降低劣质煤燃烧飞灰含量的措施.pdf

第3 5卷 第 4期 2 0 1 3年 4月 华 电技 术 Hu a d i a n T e c h n o l o g y Vo 1 3 5 No 4 Ap r 2 01 3 降低 劣质 煤燃烧 飞灰含量 的措施 胡志杰， 高云洁 ( 华电青岛发电有限公司， 山东 青岛2 6 6 0 3 1 ) 摘要： 介绍了华电青岛发电有限公司针对不同煤种特性， 采用锅炉入炉煤掺配掺烧的方法， 以提高机组的经济性能。 分析了劣质煤成分对锅炉燃烧的影响， 从降低挥发分、 低热值劣质煤燃烧飞灰含量的角度出发 ， 深入讨论了机组在劣质 煤燃烧时的降低飞灰含量的可行性， 采取了降低灰分的措施， 取得了较好的效果。 关键词： 煤粉系统 ； 劣质煤； 飞灰含量 ； 燃烧调整； 燃料掺配 中图分类号： T K 2 2 7 1 文献标志码 ： B 文章编号： 1 6 7 41 9 5 1 ( 2 0 1 3 ) 0 4 0 0 3 0 0 3 1 问题的提出 2 劣质煤成分对锅炉燃烧的影响 火力发 电厂燃煤锅炉飞灰可燃物主要是指未燃 尽的炭粒 ， 它的含量直接反映了燃烧调整及锅炉经济 运行隋况， 对于环境保护、 提高飞灰综合利用价值等 方面有间接的影响。作为机组主要的性能指标 ， 飞灰 可燃物含量每降低 1 ， 锅炉热效率可提高 0 3 左 右 ， 供电标煤耗可降低 0 91 2g ( k W h ) ， 而其含 量的高低与机组燃烧工况及燃料特性息息相关。 华电青岛发电有限公司( 以下简称青岛发电公 司) 1 机组 3 0 0 MW 锅炉为亚临界中间再热控制循 环锅炉。采用单炉膛， 一次中间再热， 热风送粉、 四 角切圆燃烧 ， 摆动摆嘴调温， 平衡透风。配备了 4台 钢球磨煤机中间储仓式制粉系统。设计煤种为山西 晋 中贫煤。燃料成分分析见表 1 ，。 表 1 燃料成分分析 目前电煤市场供应紧张， 煤源混杂， 燃料成本增 幅过快， 导致企业运行成本及采购难度加大， 无法全 时段满足机组设计煤种品质要求， 在实际运行中， 锅 炉飞灰含量波动较大。为此， 华电青岛发电有限公 司针对不同煤种特性， 采用锅炉燃烧调整， 加强人炉 煤掺配掺烧等措施， 全面加强对锅炉飞灰含量的控 制和优化。 收稿 日期 ： 2 0 1 2 0 7 0 9 ； 修回 日期 ： 2 0 1 21 0 2 7 在青岛发 电公 司有燃煤供应 矿点 1 0 0多个 ， 既 有灰熔点较低、 挥发分较高的烟煤， 也有天成矿无烟 煤 ， 又有本省的劣质煤 ， 还有部分掺假煤 ， 与设计煤 种( 贫煤 ) 相差甚远 。造成实际运行 中锅炉飞灰 含 量波动较 大 ，高 的时候 达到 1 5 ， 低 的时候 只有 2 左右。青岛发 电公司劣质煤煤源供应分布范围 较广 ， 供应量也 占较大 比例 ， 青岛发电公司主要劣质 煤供应点及其主要性能参数见表 2 。 表 2 青岛发电公司劣质煤供应点及其 主要性能参数 通过数据对比可得出 ， 劣质煤在低位发热量方 面远低于机组设计煤种 ， 在机组正常运行中， 劣质煤 燃烧时会极大地影 响机组运行的安全 与经济性 ， 尤 其是在低负荷运行的情况下， 操作稍有不当就会引 起机组燃烧波动 ， 甚至会造成安全事故 。 