設備改造近幾年來,由于燃煤市場情況的變化,電廠燃煤質量出現持續下降,主要表現在發熱量、揮發分的下降和灰分的增加及燃燒特性的惡化。由于煤質變化偏離設計范疇要求,導致鍋爐燃燒不穩定,滅火事故時有發生,影響機組的安全穩定運行。為此,對鍋爐燃燒系統及輸煤系統進行改造,同時,加強管理,使鍋爐穩燃能力得到提高,在煤質下降,燃燒特性惡化的狀況下仍能維持鍋爐燃燒穩定。
??????? 一、設備情況
??????? 湖南某廠1號爐是哈鍋生產的HG-670/13.82-WM10型鍋爐,為超高壓、中間再熱、自然循環、固態排渣煤粉爐,單爐膛、負壓燃燒、∏型布置。爐膛四角切向布置四層16個煤粉燃燒器及中、下二層點火及低負荷助燃用油槍8支。本鍋爐采用兩套結構相同的中間儲倉式低速鋼球滾筒式磨煤機制粉系統。干燥劑由熱風和再循環風組成,熱風來自空氣預熱器出口,流經熱風門、磨煤機入口隔絕門進入磨煤機,再循環風來自排粉機出口,流經再循環風門進入磨煤機。
??????? 二、燃用煤質及運行狀況
??????? (一)燃用煤質
??????? 鍋爐設計煤種為40%大同煙煤和60%無煙煤與貧煤的混合煤種,發熱量20990KJ/kg。校核煤種I是30%大同煙煤和70%無煙煤與貧煤的混合煤種,校核煤種II70%大同煙煤和30%無煙煤與貧煤的混合煤種。設計煤種與校核煤種的煤質分析結果見表1:
??????? (二)運行狀況
??????? 按發電煤耗370g/kWh計算,平均每天滿負荷要消耗原煤8080.8t,耗用煤量之大,對煤的質量與管理要求也就更大,而2005年來,燃煤質量的下降,與運行煤質不相吻合,發生偏離較大。眾所周知,鍋爐是按一定煤種設計的,鍋爐工作的規律之一是,對于燃料的適應范圍有一定限制,若其燃煤質偏離設計煤種,就會導致鍋爐的經濟性,安全性降低,嚴重時發生鍋爐滅火而導致機組跳閘,引發設備故障以及輸煤系統設備的損壞率提高。2005年、2006年、2007年、2008年,由于煤質差燃燒不穩引起的機組跳閘事故次數分別是6次、7次、5次、5次。
??????? 三、煤質下降對鍋爐和輸煤系統的影響
??????? (一)燃煤發熱量下降造成鍋爐受熱面超溫,影響發電量
??????? 因燃煤發熱量下降,著火延遲,火焰中心上移,致使爐膛出口溫度升高,對流傳熱份額提高,導致過熱蒸汽超溫,管壁過熱爆管和磨損爆漏停機。該廠1#爐,因2007年上半年煤質下降到18100kJ/kg,而設計煤發熱量為20990kJ/kg,因此導致過熱器超溫磨損爆管停爐,少發電1.2億千瓦時。
??????? (二)灰分增加對鍋爐受熱面積灰和磨損愈嚴重
??????? 眾所周知,受熱面的飛灰磨損速度與煙氣速度的三次方成正比,與飛灰濃度大小成正比,如煙速快1倍則磨損加快7倍。而混煤不堅硬,其維氏硬度為10～70,對維氏硬度200的鋼管不會構成嚴重磨損。但是燃煤參與燃燒后形成灰份、其灰份中的SiO2硬度高達500以上,會對鋼管造成劇烈磨損。含灰量高,飛灰濃度就更高,更加劇了受熱面磨損,因而使尾部受熱面如省煤器、再熱器嚴重磨損、泄漏,導致停爐。并引起空氣預熱器磨損泄漏,煙風短路,燃燒工況難以形成。引風機、排粉機等含塵風機因灰量增加,葉輪磨損失去動平衡,使風機劇振甚至引起“飛車”停爐。若灰分的溫度t2小于1350℃時,就有可能造成受熱面結焦和積灰會影響傳熱,使排煙溫度升高,爐膛結焦,妨礙鍋爐連續安全經濟運行。同時,環境污染增加。
??????? (三)燃煤中的水分是惰性物質,水分的增加,會使燃燒溫度下降
??????? 資料表明,水分對燃燒溫度的影響比灰分還大,爐膛燃燒溫度的降低,不但會使燃燒不穩定,而且還影響煤的燃燼度,從而影響鍋爐的安全運行和經濟性。水分增加還會使鍋爐的煙氣量增加,不但增加了排煙的熱損失,而增加了引風機的耗電量。
??????? (四)煤的揮發分含量是評定其燃燒性能的首要指標
??????? 不同煤種,揮發分含量也不同。隨著煤質揮發分含量的減少,煤粉的著火溫度顯著增加。有資料認為:高揮發分煤粉的著火溫度約在800℃左右,低揮發分煤粉的著火溫度可高達1100℃。對Vr小于5%的煤種可達500℃;Vr等于15%～30%的煤種大致在270℃～300℃之間;Vr等于40%長焰煤,約為210℃左右;揮發分在其余范圍內的煤種,其溫度水平也相應地介于上述各間隔溫度之內。從而可看出揮發分含量對燃燒穩定性以及制粉、輸煤系統運行安全性的影響。