锅炉燃烧劣质煤的技术措施

锅炉燃烧劣质煤的技术措施李志峰（武乡和信发电有限公司，山西武乡046300）摘要：由于煤炭市场影响，我公司燃煤质量急剧下降，由于煤质差导致机组限负荷、棚煤、制粉系统故障频发，另外因煤质差锅炉屏式过热器、再热器受热面超低温、锅炉掉焦、塌灰等现象经常发生。本文通过锅炉燃烧劣质煤总结，提出锅炉燃烧劣质煤的危害和控制措施，使燃烧劣质煤对锅炉造成的不良危害降低到最低限度，基本上保证了锅炉的可靠运行。关键词：燃烧；劣质煤；危害；运行；技术；措施由于煤炭市场影响，我公司燃料供应一度紧张，且长时间煤质状况一直较差。因煤质差导致机组限负荷、棚煤、制粉系统故障频发与之相应的过、再受热面超温、锅炉掉焦、塌灰等现象经常发生。煤质差锅炉限负荷或棚煤使锅炉助燃用油比去年同期大大提高，已严重威胁到了我公司的安全生产运行，除了机组限负荷、制粉系统故障率高、过热器超温也是显而易见的问题。煤质差主要表现为煤中石头多、风化煤多、泥煤多、原煤少、煤含硫量高、煤中水份大（最大为20%）、土等。我厂设计煤种为武乡贫瘦煤，煤质低位发热量是23.360MJ/Kg，应用基水分6%、应用基灰分26.88%。但煤质变差后，发热量下降为12～16MJ/kg,最低达10.5MJ/kg，挥发份为25%以下，灰份为37～51%之间，煤的低位发热量最低仅为10MJ/Kg多点。1、设备简介；武乡和信发电有限公司2*600MW锅炉采用CE公司传统燃烧方式，摆动式直流燃烧器，四角布置。煤粉空气混合物和二次风由炉膛四角高速喷入炉内，借助气流的旋转与卷吸作用，煤粉、空气和燃烧产物产生强烈扰动和扩散，形成有效混合，延长燃料在炉内停留时间，保证燃料及时着火，稳定燃烧和充分燃尽。锅炉配置5台双进双出钢球磨煤机，每台磨接同一层布置于四角的煤粉喷口，燃烧器设置5只煤粉喷口，从下到上编号为A、B、C、D、E，二次风喷口编号依次为AA、AB、BC、CC、CD、DD、DE、EE，EF、OFA，其中CC、EE、EF、OFA为反切风，每角燃烧器共有16只喷口。燃烧器一次风喷口和部分二次风喷口射流中心线与水冷壁夹角分别为40º和45º，在炉内形成两个逆时针旋转的假想切园，直径分别为Φ1098mm和Φ936mm。燃烧器的两只二次风口CC、EE以及二只燃尽风喷口EF和OFA，其射流在炉内形成同心反向切园，切园直径分别为Φ3527mm和Φ3366mm，以达到正、反切旋转动量，消除炉膛出口残余旋转，炉膛出口烟气流场均匀，降低烟温偏差，受热面吸热均匀。燃烧器顶部布置燃尽风口，实现炉内分级燃烧，一次风气流采取百叶窗水平浓淡分离技术，降低NOX生成量。燃烧器煤粉喷口不对称布置周界风，背火侧周界风为向火侧周界风的2倍，有助于着火及减少煤粉气流对水冷壁的冲刷，使水冷壁处形成氧化气氛，防止炉壁结渣及发生高温腐蚀2、燃用劣质煤带来的危害劣质煤主要是发热量低、灰份大，其直接后果就是煤粉进入炉膛不易着火，炉膛温度低，即使着火也造成热量不足而带不起负荷，严重时炉膛燃烧不稳可能造成灭火事故。泥煤和石子煤多容易造成棚煤、满煤等制粉系统故障。根据实际情况，我们对煤质变化对影响造成的影响分析如下：1）煤质差影响发电量。由于煤的发热量低，煤中水份大、煤中石头多，受磨煤机电流、排渣量、过、再热器超低温等因素的制约，严重时，五台磨运行，投4支油枪，只能带260MW负荷，使发电量受到影响。2）煤质差造成磨煤机电流增大，磨煤机分离器出口温度下降，磨煤机制粉单耗大大增加。磨煤机磨损大，给煤机销子断频繁等，使制粉系统的检修周期大大缩短。3）煤质差，煤质变化快，自动调整不及时，主汽压力频繁波动。4）煤质差会造成燃烧不稳，投油助燃用油量增加。5）煤质差会使结焦、积灰严重，飞灰含碳量增大。6）煤质差遇雨季或输煤淋水过多，原煤易粘结，常发生棚煤现象。同时会造成磨煤机分离器温度低，致使磨煤机出口一次风量增大。7）煤质差火焰中心高，屏式过热器会发生超温现象。屏式过热器长期超温，会发生爆管，严重锅炉寿命缩短。