設(shè)備改造近幾年來,由于燃煤市場情況的變化,電廠燃煤質(zhì)量出現(xiàn)持續(xù)下降,主要表現(xiàn)在發(fā)熱量、揮發(fā)分的下降和灰分的增加及燃燒特性的惡化。由于煤質(zhì)變化偏離設(shè)計范疇要求,導(dǎo)致鍋爐燃燒不穩(wěn)定,滅火事故時有發(fā)生,影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。為此,對鍋爐燃燒系統(tǒng)及輸煤系統(tǒng)進(jìn)行改造,同時,加強(qiáng)管理,使鍋爐穩(wěn)燃能力得到提高,在煤質(zhì)下降,燃燒特性惡化的狀況下仍能維持鍋爐燃燒穩(wěn)定。
??????? 一、設(shè)備情況
??????? 湖南某廠1號爐是哈鍋生產(chǎn)的HG-670/13.82-WM10型鍋爐,為超高壓、中間再熱、自然循環(huán)、固態(tài)排渣煤粉爐,單爐膛、負(fù)壓燃燒、∏型布置。爐膛四角切向布置四層16個煤粉燃燒器及中、下二層點(diǎn)火及低負(fù)荷助燃用油槍8支。本鍋爐采用兩套結(jié)構(gòu)相同的中間儲倉式低速鋼球滾筒式磨煤機(jī)制粉系統(tǒng)。干燥劑由熱風(fēng)和再循環(huán)風(fēng)組成,熱風(fēng)來自空氣預(yù)熱器出口,流經(jīng)熱風(fēng)門、磨煤機(jī)入口隔絕門進(jìn)入磨煤機(jī),再循環(huán)風(fēng)來自排粉機(jī)出口,流經(jīng)再循環(huán)風(fēng)門進(jìn)入磨煤機(jī)。
??????? 二、燃用煤質(zhì)及運(yùn)行狀況
??????? (一)燃用煤質(zhì)
??????? 鍋爐設(shè)計煤種為40%大同煙煤和60%無煙煤與貧煤的混合煤種,發(fā)熱量20990KJ/kg。校核煤種I是30%大同煙煤和70%無煙煤與貧煤的混合煤種,校核煤種II70%大同煙煤和30%無煙煤與貧煤的混合煤種。設(shè)計煤種與校核煤種的煤質(zhì)分析結(jié)果見表1:
??????? (二)運(yùn)行狀況
??????? 按發(fā)電煤耗370g/kWh計算,平均每天滿負(fù)荷要消耗原煤8080.8t,耗用煤量之大,對煤的質(zhì)量與管理要求也就更大,而2005年來,燃煤質(zhì)量的下降,與運(yùn)行煤質(zhì)不相吻合,發(fā)生偏離較大。眾所周知,鍋爐是按一定煤種設(shè)計的,鍋爐工作的規(guī)律之一是,對于燃料的適應(yīng)范圍有一定限制,若其燃煤質(zhì)偏離設(shè)計煤種,就會導(dǎo)致鍋爐的經(jīng)濟(jì)性,安全性降低,嚴(yán)重時發(fā)生鍋爐滅火而導(dǎo)致機(jī)組跳閘,引發(fā)設(shè)備故障以及輸煤系統(tǒng)設(shè)備的損壞率提高。2005年、2006年、2007年、2008年,由于煤質(zhì)差燃燒不穩(wěn)引起的機(jī)組跳閘事故次數(shù)分別是6次、7次、5次、5次。
??????? 三、煤質(zhì)下降對鍋爐和輸煤系統(tǒng)的影響
??????? (一)燃煤發(fā)熱量下降造成鍋爐受熱面超溫,影響發(fā)電量
??????? 因燃煤發(fā)熱量下降,著火延遲,火焰中心上移,致使?fàn)t膛出口溫度升高,對流傳熱份額提高,導(dǎo)致過熱蒸汽超溫,管壁過熱爆管和磨損爆漏停機(jī)。該廠1#爐,因2007年上半年煤質(zhì)下降到18100kJ/kg,而設(shè)計煤發(fā)熱量為20990kJ/kg,因此導(dǎo)致過熱器超溫磨損爆管停爐,少發(fā)電1.2億千瓦時。
??????? (二)灰分增加對鍋爐受熱面積灰和磨損愈嚴(yán)重
??????? 眾所周知,受熱面的飛灰磨損速度與煙氣速度的三次方成正比,與飛灰濃度大小成正比,如煙速快1倍則磨損加快7倍。而混煤不堅硬,其維氏硬度為10～70,對維氏硬度200的鋼管不會構(gòu)成嚴(yán)重磨損。但是燃煤參與燃燒后形成灰份、其灰份中的SiO2硬度高達(dá)500以上,會對鋼管造成劇烈磨損。含灰量高,飛灰濃度就更高,更加劇了受熱面磨損,因而使尾部受熱面如省煤器、再熱器嚴(yán)重磨損、泄漏,導(dǎo)致停爐。并引起空氣預(yù)熱器磨損泄漏,煙風(fēng)短路,燃燒工況難以形成。引風(fēng)機(jī)、排粉機(jī)等含塵風(fēng)機(jī)因灰量增加,葉輪磨損失去動平衡,使風(fēng)機(jī)劇振甚至引起“飛車”停爐。若灰分的溫度t2小于1350℃時,就有可能造成受熱面結(jié)焦和積灰會影響傳熱,使排煙溫度升高,爐膛結(jié)焦,妨礙鍋爐連續(xù)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。同時,環(huán)境污染增加。
??????? (三)燃煤中的水分是惰性物質(zhì),水分的增加,會使燃燒溫度下降
??????? 資料表明,水分對燃燒溫度的影響比灰分還大,爐膛燃燒溫度的降低,不但會使燃燒不穩(wěn)定,而且還影響煤的燃燼度,從而影響鍋爐的安全運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)性。水分增加還會使鍋爐的煙氣量增加,不但增加了排煙的熱損失,而增加了引風(fēng)機(jī)的耗電量。
??????? (四)煤的揮發(fā)分含量是評定其燃燒性能的首要指標(biāo)
??????? 不同煤種,揮發(fā)分含量也不同。隨著煤質(zhì)揮發(fā)分含量的減少,煤粉的著火溫度顯著增加。有資料認(rèn)為:高揮發(fā)分煤粉的著火溫度約在800℃左右,低揮發(fā)分煤粉的著火溫度可高達(dá)1100℃。對Vr小于5%的煤種可達(dá)500℃;Vr等于15%～30%的煤種大致在270℃～300℃之間;Vr等于40%長焰煤,約為210℃左右;揮發(fā)分在其余范圍內(nèi)的煤種,其溫度水平也相應(yīng)地介于上述各間隔溫度之內(nèi)。從而可看出揮發(fā)分含量對燃燒穩(wěn)定性以及制粉、輸煤系統(tǒng)運(yùn)行安全性的影響。