發電廠鍋爐燃燒劣質煤時節油的問題分析

劉友軍

（貴州金元發電運營有限公司發耳分公司生計部，貴州 水城 553017）

隨著全國煤炭市場改革和電力企業的迅猛發展,電煤緊缺日益加重,多年以來,入爐煤質嚴重劣化,入爐煤低位發熱量經常為3500～4000kcal/kg,固定碳小于40%,而灰分高達40%～60%,嚴重偏離設計煤種,鍋爐燃燒工況無法得到保證。因鍋爐啟停、燃燒不穩、缺陷處理等造成大量耗油,導致發電成本大幅度增加,如何降低鍋爐耗油已是目前急需解決的問題。本文結合實際運行經驗,總結分析了影響鍋爐耗油的主要原因,提出了2028t/h鍋爐節油的一些具體方法。

1 設備概況

該廠為上海鍋爐廠有限公司制造，型號SG-2028/17.5-M916，鍋爐為亞臨界壓力一次中間再熱控制循環汽包爐。采用中速磨冷一次風機正壓直吹式制粉系統，燃燒器采用四角布置切向燃燒方式。燃燒器共設置六層煤粉噴嘴，鍋爐配置6臺ZGM113N中速磨煤機，每臺磨的出口由四根煤粉管接至爐膛四角的同一層煤粉噴嘴。燃燒器的一、二次風噴嘴呈間隔排列，頂部設有2層OFA二次風。1號3號、2號4號角燃燒器中心線與前墻水冷壁中心線分別成45°角和37°角順時針旋轉，四角頂部各有三層反切20°的消旋風逆時針旋轉。連同煤粉噴嘴的周界風，每組燃燒器各有二次風擋板17組，均由電動執行器單獨操作。為滿足鍋爐汽溫調節的需要，燃燒器噴嘴采用擺動結構，除OFA2噴嘴由一臺氣動執行器驅動作上下單獨擺動外，其余噴嘴由內外連桿組成一個擺動系統，由另一臺氣動執行器集中帶動作上下擺動。在燃燒器二次風室中配置了三層共12支輕油槍，采用機械壓力霧化方式，燃油容量按24%MCR負荷設計。點火裝置采用高能電火花點火器。燃燒器采用水冷套結構。

設計煤種及校核煤種為貧瘦煤。設計煤種低位發熱量為5000kcal/kg,固定碳為56.60%,揮發分為14%,灰分為27.7%。

2 影響鍋爐耗油的原因

2.1 造成鍋爐耗油量大增的主要原因是煤質嚴重劣化。該廠自2009年1月以來,入爐煤平均灰分上升很多,導致鍋爐耗油大幅度增加。夜間調峰較深，最低不投油穩燃負荷達不到設計水平。點火助燃用油消耗大。

2.2 影響鍋爐耗油的另一個重要原因是運行人員的調整操作。在煤質一定的條件下,運行人員的調整操作水平對鍋爐耗油影響也很大。

2.3 設備運行可靠性。設備故障較高時,設備缺陷耗油占鍋爐月耗油的30%左右。

3 鍋爐節油具體方法

3.1 鍋爐啟、停節油

啟爐前及早投入蒸汽推動,將爐水加熱到飽和溫度。同時采用蒸汽推動還可使鍋爐各部受熱面均勻受熱,減小了因受熱不均或加熱速度過快產生的各金屬部件變形,特別是汽包等金屬壁較厚的地方,可有效地加快啟爐速度,縮短投油時間。鍋爐點火初期大量耗油也不適應節能環保的要求，要盡早斷油，采用少油點火燃燒器。

3.2 鍋爐助燃節油

隨著煤質的劣化和夜間深試調峰的需要,鍋爐助燃耗油占鍋爐耗油總量的70%左右,而影響鍋爐助燃耗油量大的主要原因在燃燒穩定性好壞。提高鍋爐燃燒穩定性主要有以下幾種方法。

