锅炉掺烧无烟煤的燃烧问题及其调整技术探讨.docx

锅炉掺烧无烟煤的燃烧问题及其调整技术探讨王志勇（福建华电邵武发电公司 ，福 建 邵 武 354000）摘 要 ：通过试验对某锅炉掺烧低挥发分无烟煤的可行性进行论证 ；对 防 结 焦 、稳定运行和最低负荷稳燃运行 的发电成本等进行分析 ；以试验结果为依据 ，对 420 t/h 锅炉提出改造意见 。关键词 ：锅炉;无烟煤;掺烧；燃烧调整 ；稳燃运行中图分类号 ： TK223.7+2文献标识码 ： A文章编号 ：10060170（2008）040031031前言福建华电邵武发电有限公司 2420 t/h 锅 炉 设计煤种为贫煤 ，此煤种采购困难 。 目前主要燃用的煤 种 价 格 高 、煤质恶化的情况较严重 ，而 低 挥 发 分 无 烟 煤的价格较低 ，转换煤质会产生较高的经济效益 。 从 运 营 角 度 分 析 ， 如果燃料成本下降比锅炉 效 率 下 降 引起的成本上升经济性高的话 ，掺烧就值得推荐 。 为 此 ， 对锅炉掺烧无烟煤时的安全稳定性及 经 济 性 进 行试验和分析 ，并提出调整优化方案 。2锅炉概况福建华电邵武发电有限公司 2420 t/h 锅 炉 系超高压中间再热自然 循 环 汽 包 炉 ， 平 衡 通 风 ，（ 型 露 天 布 置 ，四角双切圆布置 ，一次风采用开缝 钝 体 装置 ，带 侧 边 风 ，小 切 圆 为 570 mm（2、4 角 ），大 切 圆 为 584 mm（1、3 角）。 共 12 支煤粉火嘴 ，分 3 层布 置。 燃烧器共 10 层，一次风采用相对集中布置 ，每个燃烧器自下而上分别为二 、一 、二 、一 、二 、二 、一 、二 、二 、三 次 风 喷 口 （分 别 层 为 110 层 ）。 固 态 排 渣 方 式。 油枪采用人工点火 ，用于启 、停炉和助燃 。一 、 二级喷水减温器布置在后屏过热 器 进 出 口联 箱 上 。 再热器分为高温 、中 间 和 低 温 3 部 分 ，布 置 在对流过热器之后的水平烟道中 、 尾 部 烟 道 内 以 及 高温再热器和低温再热器之间 ，采用两级减温调节 。 炉膛宽 9.600 m，深 8.840 m。 燃烧器上部一 、二、三次风喷嘴可摆动 ，摆角为20。 设计燃用贫煤 。 该 炉采用钢球磨中间储仓式热风送粉系统 ， 配 有 2 台 MTZ 3560 型球磨机 。锅炉主要设计参数见表 1，燃料基本参数见表 2。33.1掺烧低挥发分无烟煤的可行性分析有利因素从锅炉结构分析 ，有利于掺烧无烟煤的因素有 ：（1）锅炉的设计炉膛高度比其他同样燃用贫煤 的锅炉高了近 2 m，增加了燃料在炉膛的停留时间 。（2）掺烧挥发分相对较高 ，因 而 卫 燃 带 面 积 比 完 全燃烧福建无烟 煤锅炉的卫燃带面积 （230 m2 ）少 。 该锅炉卫燃带设计面积为 120 m2， 通过在较高的炉 膛内增加卫燃带 （该项施工比较容易 ），使 卫 燃 带 面积达到要求 。（3）几年的运行情况显示 ，开 缝 钝 体 燃 烧 器 稳 燃 能力较好 。 该燃烧稳定器在回流区中引了少量粉气 ，使着火点位于最有利的着火区域 ， 火源点再点燃主流，从而使钝体回流加热粉气 ，进而使着火提前 。