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电厂锅炉燃用高灰份煤种的研究

1、 燃用高灰份煤种对锅炉的影响。
1.1、安全方面影响

燃用灰份高、挥发份低的煤种，由于煤粉着火温度升高，着火点远离喷嘴，火焰中心上移，从而降低喷嘴出口的卷吸热，不利于煤粉着火；灰份增加会使加热灰份的热量增加，因而使得着火区域温度下降。实验证实，燃煤的理论燃烧温度越低〔即灰份和水分的含量越高〕，灰份增加引起的温度降低的幅度也越大。可见高灰份煤由于着火推迟，燃烧温度下降，燃烧的稳定性相对较差，燃烧调整不当，容易造成锅炉熄火。我厂#2锅炉在2004年2月因燃煤灰份高、煤质差熄火。

当煤种变化，煤粉变粗，着火推迟，火焰中心上移，过热器容易超温爆管。这种状况在大多数锅炉上都发生过。如2003年3月29日淮北电厂#2炉前屏过热器因超温爆管。保定热电厂#4、#6炉因超温爆管。

 过热器的磨损一般包括机械磨损和飞灰磨损。当燃煤含灰量过高时，一方面烟气中含灰量增加，对尾部受热面磨损加剧；另一方面尾部烟道内积灰增加，堵住了一部分烟气通道，形成烟气走廊，也加剧受热面的磨损。
1.2、经济方面影响

灰份增加会使煤粉的燃烬度变差，灰渣量的增加使灰渣的物理热损失成正比例增加，导致q4热损失增加，锅炉效率下降。

由于燃煤的灰份增加，燃煤的挥发份相对较低，不利于煤粉着火燃烧，高负荷时仍然出现燃烧不稳现象，需要投油助燃，燃油消耗显然增加。2002年淮北发电厂燃油消耗尾1060吨，2003年因煤质差全厂燃油消耗1837吨，多耗燃油777吨。

由于煤质差，制粉难，有时制粉系统出现不能制粉现象，制粉单耗显然上升，严重时影响机组负荷。2002年二期制粉单耗平均为23.09千瓦时/吨煤，2003年二期制粉单耗平均为25.49千瓦时/吨煤，制粉单耗上升2.4千瓦时/吨煤。
2、 燃用高灰份煤种的对策
2.1、煤粉燃烧器改造。燃烧器的性能对燃烧的可靠性、经济性有很大影响，通过燃烧器结构的改造，加强锅炉在低负荷下运行的煤种适应性。

90年代初清华大学研制的富集型燃烧器在我厂400T/H锅炉上投用能达到50%负荷不投油，稳燃效果较好。但由于它的喷口偏大，造成出口流速低，粗粉易被分开下落，造成大渣可燃物增加。有时大渣含炭量高达30%，影响锅炉运行的经济性。为了解决这个问题，清华大学研制了多重富集型燃烧器，它的喷口面积与原面积接近，具有很好的稳燃效果，在田加庵电厂400T/H锅炉上应用施行证实：在燃烟煤，乏气送粉的状况下，低负荷稳燃能力达40%，大渣含炭量在5%以下。建议淮北发电厂收资、调研，改换多重富集型燃烧器，通过燃烧器的换型提升机组运行的安全性、经济性。

关于煤粉炉而言一次风中的煤粉浓度直接影响着着火的稳定性，煤粉浓度在一定的范围内，高的煤粉浓度可以使单位体积燃烧释放热量的强度增大，单位容积内辐射粒子数量增加，风粉气流的黑度增加，有利于迅速汲取炉膛辐射热量，以利于着火；煤粉浓度的增大，使得煤中挥发份析出后其浓度增加，促进了可燃物质的着火。目前各种应用于现场的稳燃燃烧器都是以增浓原理制定的。从近几年国内研究人员对不同煤种实验的结果来看，无烟煤、贫煤等低挥发份煤种，煤粉浓度在一定的范围内煤粉着火的最低炉温随煤粉浓度的增加而降低。关于挥发份高的褐煤等煤种，煤粉浓度有一临界值，但随着煤质变差这一临界值会逐渐消失。总之，煤粉浓度的增加对高灰份低挥发份的劣质煤的着火是有利的；
同时煤粉浓度的增加又会造成一次风速的下降，易发生堵管，火咀出口风粉混合较差，卷吸无力，对着火不利。而较高的一次风速和一次风率对燃烧亦不利，因为一次风量大会增加所需着火热〔尤其是乏气送粉的锅炉〕。此时的原则是保证一次风速不堵管，提升二次风率，二次风用大些可以增加其穿透力，增加火焰刚性，扩大切圆直径，强化煤粉气流的后期扰动混合，改善炉内空气动力场，利于燃烧。由于煤质差着火迟是此时燃烧的特点，因此二次风的介入应稍滞后一次风，也就是一次风咀的上层二次风可适当增加比例，运行的一次风咀上的二次风与一次风必需有一定的间隔，假设无间隔可适当增大上上层二次风，目的是减少二次风对一次风的干扰，这就是分级送风方式的特点。关于均等配风方式的锅炉除了提升煤粉浓度、集中使用下中层火咀，在用风上力求达到分级送风的效果，适当减少夹心风周界风，从着火入手。