3.2.1 運行調整方面

3.2.1.1 降低一次風速,控制爐內氧量，適當降低一次風速可使著火點提前,保證煤粉在噴燃器口處著火的連貫性。強化煤粉著火的一個主要方法是提高爐內溫度,控制爐內氧量在合適范圍內,可有效提高爐內溫度,特別低負荷時,如果氧量過大,爐內熱負荷下降,燃燒穩定性將下降。一般控制一次風速在25～30m/s,氧量控制在3%～5%。

3.2.1.2 合理進行一、二次風配比，進行一、二次風調整時要根據鍋爐的實際運行工況,合理調整。一次風量以滿足輸送煤粉和揮發分析出、著火為原則,二次風應滿足煤粉著火所需的氧,一、二次風混合應陸續進行,同時避免產生局部缺風現象。

3.2.1.3 保證合適的煤粉細度和均勻度，煤粉越細,著火越容易。這是因為在同樣的煤粉質量濃度下,煤粉越細,燃燒反應的表面積越大,而煤粉本身的熱阻卻減小。因而加熱時,細煤粉的溫升速度要比粗煤粉快,這樣就可以加快化學反應速度和更快地達到著火點。同時煤粉的均勻性指數對著火也有一定的影響,均勻性指數越小,粗煤粉越多,燃燒速度和燃燒程度相應就會降低。

3.2.1.4 減少對燃燒的擾動，影響燃燒穩定的因素很多，最重要的是解決給煤機斷煤問題。

3.2.2 設備改造方面

隨著煤質劣化,原設計噴燃器已不能滿足鍋爐穩定燃燒的需要,應及時采用較先進的高效穩燃的節油燃燒燃燒器。

該廠在小修中將原A、B層燃燒器更換為“節油點火燃燒器”。上、下二組3層一次風噴嘴的間距為1580mm，使燃燒器既有維持低負荷所必要的噴嘴熱功率，又可在低負荷時有3層火炬相互點燃支撐，為穩定著火和強化燃燒創造了有利條件。但是在適應目前劣質煤方面仍顯得不能滿足低于60%負荷需要。在濃淡燃燒基礎上，可將下層燃燒器改為在燃燒器內用小油槍直接點燃煤粉氣流的燃燒方式，即目前已廣泛使用的節油點火燃燒器，可提高鍋爐在低負荷時對劣質煤的適應能力，減少助燃油使用量。本鍋爐現在下層（A、B層）油槍每支為2200kg/h，將下層（A、B層）煤粉燃燒器改為節油點火燃燒器后，每支煤粉燃燒器使用的小油槍為2×80kg/h。此套系統在鍋爐啟動、停止以及低負荷穩燃方面替代原油槍絕大部分功能，實現以煤代油，達到節油目的。并在A層安裝一次風加熱裝置，盡快讓一次風溫達到磨機啟動條件，以達到提前投入磨機運行，實現以煤代油功能。

3.3 設備缺陷處理節油

運行人員應加強對各參數的控制和設備的檢查,及時發現各類設備缺陷,避免因發現不及時造成缺陷擴大。定期對二次風門進行校對,防止因二次風門失靈,影響鍋爐燃燒調整。機組需滑參數降壓處理缺陷時,運行人員應按檢修要求積極配合,創造條件,盡量縮短處理時間。加強設備檢修質量,保證設備可靠運行,減少設備故障率。

4 結束語

通過運行調整和設備改造,節油降耗,對保證設備安全運行、降低發電成本起了一定的作用。但鍋爐耗油量仍然較高,主要原因是入爐煤質影響,因此嚴格控制入爐煤質是降低鍋爐耗油的最根本方法。在保證入爐煤質的前提下,鍋爐運行調整和設備的改造是降低鍋爐耗油的有效手段。

[1]中國電機工程學會.低揮發份煤的燃燒與W型火焰鍋爐專題研討會論文集[C].2001.

[2]中國動力工程學會,火力發電技術手冊,第一卷鍋爐[M].北京:機械工業出版社,2000.