准东煤结焦治理及高岭土参配技术

准东煤结焦治理及高岭土参配技术摘要：结合新疆准东五彩湾地区A电厂及生产经营情况及机组实际运行情况，通过试验在配煤掺烧和燃烧优化调整方面做了大量的措施改进、方案优化工作，实践证明，将两项工作有机结合后取得了良好的效果。关键词：配煤掺烧；燃烧优化调整；措施改进；方案优化；有机结合引言新疆准东五彩湾地区A电厂（以下简称A电厂）号锅炉为东方电气集团东方锅炉股份有限公司设计、制造的DG1978.88/28.25/605/603-II12型超超临界、一次中间再热、单炉膛、前后墙对冲燃烧方式、固态排渣、平衡通风、全钢构架、全悬吊结构n型变压运行直流锅炉。设计煤种为准东煤，主要煤源为天池能源煤矿，该矿区主要供应本厂主烧煤种，此煤种热值低且易结焦，距电厂6.5公里通过廊道运输。锅炉燃用天池能源南露天矿煤，在实际运行中出现了水冷壁严重流焦、屏过、高过挂焦问题。为缓解锅炉结渣，对锅炉结渣治理及添加高岭土全烧高碱煤进行相关试验，提高锅炉运行的安全性，同时寻求最佳的高岭土掺配比例及掺配方式。锅炉与准东煤适应性评估一般来说，炉膛容积热负荷、炉膛截面热负荷、燃烧器区壁面热负荷、上层燃烧器中心与屏下缘距离（h）等参数与锅炉的结渣特性密切相关，表1-1为A电厂锅炉主要参数与周边已投运660MW机组锅炉参数的对比。可以看出，A电厂锅炉容积热负荷、炉膛截面热负荷及燃烧器区壁面热负荷在对比机组锅炉中均为最高，h值最小，炉膛出口烟温相对较高，这对缓解炉膛及屏过结渣都是不利的。另外，炉膛吹灰器数量相比较少，水冷壁清焦能力相对不足。总的来看，A电厂锅炉本身从设计上防结渣能力最弱，实际运行中也确实出现了很严重的结渣问题。

项目单位A电厂B电厂C电厂D电厂炉型n型n型n型n型燃烧方式对冲对冲切圆切圆机组容量MW660660660660炉膛出口烟温"968954966968锅炉容k锅炉容k积热负荷 W/m3炉膛截面尺寸m23.5X17.025.8X16.720.4X20.120.4X20.1上一次风中心与屏下缘距离h1m26.11327.89827.15127.151下一次风中心与冷灰斗拐点距离h4m5.0654.6795.5025.502炉膛短吹数量8460125110长伸缩式吹灰器数量78947676表1-1五彩湾地区A电厂660MW机组锅炉主要参数与周边电厂对比燃烧调整2.2燃烧优化调整试验2.2.1氧量调整试验氧量是锅炉运行控制的重要参数，氧量充足，煤粉燃尽率高，但风机耗电高，因此，锅炉存在一最佳氧量，即使锅炉的干烟气热损失和未燃碳热损失之和最小、锅炉效率最高的氧量，对锅炉还需兼顾炉膛烟温等其他参数。试验分别在620MW、520MW和330MW负荷下进行。620MW负荷时，实测平均运行氧量为2.3%，最低只有1.5%左右，受限于除尘器阻力过大导致的引风机出力不足，高负荷时氧量无法再提高。习惯氧量下锅炉运行参数如表2-1所示，主、再热汽温均在590°C以上，SCR入口皿乂实际生成量只有120mg/m3,飞灰、大渣含碳量略显偏高，空预器出口烟气中CO含量在1500ppm左右，锅炉效率只有92.78%。520MW时，负荷相对较低，氧量可以灵活调整。520MW负荷运行氧量只有2.2%，因此在此基础上提高运行氧量至3.4%和4.0%，比较不同氧量下的锅炉运行参数。随着氧量提高，送、引风机电流增加，NOx生成量上升，修正排烟温度先降低后升高，飞灰、炉渣含碳量及CO排放量持续下降，锅炉效率先上升后下降，在氧量3.4%时最高，锅炉效率达到93.30%。330MW负荷随着氧量上升，NOx及排烟温度逐渐上升，飞灰、炉渣含碳量均处于较低水平，CO排放量也在100ppm以下，基本可以忽略，锅炉效率随氧量上升逐渐降低。主燃烧器区温度均处于较低水平，屏底烟温随氧量升高而明显下降。综合考虑，330MW负荷实际运行氧量控制在4.5%。2.2.2燃尽风及二次风箱开度调整试验结渣治理主要是要缓解水冷壁结渣与屏过、高过高再等高温受热面结渣，这两者在燃烧调整中往往是相悖的。即降低主燃烧器区燃烧强度可以缓解水冷壁区域结渣，但往往会造成火焰中心上移，增加高温对流受热面结渣风险。因此需要在两者之间寻求平衡，尽量兼顾。