2 1 挥发分对锅炉燃烧的影响 挥发分是固体燃料的重要成分， 对燃料的着火 和燃烧影响很大， 挥发分是气体可燃物， 其着火温度 低， 使煤容易着火。另外， 挥发分从煤粉颗粒内部析 出后使煤粉颗粒具有孔 隙性 ， 与助燃空气接触面积 变大， 因而易于燃尽。挥发分降低时情况正好相反 。 既会造成燃烧难度加大， 又会增高飞灰含量， 尤其是 在机组低负荷运行时， 还会对安全产生重大影响。 2 2 煤的发热量及灰分对锅炉燃烧的影响 煤 的发热量降低 ， 在 同样锅炉负荷的条件下 ， 燃 用的煤量增大， 锅炉燃烧稳定性变差， 影响煤粉的燃 尽 ， 煤的发热量降低可能会导致锅炉灭火事故的发 第4期 胡志杰 ， 等 ： 降低劣质煤燃烧飞灰含量的措施 3 1 生。煤中灰分在锅炉燃烧中会起到阻碍氧气与碳发 生化学反应的作用 ， 灰分升高易导致燃烧延迟 ， 同时 炉内燃烧温度下降， 煤的燃尽度变差， 从而产生不完 全燃烧损失。随着灰分的增加 ， 制粉系统、 煤粉管道 及排灰部件的磨损加剧 ， 也会造成较大的安全隐患。 3 降低灰分 的措施 由于煤场 中存有大量 的劣质煤 ， 针对燃煤特性 现状 ， 青岛发电公司采取 了燃料掺 配与燃烧调整相 结合的策略， 依据运行燃烧调整经验及飞灰含量指 标 ， 出台了飞灰含量的控制措施 ， 在实践过程 中取得 了较好的效果 。 3 1 不同煤种掺配燃烧 在燃料燃烧过程中 ， 为 了达到更好的燃烧效果 ， 保证机组的安全性和经济性， 青岛发电公司将煤场 中的煤大体分为 4大类 ： 烟煤、 贫煤 、 劣质煤和无烟 煤。青岛发电公司依托设计煤种特性， 采用不同煤 种按 比例掺配的方法 ， 以实现飞灰含量的最大优化。 1锅炉 2 0 1 1年 2月采用煤源掺配方法得 出的相关 飞灰数据如图 1 所示。 过 3 3 。在飞灰含量低 的班次中， 掺配了 3 3 的澳 大利亚烟煤 ， 其他煤种也 比较杂 ， 有船煤 、 汽车煤 、 火 车煤( 包括省 内和省外 ) ， 只要不是无烟煤 ， 飞灰含 量都稳定在 2 4 。 通过多次试验 ， 经过不同掺配煤种 比例选择 ， 并 结合对应飞灰含量， 得出最优煤源掺配比例， 见表 3 。 青岛发 电公 司依据表 3的比例对劣质煤进行掺 配， 控制飞灰含量取得了较好的效果。 3 2燃烧调整 在正常的运行过程中， 燃烧的调整也是影响机组 飞灰含量的主要因素之一。华电发电青岛公司运行 车间根据当前燃料变化情况， 提出了 运行车间降飞 灰燃烧调整建议 ， 针对劣质煤燃烧及机组负荷情况， 提出了一整套燃烧调整措施 ， 在实践过程中， 提高了 机组燃烧的安全性及经济性， 降低了飞灰含量。 劣质煤燃烧现象： 火检闪、 燃煤量大、 就地看火 着火距离长 ， 燃烧火焰发暗 ， 一级减温器入 口温度偏 高。调整措施如下。 3 2 1 一次 、 二次风 的调整 针对劣质煤难燃特性， 可降低一次风压， 尽可能 提高一次风温。使一次风量和一次风速都适当低 些， 以提高煤粉气流中的煤粉浓度， 提高着火速度， 缩短着火距离。适当提高二次风速( 但不宜过高) ， 这样有利于二次风穿透煤粉气流， 使风、 粉在煤粉燃 烧 中期充分混合 ， 不仅利于燃烧 ， 而且不会因二次风 过早地混人一次风而使煤粉气流中的煤粉浓度下 降， 造 成 着火 推 迟 ， 着火 距 离 拉 长。