同时造成不必要的汽、水损失，而且温度较 低的工业水喷射到温度较高的水冷壁上将产生热冲 击作用，造成管子疲劳失效。吹灰周期过长，会使 锅炉积灰、结焦加剧，锅炉排烟温度升高， 效率降 低，同时会产生因烧结时间过长， 积灰硬度大大增 加， 给清灰工作带来困难。 确定一个最佳的吹灰周 期需考虑很多因素， 但也不要面面俱到， 一般可根 据排烟温度的变化考虑吹灰介质的耗费来确定。 绥中电厂经过研究和试验， 将 120支蒸汽吹灰 器编成4组，每天上午投人2组，同时投人水力吹 灰器的下2层;