鍋爐配煤摻燒運行對機組運行影響研究

陳小東

摘 要：鍋爐配煤摻燒是影響發電成本的重要因素，會對整個機組的安全運行產生不小的影響。最近幾年，隨著我國電力系統不斷向前發展，發電機組日趨復雜化、龐大化，同時，隨著煤炭資源不斷減少，優質煤炭資源的供給量不足，為了保證鍋爐能夠正常運行，采用鍋爐配煤摻燒是解決煤炭資源供給不足的主要措施。本文主要以長焰煤為例，就鍋爐配煤摻燒運行對機組運行影響進行了詳細的分析，希望通過本次研究對同行有一定幫助。

關鍵詞：鍋爐配煤 摻燒運行 機組運行 影響

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2017）12-0-02

長焰煤是我國煤炭分類標準中，煤化程度最低的煙煤，其揮發分較高，燃燒時火焰較長，其原煤灰分平均在26.99%左右，基本以中灰為主，原煤全硫平均為0.46%，屬于低硫煤。在鍋爐運行過程中摻燒不同比例的長焰煤，會對鍋爐系統運行和正常生產經營帶來諸多不便。本次研究以600MW亞臨界空冷凝汽式機組為例，研究機組摻配不同比例的長焰煤對鍋爐燃燒、結渣、脫硫等問題的影響，并進行總結分析，希望通過本次分析為其他機組的高效安全運行提供一定幫助。

一、鍋爐運行情況

本次研究的機組配套鍋爐為東方鍋爐公司制造的亞臨界、自然循環、前后墻對沖燃燒、一次中間再熱、單爐膛平衡通風、固態排渣、尾部雙煙道、緊身封閉、全鋼構架的π型汽包爐，型號為DG2070/17.5-π4。制粉系統配置 6 臺 HP1103 型磨煤機，爐膛燃燒方式為正壓直吹前后墻對沖燃燒，共配有30只LNASB低NOx軸向旋流式煤粉燃燒器，分三層分別布置在鍋爐前后墻水冷壁上，每層各有 5 只 LNASB 燃燒器。鍋爐原來燃燒煤為大同混煤，實驗過程中大同混煤和長焰煤按照3：1/2：1和1：1的比例在爐前摻混。摻混前后大同混煤、長焰煤和混合煤的煤質分析如表1所示。從表中數據可以看出，大同混煤和長焰煤的基本特征差異性較小，其中長焰煤的含硫量略低于大混煤，其他指標基本保持在同一個水平內。

二、鍋爐摻燒長焰煤對機組運行影響

1.鍋爐摻燒長焰煤對爐膛溫度的影響分析

表2和表3數據是不同比例長焰煤和大同混煤混合摻燒后，燃燒器出口溫度和爐膛溫度的變化，通過分析表2數據可以發現，實驗環境下第一次風噴口溫度最低，在900度左右，剩余其他各層燃燒器出口溫度均保持在1050度以左右，和摻燒長焰煤相比，全部燃燒大同混煤的下一次風噴口溫度和中下一次風噴口溫度均處于最低水平。出現這種情況可能和全燃燒大同混煤熱量釋放比較分散有很大關系。通過分析表3數據可以發現，隨著燃燒器高度的增加，主燃燒器內爐膛溫度呈現先增加后下降的趨勢，爐膛內最低溫度為中1200度，最高溫度為1450度左右，隨著長焰煤摻入比例的增加，爐膛內溫度最高值呈現上升趨勢。詳細情況如表2、表3所示。

2.鍋爐摻燒長焰煤對爐渣結渣情況分析

灰質成分和熔化溫度是鍋爐結渣的主要原因，通常說來酸性氧化物能夠顯著提升灰分的熔點和年粘度，堿性氧化物在一定環境和條件下，能夠有效降低灰分熔點，使其變得更加稀薄，各個組分含量和比例情況都會對熔點產生影響。在灰質中酸性氧化物主要有氧化硅，氧化鋁和氧化鈦，這些物質的熔點十分高，其中灰質中硅鋁含量越高，鍋爐越不容易結渣。堿性氧化物主要氧化亞鐵、氧化鈣、氧化鎂、氧化鈉和氧化鉀等物質，這些成分在一定范圍內，煤種會呈現出較強的焦粘性，成分中鈉含量越多，鍋爐越容易結渣。摻燒不同比例的長焰煤，鍋爐水冷壁為發生嚴重的結渣現象，灰質中酸性氧化物的含量，尤其是硅鋁的含量要遠遠大于堿性氧化物的含量，這在很大程度減小長焰煤灰分對鍋爐結渣的影響。詳細情況見表4所示。

3.鍋爐摻燒長焰煤對脫硫系統運行的影響

通過對表5數據分析發現，隨著長焰煤摻燒比例的增加，二氧化硫的排放量呈現下降趨勢，之所以會出現這種情況可能是因為1：1比例的煤炭中含硫量較2：1配煤中含硫量有所提升，由于長焰煤含硫量較低，隨著長焰煤添加比例的增加，二氧化硫的排放量呈現下降趨勢，這樣能夠很好的環節脫硫系統的壓力。此外，在不同摻燒比例下，漿液和廢水中的氯氟離子的變化量不明顯，這說明摻燒長焰煤不會對漿液和廢水中氯氟離子產生影響作用。詳細情況如表5所示。

通過進一步研究發現，脫硫系統中漿液出現中毒現象，這可能和經過電除塵后微細顆粒粉塵不能被電除塵捕捉而進入到脫硫系統中，導致漿液中毒現象的發生。通過對表6數據分析發現，隨著長焰煤摻燒比例的增加，飛灰顆粒直徑有減小趨勢，微細粒所占比例增加。這說明有較多的粉塵出現逃逸，最終導致脫硫系統漿液中毒。詳細情況如表6所示。

三、鍋爐配煤摻燒的運行分析

1.鍋爐配煤摻燒對制粉影響

由于摻配煤種的不同，會使混合煤質發生變化，這對制粉系統、鍋爐壁溫、主汽壓力都有很大的影響。特別是在配煤不均的情況下煤量變化大，此時機組協調方式下運行，主汽壓力、溫度、壁溫等都會大幅擾動，直接影響機組的安全穩定運行。因此鍋爐運行時要注意加強對整個鍋爐燃燒系統的監視，當煤質發生變化時，防止燃燒惡化，及時根據氧量、溫度等參數進行調整，防止出現低壓、低溫或超壓的現象。機組負荷低時盡量減少摻燒或差煤側維持最低給煤量運行，火檢差、燃燒擾動大時應拉等離子穩燃保證機組安全運行。

四、結論

本次研究的長焰煤具有特殊的性質，通過實驗結果可以得知，摻燒長焰煤有利有弊。鍋爐燃燒區域結渣是因為一次和二次風沒有混合好，爐膛出口具備存在供氧不足中，導致了灰質熔點降低，出現結渣現象，所以摻燒長焰煤并不是導致爐膛結渣的原因。由于摻燒長焰煤導致灰分顆粒直徑呈現減小趨勢，進而不能有效的取出飛灰中的微細顆粒是，導致脫硫漿液出現中毒現象，但同同時摻燒長焰煤可以很好的改善經濟成本。在具體應用過程中，結合實際情況綜合應用，從而為電廠創造更多的經濟效益。

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