不利因素原设计煤种为贫煤 ， 锅炉结构及燃烧器与燃用 低挥发份无烟煤的锅炉相比存在差别 ，不利因素有 ：（1）燃烧器分散布置且安装位置较高 （低挥发分 无烟煤燃烧器一次风喷嘴应集中布置 ）。燃烧器到炉膛出口的距离比无烟煤锅炉短 ， 不利于低挥发分无 烟煤的燃尽 。（2）热风温度不够高 。目前的锅炉空气预热器出 口热风温度约 380 ， 理想的热风温度应该在 430 以上。3.2（3）屏 式 过 热器受热面过多 。燃烧原设计煤种 墙的打焦孔结有疏松的渣块 ，易掉落 。试验过程中偶尔发现乙角中间一 次风燃烧器喷口边上有结渣 ，但 也易脱落 ，结焦情况不会比原来严重 。5.2炉膛温度掺烧无烟煤比例增加 ，火焰中心会上移 。炉膛温 度过低 ， 无法保证无烟煤的燃烧温度而影响燃烧 稳定性。 表 5 所示为不同工况下的炉膛平均 （包括 四 角）温度，总的来说变化不大 。试验中燃烧情况良好 ，火检信号稳定无闪烁 ，锅炉各参数正常 。 可认为掺烧比例不大于 30 %的无烟 煤，锅炉燃烧的稳定性能得到保证 。时，炉膛出口烟气温度比较低 。 若掺烧无烟煤 ，炉膛出口烟气温度升高 ，在受热面积不变的情况下 ，屏式 过热器可能会吸热过多 。不利因素的影响都可通过设备改造消除，掺烧无烟煤的安全稳定性和经济性才是考虑的主要因素。4掺烧方法的确定原则为研判掺烧无烟煤的可 行性并为改造提供依 据，以新洛煤为基础 ，逐步由少到多掺烧 10 %30 %福建无烟煤进行燃烧试验 ， 并对每个工况可调对象（如 负 荷 、运 行 氧 量 、炉 膛 风 箱 压 差 、煤 粉 细 度 、煤 粉 浓度、三次风摆角 ）进行优化调整 ，寻找最佳值 ，提出技术改造建议 。5掺烧无烟煤时锅炉的燃烧安全稳定性由于新洛煤与福 建无烟煤的煤种差异性较大 ，掺烧试验前通过测试煤种的灰熔点 ， 确定锅炉是否 会结焦 。 掺烧试验中 ，重点观察火检信号 、就地着火 情况以及炉膛出口温度变化情况 ，以火检稳定性 、炉 膛温度变化 、锅炉结焦情况为评判标准 ，判定锅炉能否安全稳定运行 。5.1 锅炉的结焦情况由表 3 可知，新洛煤的灰熔点略高于无烟煤 ，两 种煤质的灰熔点都较高 。 基本断定掺烧后锅炉结焦 情况不会有很大变化 ，此后的试验也证明了这一点 。掺烧不同比例无烟煤 ， 对应的炉膛火焰温度以 及对流过热器和再热器后烟气温度情况如表 4 所示。由表 4 可知， 全部燃烧新洛煤时炉膛温度最高达 1 560 ，掺烧后均未超过 1 500 ；对 流 过 热 器 后烟温与再热器后温度不是相差无几就是掺烧后更低。 可见，掺烧后的烟气温度有利于减少结焦 。现场观察测试显示 ，炉膛后墙温度比前墙高 ；后5.3 不投油低负荷稳燃锅 炉 掺 烧 30 %无 烟 煤 ，进行锅炉不投油低负荷 稳 燃 试 验 。 锅 炉 蒸 发 量 335 t/h 时 ， 主 蒸 汽 压 力11.05/11.11 MPa，主 蒸 汽 温 度 535/538 ，再 热 蒸 汽 温度 542/539 ，机组负荷 100 MW。 逐渐降负荷 ，观察炉膛负压 、火检信号 、就地燃烧情况 。 当锅炉蒸发量 290 t/h、 主 蒸 汽 压 力 9.62/9.67 MPa、 主 蒸 汽 温 度535/540 、 再 热 蒸 汽 温 度 534/530 、 机 组 负 荷83.2 MW 时 ，炉 膛 负 压 稳 定 ，火 检 信 号 稳 定 ，燃 烧 正 常，炉膛火焰温度最高 1 440 。 