煤質(zhì)變化對超超臨界機組鍋爐運行的影響

王焱 胡偉釗

【摘 ?要】隨著我國科學技術(shù)的而不斷進步與發(fā)展，對電廠的煤炭供應(yīng)質(zhì)量也有了很高的要求。而且近些年來我國電廠的煤炭供給也變得越來越緊張，促使發(fā)電企業(yè)的供煤種類也逐漸多元化。但是在此過程中也出現(xiàn)了鍋爐燃燒困難、街角結(jié)渣嚴重等問題，如果情況太嚴重的話還會對超超臨界機組鍋爐的運行造成很大的影響。基于此，本文首先重點闡述一下煤質(zhì)變化對超超臨界機組鍋爐運行的影響，隨后給出相應(yīng)的解決策略，從而保障超超臨界機組鍋爐能夠安全穩(wěn)定的運行。以此僅供相關(guān)人士進行交流與參考。

【關(guān)鍵詞】煤質(zhì)變化;超臨界機組;鍋爐運行;影響

引言

近年來，隨著可持續(xù)發(fā)展政策的不斷落實，用于發(fā)電廠鍋爐的煤質(zhì)種類也在不斷變化。當燃用設(shè)計煤質(zhì)的鍋爐改燃成另一種煤質(zhì)時，超超臨界機組鍋爐的運行情況就會發(fā)生改變，從而給機組的運行帶來了嚴重的安全隱患。自從2013年以來，當煤質(zhì)變化時，入爐煤的分析基灰分含量增加了40%。

一、煤質(zhì)變化對超超臨界機組鍋爐運行的影響

隨著人民對電力需求的不斷上升，發(fā)電廠對煤炭的需求量也越來越多，使得部分煤質(zhì)嚴重偏離最初設(shè)計的質(zhì)量，這種煤質(zhì)偏差的變化對超超臨界機組鍋爐造成了很大的影響，其中包括對鍋爐燃燒的影響、對鍋爐制粉系統(tǒng)的影響以及對鍋爐受熱面的影響（見圖一）。

（一）對鍋爐燃燒的影響

如果煤質(zhì)變化程度太大，在鍋爐燃燒過程中會直接導致鍋爐燃燒波動，從而造成鍋爐受熱面及主汽溫度過高的情況，更嚴重的話會直接造成鍋爐熄火。

1.受熱面和主蒸汽溫度過高

煤質(zhì)惡化以來，在主蒸汽溫度基本不變的情況下，超超臨界直流鍋爐瞬時煤量難以穩(wěn)定，增加蒸汽參數(shù)調(diào)整難度。受熱面（特別是前后受熱面）壁溫升高。分析了產(chǎn)生上述問題的原因：（1）煤質(zhì)惡化、煤粉燃燒時間延長、火焰中心上移、爐膛出口溫升、前后屏過熱器和高溫過熱器管壁溫升，以及主蒸汽的溫升。（2）隨著煤灰分的增加，煙氣密度增大，煙氣對流換熱能力增強，使煙氣溫度較高區(qū)域前后屏及高溫過熱器的吸熱能力增大，導致管壁和主蒸汽溫度過高。

2.燃煤含灰量的增加和高溫積灰面積的增加，加劇了對流過熱器的熱偏差，部分高溫過熱器的介質(zhì)溫度偏高嚴重，導致爐外出口管蠕脹過大。

3.燃燒不穩(wěn)定與經(jīng)濟指標惡化

由于煤質(zhì)惡化，燃燒不穩(wěn)定現(xiàn)象時有發(fā)生。在煤質(zhì)嚴重惡化的情況下，50%以上的額定負荷仍需用等離子穩(wěn)燃。由于我廠采取了相應(yīng)的措施，在煤質(zhì)持續(xù)惡化的情況下，煤質(zhì)惡化對我廠的經(jīng)濟指標有影響，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：（1）燃料消耗增加;（2）粉體及粉體系統(tǒng)電耗增加;（3）粉煤灰和大渣含碳量增加;（4）尾部受熱面磨損，增加抗磨成本。

（二）對鍋爐制粉系統(tǒng)的影響

1.降低粉體系統(tǒng)產(chǎn)量，增加磨輥消耗

除煤質(zhì)惡化外，煤中往往含有大量的煤矸石，煤的可磨性系數(shù)降低，制粉困難。設(shè)計一個5用1備滿負荷制粉系統(tǒng)，有時5磨運行，鍋爐負荷只能達到70%～80%額定負荷。

