锅炉课程设计说明书

摘要：由于近年来煤质有较大的变化，煤种杂、煤质差、煤种质量严重偏离设计煤种。对锅炉的稳定燃烧，安全经济运行，以及相应的辅助的系统尤其是制粉系统和除灰系统会产生了很大的影响，锅炉辅助设备故障率显著增加，严重威胁了锅炉的正常运行。因此对此进行了详细的分析并提出了相应的解决措施，结果表明经过适当的改造可以有效的是锅炉的效率得以提高，故障降低。关键词：煤质变差稳定燃烧经济安全措施近几年来,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。1.煤质变差对锅炉稳定燃烧的影响及改进措施(1)运行情况从表中可以看出，从2003年开始,来煤质量开始变差,一些批次的来煤质量偏离设计值。当燃烧到较低挥发分、较低发热量和较高灰分的煤种时,炉内出现燃烧不稳的状况,如着火推迟、火焰忽明忽暗、炉膛负压波动、火监闪烁等,严重时则发生锅炉灭火而导致机组跳闸。（2）原因分析煤粉着火的实质是辐射传热直接到达煤粉表面而被煤粉吸收，在煤粉燃烧过程中,为了缩短着火孕育时间,一定要把煤粉气流加热到远高于着火温度的状态,这样才能维持煤粉气流的稳定燃烧。有上表可知，对不同煤种的比较可知，通常,影响煤粉着火和稳定燃烧的主要因素有：eq\o\ac(○,1)煤的挥发分挥发份含量降低时，煤粉气流着火温度显著升高，着火热随之增大，着火困难，达到着火所需的时间变长，燃烧稳定性降低，火焰中心上移，炉膛辐射受热面吸收的热量减少，对流受热面吸收的热量增加，尾部排烟温度升高，排烟损失增大，燃烧不稳定，极易灭火.eq\o\ac(○,2)煤的灰分由于煤质变差，很多电厂使用劣质燃煤甚至参杂泥煤，煤的灰分加大，煤的灰份在燃烧过程中不但不会发出热量，而且还要吸收热量。灰分含量越大，发热量越低，容易导致着火困难和着火延迟，同时炉膛温度降低，煤的燃烬程度降低，造成的飞灰可燃物高。灰分含量增大，碳粒可能被灰层包裹，碳粒表面燃烧速度降低，火焰传播速度减小，造成燃烧不良。另外飞灰浓度增高，使锅炉受热面特别是省煤器、空气预热器等处的磨损加剧，除尘量增加，锅炉飞灰和炉渣物理热损失增大，降低了锅炉的热效率。一份统计资料显示，平均灰份若从13%上升到18%，锅炉强迫停运率将从1.3%上升到7.5%。排灰量增加，使得除尘费用及厂用电上升，同时飞灰和炉渣的热物理损失变大，从而降低了锅炉的效率。eq\o\ac(○,3)煤的杂质煤中杂质不仅会吸收煤燃烧生产的热量，阻碍煤与氧充分接触，影响煤的燃烧，降低锅炉热效率，增大锅炉运行时的除渣除灰量，而且对锅炉的安全运行带来很大危害。尤其是燃煤中硫的增加，再燃烧后会产生硫酸蒸汽冷却后会变成硫酸，会对低温受热面形成低温腐蚀，以及伴随而来的堵灰和烟道堵塞问题，还会导致过热器再热器的高温腐蚀和沾污。而且随着硫量的增加，煤分的自燃的倾向增加，对输煤系统造成很大的威胁。eq\o\ac(○,4)煤的发热量煤的发热量是反映煤质好坏的一个重要指标，由于煤质变差，煤的发热量大大降低，而煤粉发热量下降,意味着煤粉中灰分或水分的增加,此二者在炉内的吸热增加,使炉内火焰温度水平降低,燃烧稳定性下降，而且还会导致锅炉熄火，使锅炉出口温度很难达标，影响正常供热。实验数据表明，燃煤的低位发热量下降1MJ/kg，厂用电率将提高0.5%。燃煤发热量下降对锅炉机组的可用率影响巨大。eq\o\ac(○,5)煤的粗细度有上表可知，由于煤质变差，煤种的杂质增多，给磨煤系统造成了很大的负担，会使得煤粉变粗，而煤粉愈粗，进行燃烧反应的表面积就愈小，而煤粉本身的热阻却增加，因而在加热时，粗煤粉的温升速度要比细煤粉来得慢，这样就减慢了化学反应速度和着火。（3）改进措施由于燃用煤质变差,远偏离设计值,与锅炉燃烧系统不匹配,导致煤粉燃烧困难,锅炉的低负荷稳燃能力差,飞灰和结渣可燃物含量高,锅炉热效率降低。可以采用如下的措施进行改进：加强煤质混燃和化验管理在现有的条件下，尽量使入炉煤质均匀，并掌握其工业分析数据。