煤種變化對鍋爐結(jié)渣的影響分析研究

梁海泉 劉建江 佐雙吉

摘 要：煤質(zhì)特性變化是影響鍋爐結(jié)渣的主要原因。通過對鍋爐結(jié)渣的影響因素：煤灰熔融特性和低位發(fā)熱量的分析及鍋爐運(yùn)行參數(shù)制粉系統(tǒng)、爐膛溫度和風(fēng)煤配比不當(dāng)?shù)姆治觯岢隽水?dāng)煤種改變時預(yù)防結(jié)渣的措施：運(yùn)行負(fù)荷低，摻燒比例高，運(yùn)行負(fù)荷高，摻燒比例低，相應(yīng)調(diào)整機(jī)組運(yùn)行參數(shù)；提高鍋爐對煤種的適應(yīng)范圍；提高鍋爐本身改造力；進(jìn)而提高機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：煤種變化 鍋爐 結(jié)渣 煤質(zhì)特性

中圖分類號：TK227.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）12（c）-0042-02

Abstract： Coal type changes bring variation of coal properties， variation of coal properties is main factor of coal slagging. Effect analyses of boiler slagging on ash melting characteristic， low heat value， Coal Pulverizing System， furnace chamber temperature and mismatch air-coal ratio. When coal type changes， some preventive action is proposed that high mixing ratio when low load and low mixing ratio when high load， adjusting the operating parameters， improve the adaptability of boiler to coal type， improve capable of boiler remake then operation stability of the unit is improved.

Key Words： Coal type change； Boiler； Slagging； Coal properties

火力發(fā)電動力源以煤為主，鍋爐在運(yùn)行過程中，煤種改變是不可避免的。煤種變化對燃燒過程的影響，尤其是鍋爐結(jié)渣的危害不容忽視。鍋爐結(jié)渣過程涉及燃料燃燒、雜質(zhì)燃燒、熱量輸送、煤質(zhì)潛在結(jié)渣傾向、燃料顆粒在爐膛內(nèi)運(yùn)動及煤灰與燃燒器間附著力因素[1-5]。

鍋爐結(jié)渣對火力發(fā)電影響至關(guān)重要，煤種變化引起鍋爐結(jié)渣主要受煤質(zhì)特性、鍋爐運(yùn)行參數(shù)兩個方面的影響。

1 影響結(jié)渣因素

煤種變化即煤質(zhì)特性變化，是影響結(jié)渣的關(guān)鍵；鍋爐運(yùn)行參數(shù)變化對結(jié)渣亦有影響。

1.1 煤質(zhì)特性

煤質(zhì)特性是結(jié)渣與否和結(jié)渣程度的影響因素。爐膛溫度高于煤質(zhì)熔融溫度時，易結(jié)渣，反之結(jié)渣減小。灰分中酸性氧化物和堿性氧化物影響熔融溫度，依據(jù)兩種氧化物權(quán)重，可測算煤種熔融溫度，從而得出燃料結(jié)渣程度。

煤種低位發(fā)熱量不足時，提高爐膛內(nèi)灰分，進(jìn)而為爐膛結(jié)渣提供條件。

1.2 運(yùn)行系統(tǒng)影響

1.2.1 制粉系統(tǒng)影響

煤粉濃度高，爐膛內(nèi)燃燒劇烈，火焰強(qiáng)度大，煤粉顆粒劇烈運(yùn)動，一旦靠近爐墻，爐墻四周就會出現(xiàn)還原性氣體，導(dǎo)致在爐墻上結(jié)渣。煤粉細(xì)度小，著火溫度降低，易在噴口處結(jié)渣；煤粉細(xì)度大，著火溫度升高，燃料燃燒位置偏上，爐膛出口處易結(jié)渣。

1.2.2 爐膛內(nèi)溫度

爐膛溫度不穩(wěn)定，火焰中心位置有偏差，爐膛內(nèi)負(fù)荷分布不均勻，某一區(qū)域溫度過高超過普通燃料熔融溫度，易結(jié)渣。

1.2.3 風(fēng)煤配比不當(dāng)

燃料燃燒時，進(jìn)風(fēng)量不夠，燃燒過程將產(chǎn)生較多還原氣體，煤質(zhì)熔融溫度下降，增加爐膛結(jié)渣量；高負(fù)荷運(yùn)行時，二次風(fēng)壓提高，結(jié)渣、積渣嚴(yán)重；進(jìn)低風(fēng)量時，不足，產(chǎn)生還原性氣體，降低燃料熔點(diǎn)，引發(fā)結(jié)渣、積渣；另外，煤粉不充分燃燒，燃料浪費(fèi)、飛灰增加，結(jié)渣亦能加重。

1.2.4 吹灰設(shè)備工作狀態(tài)

鍋爐運(yùn)行不穩(wěn)，各段煙溫升高，鍋爐受熱面有結(jié)渣傾向，吹灰系統(tǒng)及時對結(jié)渣位置進(jìn)行吹掃作業(yè)。機(jī)組故障時，需關(guān)閉水吹灰程序，易導(dǎo)致鍋爐結(jié)渣。

1.2.5 一次風(fēng)壓力和磨煤機(jī)出口溫度影響

煤質(zhì)相同時，一次風(fēng)壓降低，磨煤機(jī)出口溫度升高，著火點(diǎn)靠近燃燒器噴口，其周邊溫度上升，故燃燒器噴口結(jié)渣較嚴(yán)重。

