煤种变化对锅炉结渣的影响分析研究

学术论文 2018-09-30 16:20:55
    火力发电动力源以煤为主,锅炉在运行过程中,煤种改变是不可避免的。煤种变化对燃烧过程的影响,尤其是锅炉结渣的危害不容忽视。锅炉结渣过程涉及燃料燃烧、杂质燃烧、热量输送、煤质潜在结渣倾向、燃料颗粒在炉膛内运动及煤灰与燃烧器间附着力因素[1-5]。
    锅炉结渣对火力发电影响至关重要,煤种变化引起锅炉结渣主要受煤质特性、锅炉运行参数两个方面的影响。
    1 影响结渣因素
    煤种变化即煤质特性变化,是影响结渣的关键;锅炉运行参数变化对结渣亦有影响。
    1.1 煤质特性
    煤质特性是结渣与否和结渣程度的影响因素。炉膛温度高于煤质熔融温度时,易结渣,反之结渣减小。灰分中酸性氧化物和碱性氧化物影响熔融温度,依据两种氧化物权重,可测算煤种熔融温度,从而得出燃料结渣程度。
    煤种低位发热量不足时,提高炉膛内灰分,进而为炉膛结渣提供条件。
    1.2 运行系统影响
    1.2.1 制粉系统影响
    煤粉浓度高,炉膛内燃烧剧烈,火焰强度大,煤粉颗粒剧烈运动,一旦靠近炉墙,炉墙四周就会出现还原性气体,导致在炉墙上结渣。煤粉细度小,着火温度降低,易在喷口处结渣;煤粉细度大,着火温度升高,燃料燃烧位置偏上,爐膛出口处易结渣。
    1.2.2 炉膛内温度
    炉膛温度不稳定,火焰中心位置有偏差,炉膛内负荷分布不均匀,某一区域温度过高超过普通燃料熔融温度,易结渣。
    1.2.3 风煤配比不当
    燃料燃烧时,进风量不够,燃烧过程将产生较多还原气体,煤质熔融温度下降,增加炉膛结渣量;高负荷运行时,二次风压提高,结渣、积渣严重;进低风量时,不足,产生还原性气体,降低燃料熔点,引发结渣、积渣;另外,煤粉不充分燃烧,燃料浪费、飞灰增加,结渣亦能加重。
    1.2.4 吹灰设备工作状态
    锅炉运行不稳,各段烟温升高,锅炉受热面有结渣倾向,吹灰系统及时对结渣位置进行吹扫作业。机组故障时,需关闭水吹灰程序,易导致锅炉结渣。
    1.2.5 一次风压力和磨煤机出口温度影响
    煤质相同时,一次风压降低,磨煤机出口温度升高,着火点靠近燃烧器喷口,其周边温度上升,故燃烧器喷口结渣较严重。
    2 煤种变化对结渣影响
    2.1 煤质影响
    2.1.1 煤灰熔融特性的影响
    煤种变化,煤质特性亦相应改变,灰份熔融特性中软化温度亦发生变化,从而影响锅炉结渣。若煤种的碱酸比增加,煤种结渣可能性就会增加。同时还要考虑新煤种对硅铝比影响。总之煤种改变,煤灰成分该改变影响锅炉结渣。
    2.1.2 低位发热量的影响
    煤热值低时,灰分含量增多,炉膛内污染物和燃烧时飞灰含量增加,结渣增加;煤热值高时,炉膛内燃烧剧烈,炉膛温度超过燃料熔融温度,使炉膛结渣。
    2.2 运行影响
    2.2.1 制粉系统受影响
    煤种改变,制粉系统需调整。若新煤种煤质比设计煤种低,可磨性下降,影响煤粉细度,从而加大结渣可能性。
    2.2.2 炉膛温度的影响
    煤质改变使煤灰易达到熔融状态,为减小结渣可能性,燃烧器温度要减小以适应新煤种,但温度过低,炉膛出力又不够。
    2.2.3 风煤配比不当
    煤种变化,需氧量亦变化,风量调整,以满足新煤种需要,否则,结渣几率增大。
    3 解决和预防结渣措施
    3.1 掺烧
    根据设计煤种配置新的煤种进行混烧,从而减少煤种差异带来的危害。
    不同运行负荷下煤种掺烧比例,如表1所示。
    从表1中可看出,机组负荷低时,掺烧比例较高;机组负荷高时,掺烧比例较低。
    机组负荷低时,各机组配置能应对劣质煤,掺烧比例较高;机组负荷高时,需使用煤质好、热值高的煤种,减少劣质煤的使用比例,掺烧比例较低。
    表1中的掺烧率,是机组对应负荷下掺烧率的最大值,以下两种情况,需调整机组运行方式。
    (1)燃料热值变化。
    高热值燃料用来保证炉膛的稳定燃烧,每批次高热值燃料本身热值波动过大时,会影响炉膛内的火焰燃烧强度,甚至增加结渣量。机组根据热值变化,要对机组做出相应的调整。
    (2)脱硫系统。
    燃料掺烧过程有一定比例高硫煤。若脱硫系统出现运行故障,不能将燃料内有害物质去除,也不能检测燃料煤质特性,应重新考量混煤掺烧比例,适当减少或不用高硫煤。
    3.2 运行措施
    (1)保证煤粉喷嘴角度正常、吹风系统工作状态良好。一次风系统是否运行稳定,影响煤粉在炉膛内的运动轨迹;二次风系统是否运行稳定,影响炉膛内空气量,进而影响到燃料燃烧。需实时监控燃烧数据,适时调节吹风系统,保证炉膛内空气充足。
    (2)为保证着火正常,控制一次风和燃料混合。一次风速过低,及时清除炉膛内污染物,防止空气流动不畅。控制煤粉细度,保证燃料在炉膛内充分燃烧。
    (3)加强燃料管理,确保入炉燃料连续、均匀、稳定。加强对给煤机和煤仓煤位监测、煤调湿检验,做好切换制煤机准备,保证炉膛内燃料充分,煤粉细度符合要求。
    (4)投油系统准确,助燃系统应急能力要好。定期检查助燃油系统运行状态。
    (5)掺烧低热值煤时机组运行稳定性和经济性。低热值煤主要问题是燃烧放热不足,燃料使用量大,燃烧时放出的灰分多。
    4 结语
    煤种变化带来的锅炉结渣,通过对新煤种煤质特性分析,锅炉运行进行适当调整、可将结渣损失降低,从而让机组稳定、经济地运行。
    可采取掺烧方式,也可考虑加入除渣剂、加强监控管理。
    鍋炉设计时须考虑锅炉对煤种适应力,加大锅炉适应煤种范围或提高锅炉本身改造力,使锅炉适应新煤种。

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