混煤或配煤工作可提高劣质煤的利用率，降低燃料成本，减少排放。对煤中矿物质引起的锅炉受热面结渣、积灰、腐蚀、磨损等问题，可以通过配煤来改善或解决。通过合理的将不同类、不同性质的煤种，按照一定比例加工混合成混煤，在保证机组安全运行的条件下，使混煤的价格最低，可以有效的降低发电成本。及时准确化验，并及时提供给相关车间，以便于管理人员选择较为适应本单位特点的运行调节，最大程度的降低煤质变化，对锅炉运行燃烧带来的不利影响，实现锅炉优化运行。合理控制一次风速、二次风速、煤粉浓度之间的关系应根据煤质情况（挥发份）调整控制一次风速在合理的范围。安装风粉在线监测系统的锅炉，应充分利用这一工具，控制一次风速及二次风速（风压）。优化给粉量的调节方式，同层给粉量应保持一致，燃烧器出口煤粉浓度基本均匀。防止煤粉管道堵管或积粉。防止一二次风速偏差过大，造成火焰中心偏移。另外，当发现煤管一次风速下降，煤粉浓度增加时，应立即减小此给粉机转速，到喷燃器和给粉机就地检查，发现异常，应停止该给粉机运行，并增大一次风速，增加其他给粉机，维持正常运行。eq\o\ac(○,3)提高燃烧器区域的热负荷。对于提高锅炉自身的稳燃能力方面,采用背火侧卫燃带分块技术。在燃烧器区域增加红外涂料卫燃带,以提高燃烧器区域热负荷。红外涂料采用分块布置方式,由于红外涂料在高温下形成“类陶瓷”表面,其表面比较光滑,即使在有结渣的情况下,亦能确保各块卫燃带上的结渣不会连接成大块,从而确保炉内不会形成影响锅炉安全运行的结渣程度。eq\o\ac(○,4)改进燃烧器的稳燃性能。对于提高燃烧器自身的稳燃能力方面,将现有煤粉燃烧器出口中间通道改进为低流速通道,使该通道煤粉气流在燃烧器中心层形成低流速股,并使该股煤粉气流先着火燃烧(利用火焰传播原理和中心回流原理),然后再点燃上下层高速股(相对比较)煤粉气流,从而使该燃烧器的全部煤粉气流稳定着火燃烧。该项改造是在原有煤粉燃烧器出口中间通道内焊接截流圈,其改造费用相对较低且便于现场改造工作的实施。火嘴改造示意图如图所示2..煤质变差对锅炉经济安全性的影响及改进措施煤质变差，主要是挥发分降低和灰分增加，煤的总体放热量降低，所以在锅炉经济安全方面主要表现在对用油量，制粉系统和除尘除灰系统以及超温、腐蚀、堵灰、结渣等的影响，下面对此进行详细分析：（1）经济方面eq\o\ac(○,1)煤质变差锅炉助燃烧油量增加：燃用低挥发份高灰分的煤时，一方面由于着火点推迟，燃烧不稳定，需要助燃烧油，另一方面，低负荷期间，由于炉膛温度低，使着火更加困难，为确保燃烧稳定，必须助燃烧油，所以燃用低挥发份的煤时，无论是在满负荷工况还是低负荷工况，燃烧不稳的问题始终存在。这样，锅炉助燃烧油量居高不下，经济性差。eq\o\ac(○,2)磨煤机耗电量增加有上表可知，燃用低挥发份高灰分煤时，由于燃烧所需的煤粉量大幅增加，粉仓粉位难以维持，在相同负荷下需要运行的制粉系统将会增加。有时三套制粉系统全部运行，粉仓粉位不但不能维持反而会降低，主要原因是原煤的挥发份低，可磨系数下降，制粉系统的回粉率升高，出力下降，导致制粉耗电大幅上升。eq\o\ac(○,3)除灰耗电、冲灰水量增加煤质变差，除灰系统由于灰水浓度大，（由以前的50%增加到80%,）造成灰泵出力不足，整条灰沟水满灰溢，灰渣沟长时间高水位运行，严重威胁设备安全，虽经人力清挖，架设消防水带，提高冲灰水压，但收效甚微。尤其是提高冲灰水压力、架设消防水带后，灰水量增大，增加了灰泵运行的台数,既浪费了水源，又增加了除灰电耗，同时由于灰水量增大导致下游灰运困难，灰渣混除灰水排不及，溢流至河水里，造成环境严重污染。（2）安全方面：eq\o\ac(○,1)超温和腐蚀由于煤质差，火焰中心提高，造成锅炉偏烧引起受热面超温爆管，此外造成锅炉运行调整困难，加大了锅炉烟温偏差，虽然主蒸汽不超温，但可能导致过热器管局部超温。