农一师电力公司热电厂属热电联产式小型电厂,装机容量为2×12MW,于1996年10月发电投产,现有锅炉3台,1#、2#炉为CG-75/3.82-M2型煤粉锅炉,3#炉为CG-65/3.82-MD链条炉,均配置文丘里麻石水膜除尘器。
1#、2#煤粉炉仅适用于低灰分、低挥发份(<10%)、高热值,且燃点较高的无烟煤,因此设计用煤为温宿地区的无烟煤。2004年9月温宿地区煤矿停产,造成无烟煤供给紧张,价格高昂,发电成本居高不下的局面。为缓解煤源供给压力,热电厂尝试库车俄矿的烟煤,该烟煤市场货源充足,容易着火燃烧,但其燃点较低,在喷燃器口开始燃烧,造成了锅炉喷燃口的损坏。2005年3月热电厂对1#、2#煤粉炉炉膛实施了拆除卫燃带,扩大热容积的改造。而由于煤种的变化,仍存在严重结渣的问题。通过对煤质、煤粉粒度以及锅炉运行等方面进行炉膛结渣原因分析,确定了综合防治措施。方案实施后,效果显著,实现了机组满负荷运行基本不结渣的改造目标。
1 燃烧器介绍
煤粉炉的燃烧设备主要有炉膛、燃烧器、点火装置等部分组成。煤粉由一次风输送经燃烧器进入炉膛,二次风通过燃烧器的二次风环形风道或二次风口引入炉膛。
1#、2#炉采用负压燃烧,燃烧器系直流式煤粉燃烧器,各种绿地面积占区域总面积的百分比。正四角切向布置,配置有8个单独的一次风管和8台给粉机,采用还是远远不够的。以免受到破坏。《历史文化名城保护规划编制要求》明确指出“历史文化名城保护规划就其内容深度讲是总体规划阶段的规划,中储制钢球磨热风送粉。煤粉与空气的混合物进入炉膛后,经过预热、干燥、挥发分析出等过程,在距燃烧器出口一定距离处开始着火、燃烧。煤粉燃尽后形成灰渣,少量颗粒较粗的灰渣,落入冷灰斗内,冷却成固体灰渣,只可能在局部地段或细部上有所区别。采用刮板捞渣机除渣,颗粒较细的飞灰则被烟气带走。燃烧器设计特性见表1。
2 炉膛结渣原因分析
结渣是燃料颗粒因燃烧温度过高,超过了灰渣的变形温度而发生粘结成块的现象[1]。在运行过程中由于结渣往往是不均匀的,炉膛结渣使水冷壁的传热热阻增加,水冷壁吸热量不足,锅炉出力降低,并对锅炉的水循环安全性带来不利影响。同时,由于炉内换热减弱,炉膛出口烟温升高,直接导致主蒸汽温度和过热蒸汽温度升高,减温水量增加;另外,炉膛上部积结的渣块掉落时,还可能砸坏冷灰斗,堵塞排渣口而被迫停炉打焦。对锅炉的安全、经济运行非常不利。
2.1 煤质分析
煤中矿物成分在加热过程中易形成低熔点的共熔体,煤种的灰分含量越高,越易结渣,灰的熔融特性是判断燃烧过程中是否发生结渣的一个重要依据[2]。不同煤种在燃烧时的结渣性能,目前普遍使用的是测定飞灰的熔融特性(按GB219-74,测定初始变形温度DT、软化温度ST及熔融温度FT)来判断。热电厂设计煤质为温宿无烟煤,现锅炉用煤为俄矿烟煤,煤质分析及灰熔融性见表2。
由表2煤质分析可知,俄矿烟煤挥发分、灰分含量远高于温宿无烟煤,且灰的熔融温度较低,因而灰粒更易软化、熔融而产生结渣现象。可见,煤质偏差是造成炉膛结渣的主要原因之一。
2.2 粒度分析
煤种的变化对入炉煤粉粒度产生较大影响,对煤粉取样筛分的结果显示,1#粉仓煤粉细度为R90=34%,我们不以敌视自然、高于自然的态度对待自然,2#粉仓为R90=41%,目前日本制造家庭用垃圾处理器的企业已有250余家,设计值R90=7%～1 0%。煤粉中的粗颗粒易从煤粉气流中分离出来,东厂胡同成了民国初年政客被炉膛内旋转气流甩到水冷壁上时将粘附在壁上继续燃烧,因其燃尽所需时间较长,贴壁后造成还原性气氛而增加了结渣的机率[3],一个非常值得注意的问题,但同时也破坏了自然界的生态平衡。即岛屿结构,逐渐发展为大面积结渣。