8）燃用硫份大的煤，水冷壁易发生结渣现象，造成过热器超温；掉焦频繁，可能发生冷灰斗堵塞现象甚至发生掉焦、塌灰引发锅炉负压保护灭火事故。9）煤质差会造成输煤上煤困难，原煤仓发生棚煤、断煤现象，棚煤易造成压力、负荷波动，多台磨同时发生棚煤，有可能造成锅炉灭火事故。3、燃用劣质煤对应的运行技术措施3.1给煤机断煤的处理技术措施燃用劣质煤时由于煤很湿，加上部分煤中有土，使原煤仓周围壁很不光滑，这样很容易棚煤，同时由于煤质差，用煤量大，输煤设备磨损大，检修频繁，检修期间很容易断煤，为确保机组稳定运行，发生给煤机断煤时应采取以下措施；1）在机组运行时，发现一台给煤机棚煤应停运该给煤机，手动调整另一给煤机的出力至最大，汇报值长派人到就地进行敲打。2）给煤机棚煤后严密监视磨煤机分离器后温度，及时停运该给煤机并关闭给煤机出口闸板，防止磨煤机内热风返回烧毁给煤机皮带。3）磨煤机采用单侧给煤时要注意监视磨煤机出口温度，并加强调整，防止磨煤机出口温度低而堵塞一次风管道。4）如果遇到多个给煤机同时棚煤的现象，必须降低锅炉热负荷，必要时投油助燃，处理过程中机组长要注意过、再热器超温和低温。5）在给煤机棚煤期间，通过监视火检和锅炉负压判断炉膛燃烧情况，发现燃烧恶化或炉膛负压摆动大时，要及时投油助燃，防止燃烧恶化。7）当下排磨煤机因为给煤机断煤需要退出运行时，根据燃烧及汽温情况投入另一台磨煤机对应的油枪，值班人员每小时到就地观察一次燃烧情况。3.2燃用劣质煤时稳定锅炉燃烧的技术措施燃用劣质煤时关键是着火稳定，因为劣质煤挥发份很低，火焰短，不容易相互引燃，同时由于燃用劣质煤时通常负荷都很低，这决定了炉膛温度低，着火也不容易，再加上操作调整时为携带煤粉过分开大容量风挡板使一次风量偏大，着火点过远，容易断火，因此在燃用劣质煤时为稳定燃烧，应采取以下的措施；1）燃用劣质煤时二次风宜用倒宝塔型或缩腰型配风方式，这种方式相当于射出燃烧器喷口的所有煤粉一次风气流，先与较少的二次风气流（由下面上来）混合，再与较多的二次风气流（中部）混合，最后再与上面的大量二次风相混，这样使空气沿火焰行程逐步加入，来体现了分级送风的原理。2）燃用劣质煤时一次风速应控制在合适的范围内，合适的一次风速能控制燃烧器出口的烟气温度和气流的偏转，如一次风速过大，着火距离会拖长，燃烧器出口附近烟温低，着火困难，同时过大的一次风速会使煤粉变粗，着火推迟，煤粉中粗颗粒会由于离心力析出，但一次风速过低，煤粉气流削弱而无刚性，很容易偏转和贴墙，而且卷吸高温烟气能力就会减小。3）燃用劣质煤时由于煤的发热量很低，往往是机组负荷很低，燃煤量很大，这时为了使一次风速携带更多的煤粉，容量风挡板开的很大，这样结果是一次风速很大，但由于分离器的限制携带煤粉不成比例的增大，使煤粉浓度减小，同时使大量的风进入炉膛减低了炉膛温度，这往往是低负荷下燃烧不稳的原因。4）燃用劣质煤时着火稳定是主要的，二次风的调整应采取低风压、大风量的办法，低风压不会使一次风粉过早的从主流中分离出来，及早上翘飘走；大风量可使二次风在一次风粉着火后穿透到一次风内部，补充燃烧所需要的氧气。5）燃用劣质煤时，应适当关小周界风挡板；因为周界风的重要作用是悬托煤粉、截制煤粉颗粒离析，以及迅速补充燃烧所需要的氧气，同时也有阻碍高温烟气的参混，使燃烧推迟，所以燃用劣质煤时应关小周界风挡板，以减少周界风量和一次风的刚性，扩大切圆直径，使着火提前，适应煤种的要求。6）调整燃烧器喷口倾角主要是为了调节汽温，但由于目前各角摆动不同步，如摆动时很容易使同层四角气流配风严重失调，这样对燃烧很不利，因此，在运行中调整摆角时要谨慎，以防燃烧恶化。7）运行中需要停运中间层的磨煤机时，停运后要及时关小对应的二次风挡板，由于二次风布置在上下一次风之间，当对应的磨煤机停运后，这部分二次风会吸收炉膛热量使炉膛温度降低而导致燃烧稳定性降低。8）当班期间应了解煤源，尽量把热质高的煤安排上侄#1、#2、#3磨，以保证底层燃烧稳定。