2 煤種變化對結(jié)渣影響

2.1 煤質(zhì)影響

2.1.1 煤灰熔融特性的影響

煤種變化，煤質(zhì)特性亦相應(yīng)改變，灰份熔融特性中軟化溫度亦發(fā)生變化，從而影響鍋爐結(jié)渣。若煤種的堿酸比增加，煤種結(jié)渣可能性就會增加。同時還要考慮新煤種對硅鋁比影響。總之煤種改變，煤灰成分該改變影響鍋爐結(jié)渣。

2.1.2 低位發(fā)熱量的影響

煤熱值低時，灰分含量增多，爐膛內(nèi)污染物和燃燒時飛灰含量增加，結(jié)渣增加；煤熱值高時，爐膛內(nèi)燃燒劇烈，爐膛溫度超過燃料熔融溫度，使?fàn)t膛結(jié)渣。

2.2 運(yùn)行影響

2.2.1 制粉系統(tǒng)受影響

煤種改變，制粉系統(tǒng)需調(diào)整。若新煤種煤質(zhì)比設(shè)計煤種低，可磨性下降，影響煤粉細(xì)度，從而加大結(jié)渣可能性。

2.2.2 爐膛溫度的影響

煤質(zhì)改變使煤灰易達(dá)到熔融狀態(tài)，為減小結(jié)渣可能性，燃燒器溫度要減小以適應(yīng)新煤種，但溫度過低，爐膛出力又不夠。

2.2.3 風(fēng)煤配比不當(dāng)

煤種變化，需氧量亦變化，風(fēng)量調(diào)整，以滿足新煤種需要，否則，結(jié)渣幾率增大。

3 解決和預(yù)防結(jié)渣措施

3.1 摻燒

根據(jù)設(shè)計煤種配置新的煤種進(jìn)行混燒，從而減少煤種差異帶來的危害。

不同運(yùn)行負(fù)荷下煤種摻燒比例，如表1所示。

從表1中可看出，機(jī)組負(fù)荷低時，摻燒比例較高；機(jī)組負(fù)荷高時，摻燒比例較低。

機(jī)組負(fù)荷低時，各機(jī)組配置能應(yīng)對劣質(zhì)煤，摻燒比例較高；機(jī)組負(fù)荷高時，需使用煤質(zhì)好、熱值高的煤種，減少劣質(zhì)煤的使用比例，摻燒比例較低。

表1中的摻燒率，是機(jī)組對應(yīng)負(fù)荷下?lián)綗实淖畲笾担韵聝煞N情況，需調(diào)整機(jī)組運(yùn)行方式。

（1）燃料熱值變化。

高熱值燃料用來保證爐膛的穩(wěn)定燃燒，每批次高熱值燃料本身熱值波動過大時，會影響爐膛內(nèi)的火焰燃燒強(qiáng)度，甚至增加結(jié)渣量。機(jī)組根據(jù)熱值變化，要對機(jī)組做出相應(yīng)的調(diào)整。

（2）脫硫系統(tǒng)。

燃料摻燒過程有一定比例高硫煤。若脫硫系統(tǒng)出現(xiàn)運(yùn)行故障，不能將燃料內(nèi)有害物質(zhì)去除，也不能檢測燃料煤質(zhì)特性，應(yīng)重新考量混煤摻燒比例，適當(dāng)減少或不用高硫煤。

3.2 運(yùn)行措施

（1）保證煤粉噴嘴角度正常、吹風(fēng)系統(tǒng)工作狀態(tài)良好。一次風(fēng)系統(tǒng)是否運(yùn)行穩(wěn)定，影響煤粉在爐膛內(nèi)的運(yùn)動軌跡；二次風(fēng)系統(tǒng)是否運(yùn)行穩(wěn)定，影響爐膛內(nèi)空氣量，進(jìn)而影響到燃料燃燒。需實時監(jiān)控燃燒數(shù)據(jù)，適時調(diào)節(jié)吹風(fēng)系統(tǒng)，保證爐膛內(nèi)空氣充足。

（2）為保證著火正常，控制一次風(fēng)和燃料混合。一次風(fēng)速過低，及時清除爐膛內(nèi)污染物，防止空氣流動不暢。控制煤粉細(xì)度，保證燃料在爐膛內(nèi)充分燃燒。

（3）加強(qiáng)燃料管理，確保入爐燃料連續(xù)、均勻、穩(wěn)定。加強(qiáng)對給煤機(jī)和煤倉煤位監(jiān)測、煤調(diào)濕檢驗，做好切換制煤機(jī)準(zhǔn)備，保證爐膛內(nèi)燃料充分，煤粉細(xì)度符合要求。

（4）投油系統(tǒng)準(zhǔn)確，助燃系統(tǒng)應(yīng)急能力要好。定期檢查助燃油系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。

（5）摻燒低熱值煤時機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。低熱值煤主要問題是燃燒放熱不足，燃料使用量大，燃燒時放出的灰分多。

4 結(jié)語

煤種變化帶來的鍋爐結(jié)渣，通過對新煤種煤質(zhì)特性分析，鍋爐運(yùn)行進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整、可將結(jié)渣損失降低，從而讓機(jī)組穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。

可采取摻燒方式，也可考慮加入除渣劑、加強(qiáng)監(jiān)控管理。

鍋爐設(shè)計時須考慮鍋爐對煤種適應(yīng)力，加大鍋爐適應(yīng)煤種范圍或提高鍋爐本身改造力，使鍋爐適應(yīng)新煤種。

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