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锅炉配煤掺烧运行对机组运行影响研究

陈小东
摘 要：锅炉配煤掺烧是影响发电成本的重要因素，会对整个机组的安全运行产生不小的影响。最近几年，随着我国电力系统不断向前发展，发电机组日趋复杂化、庞大化，同时，随着煤炭资源不断减少，优质煤炭资源的供给量不足，为了保证锅炉能够正常运行，采用锅炉配煤掺烧是解决煤炭资源供给不足的主要措施。本文主要以长焰煤为例，就锅炉配煤掺烧运行对机组运行影响进行了详细的分析，希望通过本次研究对同行有一定帮助。
关键词：锅炉配煤 掺烧运行 机组运行 影响
：TM621 ：A ：1003-9082（2017）12-0-02
长焰煤是我国煤炭分类标准中，煤化程度最低的烟煤，其挥发分较高，燃烧时火焰较长，其原煤灰分平均在26.99%左右，基本以中灰为主，原煤全硫平均为0.46%，属于低硫煤。在锅炉运行过程中掺烧不同比例的长焰煤，会对锅炉系统运行和正常生产经营带来诸多不便。本次研究以600MW亚临界空冷凝汽式机组为例，研究机组掺配不同比例的长焰煤对锅炉燃烧、结渣、脱硫等问题的影响，并进行总结分析，希望通过本次分析为其他机组的高效安全运行提供一定帮助。
一、锅炉运行情况
本次研究的机组配套锅炉为东方锅炉公司制造的亚临界、自然循环、前后墙对冲燃烧、一次中间再热、单炉膛平衡通风、固态排渣、尾部双烟道、紧身封闭、全钢构架的π型汽包炉，型号为DG2070/17.5-π4。制粉系统配置 6 台 HP1103 型磨煤机，炉膛燃烧方式为正压直吹前后墙对冲燃烧，共配有30只LNASB低NOx轴向旋流式煤粉燃烧器，分三层分别布置在锅炉前后墙水冷壁上，每层各有 5 只 LNASB 燃烧器。锅炉原来燃烧煤为大同混煤，实验过程中大同混煤和长焰煤按照3：1/2：1和1：1的比例在炉前掺混。掺混前后大同混煤、长焰煤和混合煤的煤质分析如表1所示。从表中数据可以看出，大同混煤和长焰煤的基本特征差异性较小，其中长焰煤的含硫量略低于大混煤，其他指标基本保持在同一个水平内。
二、锅炉掺烧长焰煤对机组运行影响
1.锅炉掺烧长焰煤对炉膛温度的影响分析
表2和表3数据是不同比例长焰煤和大同混煤混合掺烧后，燃烧器出口温度和炉膛温度的变化，通过分析表2数据可以发现，实验环境下第一次风喷口温度最低，在900度左右，剩余其他各层燃烧器出口温度均保持在1050度以左右，和掺烧长焰煤相比，全部燃烧大同混煤的下一次风喷口温度和中下一次风喷口温度均处于最低水平。出现这种情况可能和全燃烧大同混煤热量释放比较分散有很大关系。通过分析表3数据可以发现，随着燃烧器高度的增加，主燃烧器内炉膛温度呈现先增加后下降的趋势，炉膛内最低温度为中1200度，最高温度为1450度左右，随着长焰煤掺入比例的增加，炉膛内温度最高值呈现上升趋势。详细情况如表2、表3所示。
2.锅炉掺烧长焰煤对炉渣结渣情况分析
灰质成分和熔化温度是锅炉结渣的主要原因，通常说来酸性氧化物能够显著提升灰分的熔点和年粘度，碱性氧化物在一定环境和条件下，能够有效降低灰分熔点，使其变得更加稀薄，各个组分含量和比例情况都会对熔点产生影响。在灰质中酸性氧化物主要有氧化硅，氧化铝和氧化钛，这些物质的熔点十分高，其中灰质中硅铝含量越高，锅炉越不容易结渣。碱性氧化物主要氧化亚铁、氧化钙、氧化镁、氧化钠和氧化钾等物质，这些成分在一定范围内，煤种会呈现出较强的焦粘性，成分中钠含量越多，锅炉越容易结渣。掺烧不同比例的长焰煤，锅炉水冷壁为发生严重的结渣现象，灰质中酸性氧化物的含量，尤其是硅铝的含量要远远大于碱性氧化物的含量，这在很大程度减小长焰煤灰分对锅炉结渣的影响。详细情况见表4所示。
3.锅炉掺烧长焰煤对脱硫系统运行的影响
通过对表5数据分析发现，随着长焰煤掺烧比例的增加，二氧化硫的排放量呈现下降趋势，之所以会出现这种情况可能是因为1：1比例的煤炭中含硫量较2：1配煤中含硫量有所提升，由于长焰煤含硫量较低，随着长焰煤添加比例的增加，二氧化硫的排放量呈现下降趋势，这样能够很好的环节脱硫系统的压力。此外，在不同掺烧比例下，浆液和废水中的氯氟离子的变化量不明显，这说明掺烧长焰煤不会对浆液和废水中氯氟离子产生影响作用。详细情况如表5所示。
通过进一步研究发现，脱硫系统中浆液出现中毒现象，这可能和经过电除尘后微细颗粒粉尘不能被电除尘捕捉而进入到脱硫系统中，导致浆液中毒现象的发生。通过对表6数据分析发现，随着长焰煤掺烧比例的增加，飞灰颗粒直径有减小趋势，微细粒所占比例增加。这说明有较多的粉尘出现逃逸，最终导致脱硫系统浆液中毒。详细情况如表6所示。
三、锅炉配煤掺烧的运行分析
1.锅炉配煤掺烧对制粉影响
由于掺配煤种的不同，会使混合煤质发生变化，这对制粉系統、锅炉壁温、主汽压力都有很大的影响。特别是在配煤不均的情况下煤量变化大，此时机组协调方式下运行，主汽压力、温度、壁温等都会大幅扰动，直接影响机组的安全稳定运行。因此锅炉运行时要注意加强对整个锅炉燃烧系统的监视，当煤质发生变化时，防止燃烧恶化，及时根据氧量、温度等参数进行调整，防止出现低压、低温或超压的现象。机组负荷低时尽量减少掺烧或差煤侧维持最低给煤量运行，火检差、燃烧扰动大时应拉等离子稳燃保证机组安全运行。
四、结论
本次研究的长焰煤具有特殊的性质，通过实验结果可以得知，掺烧长焰煤有利有弊。锅炉燃烧区域结渣是因为一次和二次风没有混合好，炉膛出口具备存在供氧不足中，导致了灰质熔点降低，出现结渣现象，所以掺烧长焰煤并不是导致炉膛结渣的原因。由于掺烧长焰煤导致灰分颗粒直径呈现减小趋势，进而不能有效的取出飞灰中的微细颗粒是，导致脱硫浆液出现中毒现象，但同同时掺烧长焰煤可以很好的改善经济成本。在具体应用过程中，结合实际情况综合应用，从而为电厂创造更多的经济效益。
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