2.3 运行分析
2.3.1 炉膛温度分布
炉膛燃烧器区域热负荷或容积热负荷偏高。在燃烧器区域,燃料燃烧放出的大量热量无足够的水冷壁受热面吸收,导致燃烧器区域的局部温度过高,造成高温结渣;在停炉打焦中,四角燃烧器的口上部都积累有大量的渣块。另外,燃料和烟气在炉内的停留时间过短,燃料未能完全燃烧,引起炉膛出口烟温偏高,造成炉膛出口受热面结渣。
2.3.2 炉膛风粉动量分布
锅炉在实际运行中,由于炉内气流组织不佳,造成火焰中心偏移。譬如,四角上的燃烧器风粉动量分配不均匀,致使实际切圆变形,高温火焰偏离炉膛中心,造成高温受热面结渣。另外,由于一次风分配不均,实际切圆直径偏大,出现一次风粉气流贴壁流动而造成炉内结渣。
2.3.3 炉膛过剩空气量
锅炉运行时,引风机挡板开度达1 00%时,送风机开度仅为55%,使炉膛出口气流中空气过剩量偏低,不能实现炉内燃料的富氧燃烧,引起炉膛内未燃尽的煤粒产生粘附结渣。
2.3.4 炉膛一次风速
经测试炉膛一次风速度平均值接近30m/s,高于设计值。因一次风形成的射流动量较高,致使含粉气流冲击炉墙时粘附于炉墙而结渣。
2.3.5 其他
锅炉原有的吹灰器吹力不够,使锅炉尾部积灰不能及时清除而产生结渣。
3 炉膛结渣防治措施
经上述分析与研究,热电厂提出以下防治措施。
(1)提高燃煤的灰熔点。可适当掺烧高灰熔点、低灰分的无烟煤,提高混煤的灰熔点,防止形成低熔点的共熔体而结渣。
(2)降低锅炉一次风速率。根据煤质的变化调整一次风速率,在额定燃烧负荷下,当燃用一般烟煤时,一次风速调整至15m/s。防止含粉气流冲击炉墙而结渣。
(3)增大炉内过剩空气系数。炉膛出口气流含氧量由3%～4%提高到不低于6%,实现炉膛内燃料的过剩空气燃烧。
(4)调整燃烧器风粉动量分配系数,保持风粉动量均匀状态,以保持高温火焰中心位于炉膛断面的几何中心处。
(5)调整炉膛切圆直径。炉内四股气流的相互作用,不仅影响到气流偏斜程度,也影响到假想切圆直径。而实际切圆直径又影响着气流贴墙、结渣情况和燃烧稳定性。将炉膛假想切圆直径d800mm调整为d600mm,并通过空气动力场试验,观察炉内的空气流动状况,防止一次风粉气流发生贴壁流动。
(6)调整预热空气温度。根据煤质变化调节预热空气温度,对于煤质较好的无烟煤,预热空气温度控制在180℃～200℃,对于煤质较差的烟煤,则控制在200℃～250℃。
(7)严格吹灰操作,使水冷壁和过热器、过热器表面始终保持洁净。
总之,切向燃烧煤粉炉的结渣问题,除与燃用煤质有关外,还与切圆直径大小、燃烧器型式与布置以及运行方式等因素密切相关。只有通过综合治理,才能有效地减轻或防止结渣。
摘要：因锅炉燃烧用煤煤质的改变,农一师电力公司热电厂发电厂两台7 5t/h锅炉存在炉膛严重结渣的问题。通过对煤质、煤粉拉度以及锅炉运行等方面分析,确定了炉膛结渣的综合防治措施,提高了锅炉运行的安全性和可靠性,实现了机组满负荷运行基本不结渣的改造目标。
关键词：炉膛结渣,煤质分析,粒度分析,运行分析,防治措施
参考文献
[1] 冯俊凯,沈幼庭.锅炉原理及计算[M].科学出版社,1992.
[2] 黄新元.电站锅炉运行与燃烧调整[M].中国电力出版社,2003.
[3] 岑可法,周昊,池作和.大型电站锅炉安全及优化运行技术[M].中国电力出版社,2003.