9）如在燃用劣质煤时确实燃烧不稳，要正确判断及时投油助燃，防止炉膛灭火及灭火爆燃。3.3燃用劣质煤时防止锅炉屏式过热器超温的技术措施燃用劣质煤时解决锅炉屏式过热器超温是个很大的难题，由于我公司锅炉是逆时针切圆的，旋转气流到达炉膛出口时，左侧气流的流向与旋转同向，因而流量大、流速高，右侧气流流速相对低、流量小，这样就形成了流量偏差，随烟气继续流动进行辐射和对流换热，左侧烟量大因而温降小，故过热器出口烟温高，右侧烟温低，再加上燃用燃烬性较差煤时，燃烧组织不好或煤粉过粗时使火焰中心上移，这就决定了运行中左侧屏式过热器很容易超温，因此为减少或防止锅炉屏式过热器超温应从以下方面进行调整；1）炉内配风的调节；燃尽风和上层二次风能压住火焰，不使其过分上飘，是控制火焰位置和煤粉燃尽的主要风源，尤其是煤粉粗时，可延长煤粉在炉内停留时间，中部二次风则为煤粉旺盛燃烧提供主要的空气量，下部二次风可防止煤粉离析，托住火焰不致下冲冷灰斗而增大损失，合理调节各二次风挡板，来延长煤粉在炉内的燃烧时间。2）煤粉细度的调节；煤粉越细，单位质量的煤粉表面积越大，加热升温、挥发份的析出着火及燃烧反映速度越快。因而着火越迅速；煤粉细度越小，燃尽所需要时间越短，飞灰可燃物含量越小，燃烧越彻底，火焰中心会降低。3）一次风速的调节；调整合适的一次风速，使一次风粉在着火后二次风能及时混入，确保燃烧完全，不会使燃料的燃烧延伸到炉温较低的燃烧区。4）如五台磨煤机运行时，在减少上层磨煤机出力效果不佳时，应停运上层磨煤机来降低火焰中心。4）喷燃器摆角的调节；虽然目前喷燃器摆角并不好用，但在合适的角度也可以起到辅助的作用。5）减温水的调节；加强减温水量的调节，来弥补烟气偏差带来的气温偏差。6）加强水冷壁的吹灰；在负荷允许的条件下，应加强水冷壁的吹灰来降低炉膛出口烟气的温度。7）加强磨分离器清理工作，保证下层的磨出力，工作结束后，运行应及时采取倒磨改变其运行方式3.4锅炉燃用劣质煤时防止受热面积灰、结焦的技术措施受热面积灰、结焦对锅炉的安全、经济运行及可靠性有很大的影响，炉膛结焦使水冷壁的传热热阻增大，水冷壁吸热不足。锅炉出力降低；同时，由于炉内传热减弱，炉膛出口烟温升高，导致蒸汽温度超温；严重时会使炉内炉内空气动力场受到影响，燃烧恶化。为减少燃用劣质煤时受热面积灰、结焦，应采取以下的措施；1）加大周界风的利用；开大周界风挡板可提高煤粉气流的刚性、防止贴墙和煤粉离析极有有利。2）合理调整一次风速；适当的提高一次风速可推迟着火点的位置，同时也有利于燃烧切圆的形成和防止煤粉气流贴边，防止炉膛结焦。3）降低煤粉细度；煤粉太粗在切圆的过程中粗颗粒很容易从气流中分离出来与水冷壁冲撞，由于颗粒比较大，到达水冷壁前的冷却固化不容易，此外，粗颗粒需要较长的燃尽时间，因而它们在帖壁处造成还原性气氛，使灰熔点降低而结焦，因此保持合理的煤粉细度很重要。4）加强水质的监督和控制；由于燃用劣质煤时机组的负荷一般不高，这时的水质一般是不合格的，此时加强水质监督并采取适当的措施，可避免受热面管内结垢，防止局部过热而结焦。5）尽量保持各角燃烧器一致；如果同层燃烧器不一致，一、二次风喷出燃烧器后，由于受到临角气流挤压作用及左右不同的补气条件影响，使气流偏转，会发生气流贴边或切圆偏心。6）加强受热面吹灰；吹灰的目的是维持受热面的清洁，防止壁面污染和壁温升高，加强吹灰是防止受热面结焦的很有效措施。3.5锅炉燃用劣质煤的其它相关技术措施1）在机组正常运行时，密切注意磨煤机分离器后温度、磨煤机电机电流、锅炉燃料量、过热器出口温度的变化情况，发现异常及时调整。2）煤质差，石子煤含量大，磨煤机电流大，燃烧不稳时，密切监视运行磨的电流变化情况，均衡各磨出力，保证每台磨的电流最大不超100A，磨分离器出口温度保持80℃以上。否则可适当增加磨煤机风量，经常检查渣仓情况，防止满渣现象的发生。3）发现磨一次风量和磨分离器出口温度下降，磨煤机电流全部偏大，屏式过汽温超过560℃，当冷风门基本处于全关位置，热风门开大，则可判断为