与满负荷时 1 490 相比，炉膛温度下降不多 ，具备稳燃能力 。燃烧调整的优化及经济性分析66.1燃烧调整的优化为了提高掺烧无烟煤的经济性 ， 拓宽锅炉对 煤 32 附图 二次风箱与炉膛差压与飞灰含碳量 种的适应性 ，进一步为设备改造提供依据 ，对运行中锅炉燃烧的可调对象进行优化调整试验 。 由于只是 掺烧的比 例 不 同 ，故 在 掺 10 %无烟煤时进行定性的 燃烧调整 。6.1.1一次风喷嘴间的二次风门开度试验燃烧器的燃烧方 式逐渐向无烟煤燃烧器靠拢 ，即逐步关小位于一次 风 喷 嘴 间 的 第 3 层 二 次 风 门 。当风门开度为 35 %、30 %、10 %、0，锅炉效率分别为80.6 %、81.7 %、82.0 %、82.3 %。由此可见 ，虽然是掺烧 ，燃烧器一次风喷嘴集中 布置仍有必要 ，这是无烟煤燃烧的思路 。6.1.2二次风箱与炉膛差压二 次 风 箱 与 炉 膛 差 压 由 1.02/1.08 kPa 上 升 到1.21/1.37 kPa， 送风机的电流也由 73/73 A 上 升 到80/78 A。 如附图所示 ，满负荷时 ，二次风箱与炉膛的 差压对飞灰含碳量的影响不大 ， 二次风箱与炉膛差压 的增加将导致厂用电增加 ，1.151.25 kPa 为 比 较 合适的满负荷二次风箱与炉膛差压 。6.1.3变氧量试验比 较 氧 量 在 3.9 %和 5.0 %的 工 况 ，锅 炉 效 率 分别为 82.322 %以及 79.400 %。 虽然低氧量比高氧量排烟损失低 ，但机械不完全燃烧损失却增加较多 ，试 验结果是保持氧量 4.0 %左右比较合适 。6.2 经济性分析按新洛煤标煤单价 608.33 元/t， 无 烟 煤 标 煤 单 价 为 541.80 元/t。 试验得出不同掺烧 比 例 下 的 主 要数据，如表 6。不论掺烧多少比例的无烟煤 ，负荷越高 ，发电成 本越低 。 尤其值得注意的是 ：在低负荷时 ，大比例掺烧无烟煤将使锅炉效率大幅下降 ； 掺烧无烟煤的 比例 增 加 ，锅 炉 效 率 降 低 、发电标准煤耗增加 ,但 无 烟 煤的价格低 。试验证明 ，当掺烧无烟煤的比例增加到 一定程度时 ，锅炉效率的降低开始不太明显 ，这时掺 烧就具有经济性 。从试验结果可以看出 ，在 满 负 荷 时 ，掺 烧 30% 无烟煤的锅炉经济性与全烧新洛煤相比略差 ， 但 已 经比较相近 。7结论和建议7.1掺烧比例通 过 试 验 确 认 ，掺 烧 30 %福建无烟煤可保证在 不投油助燃的情况下 ，锅 炉 在 80 MW 以 上 负 荷 安 全 稳定运行 。7.2锅炉掺烧的经济性掺 烧 30 %无 烟煤的锅炉经济性与全烧新洛煤 相比略差 ，但已经很相近 。 出于经济性考虑 ，应尽量避免低负荷运行时大比例掺烧无烟煤 。7.3优化燃烧调整建议（1）掺烧无烟煤 ，应按火焰集中的思路进行二次（下转第 36 页） 33 可与集中器 、表计等设备分离 ，并制定载波通信模块与集中器 、表计的统一接口标准 ，这样可实现采用同 一芯片的不同厂家集中器与载波电能表互联互通 。试点工程直接影响全省的推广决策 ， 具有重要意义。