2.磨煤機堵塞現(xiàn)象

由于煤質(zhì)差且煤質(zhì)不穩(wěn)定，導致煤量與一次風溫度和風量匹配度吻合度較差，易引起磨煤機堵塞，嚴重時影響鍋爐運行。2014年初，由于煤炭市場的變化，人爐煤的煤質(zhì)變差，造成粉體對磨煤機的堵塞，嚴重威脅鍋爐的安全運行。由于鍋爐制粉系統(tǒng)出力不能滿足燃燒需要，鍋爐只能在70%額定出力下運行。由于燃燒不穩(wěn)定，自動控制系統(tǒng)不能完全投入。

（三）對鍋爐受熱面的影響

隨著煤中灰分含量的增加，煙氣中飛灰濃度增加，從而使受熱面磨損成比例增加。在許多材料中，粉煤灰對受熱面磨損有比較詳細的論述，但實際用煤與設(shè)計用煤嚴重偏離，當煤的灰分過高時，會發(fā)生特種設(shè)備損壞。隨著煤灰分的增加，煙氣中飛灰濃度增加，煙氣流速也隨之增加。金屬在受熱面上的磨損量與煙氣中灰分顆粒的速度和煙氣灰分含量有以下關(guān)系：T=KVL，由該式子明顯可以看出金屬在受熱面上的磨損量與煙氣中灰分顆粒的速度的三次方成正比，所以會導致磨損加劇。

二、減少煤質(zhì)變化對鍋爐影響的策略（見圖二）

（一）建立預警機制

從2014開始，不僅煤炭質(zhì)量惡化，而且由于煤炭資源緊張供應(yīng)緊張，往往存在“緊急”給煤的現(xiàn)象，煤廠通過取料機的輸送帶直接輸送到原煤倉，嚴重影響鍋爐的安全運行。因此，鍋爐主輔應(yīng)根據(jù)煤粉機的低熱值轉(zhuǎn)速、負荷、燃燒條件的調(diào)整，穩(wěn)定鍋爐燃燒。專職化學人員應(yīng)該在規(guī)定時間內(nèi)給出更準確的分析結(jié)果，并根據(jù)煤炭工業(yè)成分值分析，及時反饋給鍋爐長值班員、鍋爐長值班員，確定煤的燃燒特性。

（二）初步制定配煤方案

電廠配煤是指根據(jù)爐前確定的原則，按一定比例將不同種類的煤混合成符合鍋爐運行具體要求的混合煤。目前，國內(nèi)外已有多家電廠在混煤燃燒方面通過不斷的探索和試驗取得了成功。結(jié)果表明，合理科學的配煤可以避免實際煤種與設(shè)計煤種的差異，保證爐煤煤質(zhì)的穩(wěn)定，降低燃料成本。

（三）適當降低煤粉細度

煤粉越細，單位質(zhì)量的煤粉表面越大，燃燒效率越高。燃燒試驗表明，煤粉細度由設(shè)計值18%～22%下降到14%～18%，在一定程度上改善了燃燒條件。同時也要保持合理的配風和穩(wěn)定的燃燒狀態(tài)。

三、結(jié)束語

總而言之，隨著我國用電量的不斷提高，我國電廠的煤炭供給也變得越來越緊張，促使發(fā)電企業(yè)的供煤種類也逐漸多元化。但是在此過程中也出現(xiàn)了鍋爐燃燒困難、街角結(jié)渣嚴重等問題，給超超臨界機組鍋爐的運行造成很大的影響。本文首先重點闡述了對超超臨界機組的影響，其次給出了相應(yīng)的解決策略，從而保障發(fā)電廠鍋爐的穩(wěn)定運行。

參考文獻：

[1]于婷俐，李偉偉，張立棟.600MW超臨界鍋爐煤質(zhì)變化對鍋爐效率的影響[J].應(yīng)用能源技術(shù)，2019（2）.

[2]夏廣勝.煤質(zhì)變化對鍋爐燃燒的影響及應(yīng)對措施分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（10）：133-134.

[3]李陽.試析煤質(zhì)變化對火電廠運行經(jīng)濟性的影響[J].機電信息，2017（27）：131-131.

（作者單位：陜西商洛發(fā)電有限公司）