火力發(fā)電廠300MW貧煤無煙煤機組煙煤改造技術(shù)探討

摘 要：隨著煤炭資源的日益緊張，火力發(fā)電企業(yè)成本壓力越來越大。為增強鍋爐對不同煤種的適應(yīng)性，便于電廠尋找低價位煤種，降低發(fā)電成本，目前國內(nèi)電力企業(yè)紛紛進行鍋爐煤種擴展改造。文章主要對300MW貧煤無煙煤機組的煙煤改造技術(shù)進行簡單介紹，著重闡述進行煙煤改造后的鍋爐運行中存在的主要問題、分析及怎樣采取防范措施。

關(guān)鍵詞：鍋爐；煙煤改造；運行維護；措施

1 概述

火力發(fā)電廠300MW貧煤無煙煤機組燃用的煤種的揮發(fā)分一般在14%以下，攜帶煤粉進入爐膛的一次風(fēng)溫在300℃以上，針對煙煤揮發(fā)分高且析出溫度、著火溫度較低，易燃燒，制粉系統(tǒng)容易發(fā)生著火和爆炸的特性，傳統(tǒng)300MW燃煤機組主要進行以下改造。

1.1 增加爐煙系統(tǒng)

系統(tǒng)設(shè)置兩臺爐煙風(fēng)機，爐煙采用熱爐煙，熱爐煙抽取位置在省煤器出口過熱器側(cè)煙氣擋板下方，經(jīng)爐煙風(fēng)機提壓后進入磨煤機熱風(fēng)總管，為制粉系統(tǒng)提供干燥劑。由于爐煙氧量低，可以有效防止制粉系統(tǒng)自燃和爆炸。

1.2 制粉系統(tǒng)改造

制粉系統(tǒng)采用爐煙、熱風(fēng)混合干燥，以達到防止制粉系統(tǒng)爆炸目的，每套制粉系統(tǒng)增加乏氣轉(zhuǎn)移系統(tǒng)，原乏氣管上及乏氣轉(zhuǎn)移管上均設(shè)置兩只氣動截止門及一只電動調(diào)節(jié)門，制粉乏氣可通過乏氣轉(zhuǎn)移管送到一次風(fēng)箱，成為主要的煤粉輸送介質(zhì)。

1.3 送粉系統(tǒng)改造

改造后送粉系統(tǒng)是利用制粉乏氣通過乏氣轉(zhuǎn)移管送到一次風(fēng)箱，在一次風(fēng)箱與少量一次風(fēng)混合，做為主要的煤粉輸送介質(zhì)。為了保證燃燒器安全，防止煤粉氣流提前著火，必須降低熱風(fēng)溫度。方法是從兩側(cè)一次風(fēng)機出口各引入一路壓力冷風(fēng)，分別送至兩側(cè)一次風(fēng)主管道和一次風(fēng)箱，用以降低攜帶煤粉的一次風(fēng)溫度。冷風(fēng)量可調(diào)節(jié)，以達到調(diào)節(jié)一次風(fēng)溫度的目的。

1.4 其它

為了防止積粉自燃，爐管、噴燃器結(jié)焦和有效控制汽溫，增加36只爐膛短吹、4只屏過長吹；燃燒器最上方設(shè)置2層反切圓OA噴口（二次風(fēng)）和一層高速OFA（一次風(fēng)）形成爐內(nèi)空氣整體分級燃燒，2層燃盡風(fēng)噴口按反切圓方式吹入爐膛，調(diào)節(jié)燃盡風(fēng)對煙氣殘余旋轉(zhuǎn)的影響程度，減小爐膛出口兩側(cè)汽溫偏差；在前屏過熱器下方增加一層屏底風(fēng)，防止前屏結(jié)焦。由于鍋爐燃燒系統(tǒng)、風(fēng)煙系統(tǒng)、制粉系統(tǒng)等原有結(jié)構(gòu)沒改變，因此改造后的鍋爐仍適用貧煤無煙煤。

2 煙煤改造后出現(xiàn)的主要問題和采取的措施

2.1 制粉系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)積粉自燃、爆炸

煤粉堆積在某一死區(qū)里，與空氣長期接觸而氧化時，自身熱分解釋放出揮發(fā)分和熱量，使溫度升高，就會加劇煤粉的氧化。若散熱不良會加劇氧化，使溫度達到煤的著火點引起煤粉自燃。在制粉系統(tǒng)中，煤粉是由氣體輸送的，氣體和煤粉混合成云霧狀的混合物，當(dāng)在一定濃度下遇到火花就會造成煤粉爆炸。由于煙煤揮發(fā)份高且析出溫度較低，制粉系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)內(nèi)煤粉濃度分布區(qū)間較大，無法絕對避開爆炸極限區(qū)間，一旦煤粉積聚產(chǎn)生自燃極易造成爆炸。

2.1.1 原因分析

（1）制粉系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)存在死區(qū)，煤粉在這些部位積聚自燃。（2）制粉系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)不嚴密漏入空氣，使系統(tǒng)內(nèi)氧量升高。（3）煤粉在制粉和輸送過程中析出大量可燃性氣體，這些氣體極易引燃產(chǎn)生爆炸。（4）制粉系統(tǒng)、送粉系統(tǒng)發(fā)生異常時造成爆炸條件滿足產(chǎn)生爆炸，如原煤倉斷煤、磨煤機斷煤、磨煤機出口溫度高、一次風(fēng)箱溫度高、倒換乏氣時造成乏氣轉(zhuǎn)移管溫度高等情況爆炸風(fēng)險都較高。