另外，煤质含硫量大，易引起水冷壁的高温腐蚀，还会对低温受热面形成低温腐蚀，以及伴随而来的堵灰和烟道堵塞问题，还会导致过热器再热器的高温腐蚀和沾污。eq\o\ac(○,2)结渣和堵灰煤质变差，其灰份将增大，将会对锅炉受热面造成磨损，由于煤质变差，有可能造成锅炉结焦，影响受热面的换热效果及受热面局部超温等问题；另外，在煤质比较差的情况下，有可能造成燃烧不稳，严重时可能造成锅炉灭火；由于煤质变差及灰份的增加，还将影响到除尘器的除尘效果，很可能会造成堵灰现象。eq\o\ac(○,3)给粉机堵粉试验中发现这样的规律：当煤质较好时，给粉机下粉正常；另外虽然煤质较差，但粉仓的粉位较低(3m以下)时，给粉机的下粉也正常。根据这一现象可以认定煤质变差是给粉机堵粉的原因。具体表现在以下几个方面：由于不能及时将煤粉送入炉内，锅炉只能在70％的额定出力下运行；由于给粉量波动大，燃烧工况极不稳定，多次造成锅炉灭火；由于燃烧不稳定，无法投入自动发电控制系统(AGC)运行；给粉机的联轴器经常被切断；给粉机电动机由于过载经常跳闸。（3）改进措施eq\o\ac(○,1)及时了解煤质的情况锅炉运行人员要及时掌握入炉煤的煤质分析情况，特别是入炉煤的挥发份、发热量、灰份的含量，至少是入炉煤的挥发份数据，以便在控制锅炉运行时做到有的放矢，尽可能的保证混煤参数达到设计煤种的标准，进而减少油量的使用，另外，提前处理一下煤种携带的的杂质，进行脱硫处理，以减轻各个受热面的腐蚀。直吹式锅炉运行人员可以根据给煤机煤量大致判断煤质优劣。特别应避免入炉煤煤质的突然大幅波动。eq\o\ac(○,2)加强现场巡检加强锅炉运行人员现场巡检，特别是检查炉内煤粉燃烧情况，如燃烧器喷口煤粉着火距离或煤粉燃烧状况，及时发现是否存在结渣或燃烧不稳现象。可用红外或光学高温计测量炉内各部分的炉膛温度。加强对锅炉送风机和炉膛温度的控制，保持较高的炉膛温度，有利于煤的着火和燃尽，炉膛温度越低越不利于燃烧。随时观测各个受热面的温度，及时调整，防止超温。还有就是要及时的吹灰，防止炉内结渣以及高温腐蚀。eq\o\ac(○,3)对锅炉进行燃烧调节保证煤与空气量要相配合适，并且要充分混合接触，炉膛要尽量保持高温，以利于燃烧；调整锅炉负荷按规定操作，监视炉膛负压、排烟温度、氧量、二氧化碳等含量，使锅炉运行参数，保持最佳数值。对于煤颗粒不均匀等原因引起的燃烧不完全、燃烧不均匀，对锅炉进行调整。eq\o\ac(○,4)提高制粉系统出力制粉系统的出力达不到满负荷的需要，主要是制粉系统的排粉机原设计参数按标煤设计，而现在实际情况是混煤，煤矸石太多，煤难磨，比重大，进入制粉系统后，原排粉机的设计参数风速就显得偏小，将煤粉从磨煤机里带不出去，粗粉分离器回粉量大，导致炉粉位跟不上负荷的需求，造成炉出力受到限制。采取措施：根据煤粉性质重新确定给煤风机，提高风量，解决了炉粉位达不到满负荷需要的问题。eq\o\ac(○,5)改造灰沟宽度现在燃劣质煤后，可以缩小灰沟宽度，减少底部宽度的方法，将原上下“胖宽型”均变为“瘦窄型”。具体结构如下图：（虚线部分为改造后的灰沟形状。单位：mm）365900790165 345由于截面变小水流速度提高，携带灰桨的能力大大增强，经各种大小负荷试验，灰水量明显减少，灰沟堵灰溢灰的现象得到彻底解决。不仅降低了冲灰水压，减轻了对下游输灰分场的压力，而且冲洗泵的功率也下降了，既节约了水源，又减少了向河道的排灰量，彻底解决了煤质差时锅炉灰沟溢灰、堵沟和灰渣混除向河道溢流的现象，减少了除灰耗电，取得显著的经济效益。3.总结煤质下降,煤粉挥发分和发热量降低,灰分显著增加后使炉内和燃烧器出口区域的火焰温度水平降低,火焰传播速度降低;同时,由于发热量下降,给煤量增加,造成一次风量增加,着火热增大,着火点推迟,这些都会影响到煤粉气流的加热和着火过程,进而影响到煤粉气流的燃烧稳定性。这是导致电厂锅炉燃烧稳