锅 炉 负荷 在 8 0 及 以上时 ， 二次 风采用“ 倒 宝塔形 ” 配 风： 在燃 图1 采用煤源掺配方法 得出的相关 烧器区， 随着烟气向上运动， 烟速逐渐增加， 容易使 飞灰数据( 2 0 1 1 年2 月) 上层二次风射流上翘 ， 因此 ， 应开大上层二次风门 ， 从图1 可以看出， 1 锅炉飞灰数据以2 0 1 1 年 对风粉混合有利。适当关小下层二次风门， 以提高 2月 1 7日为界， 1 7日以前掺烧烟煤， 飞灰含量维持 炉膛下部温度， 利于着火， 但应以能托住煤粉为原 在2 一 4 ， 1 7日后不掺烟煤 ， 飞灰含量则明显变 则。锅炉负荷在 7 0 以下时， 采用“ 束腰” 配风方 高， 维持在 4 7 。可见煤炭掺烧烟煤确实可以 式， 使主燃烧区的旋流减弱， 延长煤粉颗粒在炉内的 降低锅炉飞灰含量， 提高锅炉效率。而在具体的掺 停留时间， 也可以为炭粒的后期燃烧提供充足的氧 配过程中， 飞灰含量比较低的日期中都没有掺配无 量， 既可以降低飞灰又能提高燃烧的稳定性， 也有利 烟煤的记录， 飞灰含量较高的日期， 1 锅炉2 2日为 于降低炉膛出口的烟温偏差。 6 3 ， 2 6日为 6 2 ， 都掺配 了天成矿无 烟煤 。天 3 2 2 制粉系统 的调整 成矿无烟煤的掺配比例控制在2 5 以下， 最高不超 在燃用劣质煤时， 由于水分和灰分较高， 制粉系 表 3 最优煤源掺 配比例 各煤 种掺配 比例 序号 烟煤 贫煤 劣质煤 无烟煤 挥发分 热值 ( M J k g I 1 ) 飞灰 3 3 O 3 3 O 3 3 O 0 5 0 O 3 3 O 1 7 0 3 4 0 5 0 O 1 2 5 1 7 0 3 3 O 3 3 0 2 5 0 2 5 O 1 7 0 1 7 0 O 2 5 O l 2 5 1 4 1 5 1 4 1 5 6 1 2 1 9 5 l 9 0 1 9 0 1 9 O 2 O O 2 O4 O 3 04 0 2 O 4 O 3 54 5 2 O 4 0 3 2 华 电技 术 第 3 5卷 统如漏风较大 ， 会使三次风量和风速 比设计值高得 多 ， 要保证在燃烧劣质煤时燃烧稳定 ， 就要尽量降低 三次风量和风速。在制粉系统方面可以采取以下措 施降低飞灰含量 ： ( 1 ) 减少制粉系统 的漏风 ， 往往会收到较好 的 效果。 ( 2 ) 提高干燥煤粉的热风温度也能降低乏气 量 ， 在燃用多水分劣质煤时， 希望尽量高的热风温度 ( 如及时投入暖风器等 ) ， 这样 ， 不但对强化燃烧稳 定着火有利 ， 而且能有效降低飞灰含量。 ( 3 ) 在保证磨煤机出口温度( 即干燥出力足够) 的情况下 ， 尽量投开大磨煤机再循环 ， 把制粉系统的 乏气抽 出部分送至磨煤机入 口， 可以有效 降低三次 风量， 从而降低煤粉细度， 利于煤粉的完全燃烧。 ( 4 ) 利用输粉机输粉 ， 尽可能减少制粉 系统运 行 台数及启 、 停次数 ， 保证制粉系统运行的稳定。在 正常情况下， 应保持三次风同层制粉系统运行， 即保 持 A， D制粉系统或 B， c制粉系统运行 。 3 2 3 系统漏风的调整 系统漏风量大， 炉内高温风量应受到限制， 燃料 燃烧不完全， 会造成飞灰含量大。