在600MW以上高负荷时，首先，进行了燃尽风以及二次风箱开度调整试验，通过降低燃尽风开度以及增大二次风箱开度，目的都是增加主燃烧器区供风量，促进CO早期燃尽，减小燃尽风开度，CO含量基本没有变化。增大二次风箱开度后，CO含量从1500ppm降低到1000ppm以下，但仍然偏高。2.2.3燃尽风旋流强度调整在锅炉冷态时燃烧器参数调整后，就地将燃尽风旋流开度设置为：上层150，下层200。考虑到燃尽风旋流过大会降低燃尽风刚性，减弱燃尽风与上升主烟气流的混合效果，因此进行了燃尽风旋流开度调整试验。燃尽风旋流开度调整期间，引风机出力尚有余量，因此运行氧量提高到了2.9%左右。2.2.4一次风量调整在620MW负荷下进行了变一次风量试验，考察一次风量大小对锅炉运行性能的影响，燃尽风只开上层。随一次风量增大，主汽温微降，再热汽温基本无变化，再热器减温水量逐渐减少，CO排放量逐渐降低，说明一次风量低会导致煤粉气流燃烧开始阶段氧量不足。试验范围内NOx变化不大，飞灰、炉渣含碳量均较低。一次风量增大到一定程度主燃烧器区火焰中心会下移，一次风量增大也会使得一次风机电流明显增大。综合考虑，620MW负荷可维持总一次风量在650t/h左右。2.2.5调整后锅炉结渣状态锅炉运行参数优化调整后，高负荷时燃烧器区有部分结渣，但未形成大面积熔融渣，捞渣机上也未出现熔融的大焦块，低负荷燃烧器区大部分较干净，水冷壁管清晰可见。综合来看，在目前的掺烧方式下，锅炉结渣可控，可安全运行。添加高岭土全烧准东煤试验3.1掺烧比例及方法在安全、经济的基础上降低锅炉燃煤中高岭土的比例，提高天池煤的燃用比例。试验中逐步调节高岭土添加比例，拟试验的高岭土比例为8.9%、6.7%、5.0%。在前一个比例下维持3天并获得锅炉性能数据后，若结渣沾污不恶化，则进入降低高岭土调节试验，反之则进入提高高岭土比例的调节试验。按此进行，直至高岭土添加比例＜5%或获得最低高岭土掺烧比例，然后持续检验7天以获得长期掺烧高岭土运行性能数据。总结形成推荐的添加高岭土全烧高碱煤优化运行方式。3.2高岭土掺烧试验结焦治理试验期间电厂的上煤方式为：A、B、C、D、E磨高岭土：天池煤=1:8,F磨纯天池煤。在此上煤方式下，计算得5磨运行时，高岭土掺烧比例为8.9%,4台磨运行时高岭土掺烧比例为8.3%。统计半个月准东煤及高岭土上煤量、发电量，计算得每日高岭土掺烧比例及锅炉负荷率如图3-1所示，可见，每日高岭土实际掺烧比例与计算比例存在出入，实际高岭土掺烧比例在6.1%〜8.3%之间，均低于计算高岭土掺烧比例。试验期间，锅炉每日平均负荷率最高为85%，机组实际负荷最高620MW。图3-1结焦治理试验期间高岭土比例2020年11月4日0:00开始上煤方式更改为：B、C、D磨高岭土：天池煤=1:7，A、F磨纯天池煤，计算高岭土比例为：5磨运行时7.5%，4磨运行时6.25%，根据煤仓煤位估算，早上9:00左右入炉煤达到新的掺配比例，在该比例及上煤方式下运行7天。每日的实际高岭土掺烧比例及每日锅炉平均负荷率如图3-2所示。在新的掺烧方式下，实际每日高岭土掺烧比例在5.7%〜7.9%之间，锅炉每日平均负荷率最高为83.8%，机组实际负荷最高为630MW。与结焦治理试验期间相比，实际高岭土掺烧比例、锅炉日均最高负荷率，机组实际最高负荷基本没有变化，只是将掺烧高岭土的磨从4台减为3台。Wx凶TCLtXi3Wx凶TCLtXi3陌皿血flW祺OHA3DMM10524XhB睫KM11PM额瞄Zt&llKNiffiGtllOante*IHM±li制<K图3-22020年11月4日至10日高岭土比例及日均负荷率A、F磨为纯天池煤的掺烧方式下，高负荷时，高过、高再管子迎风面上有疏松渣。EC层燃烧器区水冷壁较为干净，B、D层及A、F层水冷壁有渣层，后墙略重，但未形成严重的熔融状流焦。A、F磨为纯烧天池煤期间630MW负荷低再入口烟温平均在720°C，最高到750°C左右，与F磨纯烧天池煤时620MW负荷烟温基本相当，说明A、F磨纯烧天池煤炉膛没有出现大面积结焦加重现象。低负荷时对流受热面及水冷壁、高过、高再区域结渣明显减轻，燃烧器区结渣有所缓解，但水冷壁管上还是有积渣。但在可控范围内。4结束语通过锅炉结渣治理试验及添加高岭土全烧高碱煤试验，形成如下结论：通过结渣治理试验，优化了就地燃烧器参数以及锅炉运行参数，试验后未再出现水冷壁大面积流焦以及冷灰