2.1.2 采取措施

（1）清除制粉系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)死區(qū)，防止積粉。（2）保證制粉系統(tǒng)、送粉系統(tǒng)的嚴密性，嚴格控制入磨爐煙氧量。（3）嚴禁原煤倉斷煤，減少因設(shè)備故障造成的磨煤機斷煤情況。（4）嚴格控制一次風(fēng)箱溫度，及時清除系統(tǒng)內(nèi)死區(qū)和不流動的區(qū)域，一次風(fēng)箱溫度控制在220℃以下；磨煤機出口溫度，在熱風(fēng)爐煙混合氧量14%以下時，嚴禁超過120℃；在熱風(fēng)爐煙混合氧量高于16%時，嚴禁超過70℃。

2.2 噴燃器、管壁結(jié)焦

煤在燃燒時，其灰分熔融特性溫度用變形溫度t1、軟化溫度t2和熔化溫度t3數(shù)值表示。軟化溫度t2的高低是判斷煤灰是否容易結(jié)焦的主要指標。灰的成分不同，其熔點也不同。煤中的硫化鐵、氧化亞鐵、氧化鉀和氧化鈉含量大時，灰熔點低，就容易結(jié)焦；煤中的氧化硅、氧化鋁含量大時，灰熔點高，就不易結(jié)焦。煙煤灰熔點溫度普遍低于貧煤無煙煤，加之煙煤的揮發(fā)份高，煤粉著火提前且燃燒迅速，接近噴然器噴口，所以燃用煙煤結(jié)焦是不得不考慮的問題。

2.2.1 原因分析

（1）噴燃器口結(jié)渣。煙煤揮發(fā)分高，著火點低，粉管風(fēng)速低造成燃燒器噴口出現(xiàn)結(jié)焦，引起火焰的倒卷燒壞噴燃器噴口等。（2）受熱面結(jié)焦。煙煤灰熔融性溫度低，在爐膛熱負荷高的區(qū)域出現(xiàn)水冷壁結(jié)渣，造成爐內(nèi)吸熱減少，換熱效率下降。（3）受熱面積灰。煤粉燃燒時在受熱面上形成熔融軟化狀態(tài)的附著物，附著物牢固地黏附在過熱器、再熱器表面，使傳熱減少，蒸汽溫度與煙氣溫度特性改化。

2.2.2 采取措施

（1）定期檢查噴然器，發(fā)現(xiàn)結(jié)焦及時清理，避免大面積結(jié)焦。大小修期間全面檢查爐管，及時清除爐管積灰和結(jié)焦。（2）提高一次風(fēng)速，推遲煤粉著火時間。燃料投入要均勻，在負荷變化較大或煤種變化時，應(yīng)及時調(diào)燃料，調(diào)整給粉機轉(zhuǎn)速、風(fēng)量等保證煤粉氣流燃燒穩(wěn)定不偏斜。（3）加強爐膛和尾部受熱面吹灰，保證受熱面清潔。

2.3 過、再熱汽溫和爐管壁溫的控制

鍋爐改燒煙煤后，爐膛內(nèi)溫度場發(fā)生了改變，過再熱汽溫、壁溫變化幅度、速度變快，過再熱器減溫水用量增大，過再熱器汽溫變化特性發(fā)生改變。

2.3.1 原因分析

（1）煙煤的灰份小，熱量高，在機組升降負荷時，給煤量的微小改變，都會造成爐膛內(nèi)熱負荷的較大變化，從而影響過再熱汽溫的變化。（2）爐膛風(fēng)量過大，造成火焰中心偏高。（3）煙煤易結(jié)焦，造成管壁局部過熱而超溫。

2.3.2 采取措施

注意入爐煤質(zhì)變化，加強給粉機轉(zhuǎn)速、汽壓及汽溫、受熱面壁溫的監(jiān)控。改善爐膛的配風(fēng)方式，適當(dāng)開大上層二次風(fēng)、降低上層給粉機轉(zhuǎn)速甚至停用，降低火焰中心，合理設(shè)定鍋爐氧量目標值。燃燒煙煤時一般控制鍋爐氧量在2.5～3.5%之間。啟停制粉系統(tǒng)前后、制粉系統(tǒng)抽粉期間、大幅開關(guān)壓力冷風(fēng)門時，適時調(diào)整氧量控制器輸出，以彌補冷風(fēng)量變化對鍋爐氧量的影響。加強制粉系統(tǒng)運行參數(shù)監(jiān)控，防止堵塞三次風(fēng)大量帶粉導(dǎo)致超溫。定期爐膛吹灰，防止受熱面積灰、結(jié)焦，做好防結(jié)焦、及時除焦工作。

3 結(jié)束語

針對貧煤無煙煤鍋爐進行煙煤改造技術(shù)應(yīng)用的時間并不長，技術(shù)的成熟和完善仍需要運行人員在生產(chǎn)實踐中不斷摸索、總結(jié)。

參考文獻

[1]方文沐，杜惠敏，李天榮.燃料分析技術(shù)問答（第三版）[M].中國電力出版社，2005.

[2]譚建坤.電廠鍋爐過熱器超溫問題分析與對策[J].華中電力，2008.

[3]DL/T 5203-2005.火力發(fā)電廠煤和制粉系統(tǒng)防爆設(shè)計技術(shù)規(guī)程[S].

[4]成剛.發(fā)電廠集控運行（第三版）[M].中國電力出版社，2004.

作者簡介：劉亞軍（1978，11-），男，安徽合肥人，本科，助理工程師，研究方向：熱能動力。