巡检时及 时关闭 锅炉各看火孔 ， 及 时消除系统的漏风点。要及 时查 看风粉在线监视系统 ， 对各 喷燃器的风粉配合和一 次风、 二次风配比进行合理调整， 以保证各喷燃器煤 粉浓度和一次风 、 二次风速的合理性 ， 使着火迅速 ， 燃烧完全， 从而降低飞灰可燃物。 3 2 4 负荷变化时的燃烧调整 在保证汽温、 汽压及负荷的情况下适当降低上层 给粉机转速 ， 提高下层给粉机转速( 转速 以阴极射线 显像管 C R T ( C a t h o d e R a y T u b e ) 彩色监视器指示转速 为准 ， 控制同层粉管温度相差不大) ， 尽量降低火焰 中 心 ， 保持较低的炉膛负压， 以增加煤粉在炉 内的燃烧 时间。执行好炉膛和空气预热器吹灰定期工作， 尽量 提高一次风、 二次风温。对于灰分较大的煤种应增加 蒸汽吹灰次数。为保证燃烧稳定， 锅炉蒸发量达 6 5 0 t h及 以上时， 摆角可 以在 01 0 0 之间调整 ， 其他 工况下摆角应在 2 5 7 5 之间调整。 4结论 青岛发电公司一期2 3 0 0 M W 机组 1 锅炉近几 年 以来一直存在着飞灰含量高的问题 ， 在满负荷期 间， 化 验 室 工作 人 员要 取 灰 样 化 验， 飞灰 含 量 为 8 一1 0 。 通过不断调整和摸索研究 ， 现已较好地解 决了这个问题， 把飞灰含量降低到了 4 左右。青岛 发电公司在降低劣质煤燃烧飞灰含量的方面的措施， 可为机组的安全和经济运行提供参考。 ( 本文责编： 王书平) 作者简介 ： 胡志杰( 1 9 7 4 ) ， 男 ，山东莱西人， 工程师， 从事发电厂 集控运行方面的工作( E m a i l ： h u z h i j i e 8 8 8 1 6 3 e o m) 。 高云洁( 1 9 8 6 一) ， 男， 山东潍坊人， 助理工程师， 从事发 电厂集控运行方面的工作。 o ( 上接第 9页) 将定子端部升温至 1 0 0 c 【 = ， 记录起始 保温时间， 恒温 1 2 h 。对定子 3 1 槽线棒进行打槽 楔 ， 固定好线棒 ； 然后进行发电机定子线圈表面电位 试验 、 定子绕组耐压试验和定子端部模态试验 ， 试验 全部合格 ； 再对发电机定子进行压力为 0 5 MP a的 8 h耐压试验。 ( 1 0 ) 发电机整体复装。 5 线圈漏氢原 因 将原定子 3 1上层 旧线棒励侧端部表面绝缘往 上剥除大约 5 0 c m， 并对 旧线棒进行 了查漏试验 ， 水 压试验过程中发现励侧端部并头套焊接处有细微喷 水现象， 分析其原因： ( 1 ) 焊接工艺不 良， 存在虚焊或砂眼。 ( 2 ) 定子空心导线材质差 ， 发 电机定子绕组端 部固定不牢， 发电机在运行中会产生 1 0 0 H z 的高频 振动 ， 使发电机定子端部线圈产生裂纹。 6 结束语 发 电机运行 中如果定子线棒存在漏点 ， 会导致 氢气向定子冷却水中泄漏。如果泄漏点很大， 氢气 会在线圈内部聚集 ， 使发电机定子冷却水流量降低， 严重时可产生气堵， 导致定子线圈过热甚至出现裂 纹 ， 损坏发电机定子线 圈绝缘和铁芯。因此 ， 在机组 运行 中要加强监视检查 ， 发现缺陷及时处理 ， 确保发 电机安全、 经济 、 稳定运行 。 参考文献 ： 1 毛颖清 氢冷