集中使用火咀是稳定燃烧的又一措施。司炉在调整燃烧时应打破传统的调整观念，认为给粉机转速上升较高是不安全的，总以增加给粉机的数量来控制给粉机的转速变化范围，平均转速有的不够额定转速的40%。而大多给粉机线性调节范围可达80%以上。所以不必担心来粉安全，〔现场可选择一台或几台给粉机通过单调提升给粉机转速，观察一次风速的变化，大致确定线性调节范围，可反复多做几次。〕因此，燃用劣质煤在满足负荷的要求下应尽量使用下、中排给粉机，这样可以降低火焰中心高度，增加煤粉在炉膛内的滞留时间，着火区域内煤粉浓度得到提升。
由于一次风管在布置上存在长短不一，弯头有多有少，甚至有爬坡或垂直管段，阻力不尽相同，直接影响一次风速和输粉能力，这就要求在运行调整上依据管道特性将同层的一次风速和煤粉浓度尽量调平。

炉膛内发生的一系列复杂的物理化学反应，其激烈的程度主要取决于反应物质的浓度、压力和温度；
温度是反应的结果；
反应物质的浓度我们已采用了上述增浓措施；
分子运动论认为，气体压力是气体分子撞击容器壁面的结果，压力愈高单位容积内分子数愈多。而我们大多数的炉子都为防止正压冒灰影响现场卫生采纳负压运行方式。各个厂对炉子的负压值规定不一，大多在-10 — -60Pa之间，也有更高的。只要炉膛不正压冒灰，稍提炉膛压力对燃烧安全是有利的。对延长燃料在炉膛内的滞留时间和减少漏风都有益处。目前大力研究正压燃烧技术就是通过提升炉膛压力来强化燃烧的。
  油枪采纳电磁阀控制
多数电厂的燃油系统较庞大，管道长，系统阻力大，油罐液位低于油枪高度，紧急用油时启动油泵油压建立较慢，起不到紧急备用的作用。因此油泵带压备用很有必要。在油泵打循环时必须保证回油畅通以免油泵过热发生火灾。回油门要有专人或指定岗位负责调整检查。关于老机组采纳油系统带压备用，必须将备用油枪的控制采纳电磁阀控制，只有这样才能保证紧急用油。
  定期执行吹灰
     由于煤种变化，煤粉变粗，着火推迟导致火焰中心上移，此时适当开大中上排二次风，使火焰中心下移；燃烧高灰份煤种时锅炉受热面容易积灰，形成烟气走廊，因此严格执行炉膛、预热器吹灰，减少受热面的磨损。
2.3强化煤种的混配掺烧管理，满足锅炉在低负荷下运行时对煤质的要求。
2.4强化对入炉煤的采样分析管理，强化锅炉运行与煤化验的联系，提前准确地将入炉煤样分析结果通知给锅炉运行人员，指导运行人员及时调整燃烧，避免锅炉熄火。
2.5增加风粉在线监测装置，锅炉四角的风粉均匀性是电厂锅炉保证优良燃烧、防止“四管〞爆漏，提升锅炉效率的重要因素。风粉在线监测包括煤粉浓度测量、一次风速测量、一次风管风温测量。运行人员通过对一次风速、温度和煤粉浓度的监测，能及时调整锅炉的最正确燃烧状况。