建议在国内有实力的知名厂家中择优试点 ，保 证试点项目能真正反映各种技术 、芯片的成熟度 。同 时，为避免试点投资浪费 ，工程不宜大面积铺开 。4.3 推进低压集抄的实用化必须以实用化为目标 ， 以技术创新促进管理创 新，在推广低压集抄技术过程中着重开展以下工作 ：（1）通 过 “SG186”工程中营销业 务 应 用 与 电 能 信息采集平台的有机结合 ，使低压集抄在电费结算 、计量管理 、市场管理 、客户服务等营销业务中发挥更 大作用 ，提升营销整体管理水平 。（2）推进低压集抄在线损管理的应用 。近阶段应 结 合 试 点 工 作 ，选 择 在 网 络 简 单 、接 线 规 范 、表 计 集中、已安装公变采集终端的小区安装低压集抄设备 ， 建设分台区线损管理示范工程 。条件允许的情况下 ， 还可选择典型线路或片区 ， 建设分线分台区配电网线损管理示范工程 。（3）通过低压集抄解决抄表收费困难的问题 。当 前应探索低压集抄与预付费功能相结合 ， 建设网络 式预付费试点工程 。 基于低压集抄技术的网络式预付费系统可实现远程抄表 、预售电管理 、欠费停电报警 、用电异常监测等功能 ，实现购电方式的多样化 ，有利于解决电力企业当前面临抄表收费困难的问题。解决人力资源问题 ，理顺管理流程为保障低压集 抄等高技术含量系统正常运行 ， 必须长期投入一大批具备专业知识 、 高素质的系 统 管理、运行维护队伍 ，只管建设不管运行将导致系统 失败。而推广低压集抄技术同时 ，将对营销管理模式产生重大改变 ，如解放大量的抄表人员 。 因此，大规 模推广低压集抄前 ，应未雨绸缪 ，充分意识到新技术 对管理 、人力资源的冲击 ，考虑负荷管理 、电能计量 、 抄表收费各专业的资源重组 ，充实低压集抄 、负荷管 理等电能信息采集专业的人员力量 ， 理顺相关管 理流程。4.45结束语大规模推广低压集抄仍存在技术 、 管理及系 统应用等多方面问题 。 福建省应对低压集抄工作进行 统一规划 ，确定分阶段实施步骤 ，通过试点工作确定技术路线 ， 解决系统实用化及运行管理等各方面 问题，逐步推进福建省低压集抄的发展 。（收 稿 日 期 ：2008-08-15）7.4锅炉改造建议（1）燃烧器一次风喷嘴改为集中布置 。最节省成 本的办法是不动二次风箱 ， 只在原燃烧器自身位 置 范围内进行调整 ； 一次风喷嘴下移能增大燃烧器 到 炉膛出口的距离 ， 在不动二次风箱的情况下可节 约施工成本 ，但调整范围有限 。（2）增加卫燃带 。 掺烧低挥发分无烟煤时 ，卫燃 带面积应大于设计值 （120 m2）。（3）提高热风温度 。在尾部烟道增加空预器受热 面，若尾部烟道空间受限 ，也可考虑增加外置的暖风器，以提高锅炉热风温度 。（4）掺 烧 无 烟 煤 时 ，炉膛出口温度升高 ，减 温 水 量增加 。若要更大幅度的掺烧 ，建议考虑在前屏下部 受热面加装耐火保温 ，还可改善无烟煤的燃尽情况 。 缺点是尾部受热面吸热偏多 ，排烟温度会略为升高 。（上接第 33 页）风配风 。 满负荷时 ，二次风门开度 ：第 1 层 100%、第2 层 （ 侧 边 风 门 ）0 % 、 第 3 层 0 % 、 第 4 层 （ 侧 边 风 门 ）0 % 、 第 5 层 50 %70 %