W火焰锅炉劣质煤掺烧优化调整分析.pdf
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1、第26卷 第5期2023年10月Vol.26 No.5Oct.2023山东电力高等专科学校学报Journal of Shandong Electric Power CollegeW火焰锅炉劣质煤掺烧优化调整分析魏志浩,李一可,赵旭,刘建航(国家能源菏泽发电有限公司,山东菏泽274032)摘要:火电厂锅炉运行时劣质煤掺烧会导致锅炉燃烧效率下降、设备可靠性变差等问题。对某发电厂300 MW亚临界W火焰锅炉掺烧劣质煤过程中存在的问题进行探究,提出优化调整措施,通过试验分析,证明了优化调整措施的有效性,保障了机组的安全可靠和效益稳定。关键词:W火焰锅炉;劣质煤掺烧;优化调整中图分类号:TM621文献标
2、志码:B文章编号:2096-9104(2023)05-0045-03Optimization and Adjustment Analysis of Co-combustion ofLow-volatile Coal in W-flame BoilersWEI Zhihao,LI Yike,ZHAO Xu,LIU Jianhang(National Energy Group Heze Power Generation Co.,Ltd.,Heze 274032,China)Abstract:The co-combustion of low-volatile coal during the oper
3、ation of thermal power plant boilers,resulting in reduced combustion efficiency and deteriorated equipment reliability.The issues encountered during the co-combustion of low-volatile coal ina 300 MW subcritical W-flame boiler in a power plant are studied.The optimization and adjustment measures are
4、put forward,and the effectiveness of the optimization and adjustment measures is proved through the test analysis,which ensures the safety,reliability and benefit stability of the unit.Keywords:W-flame boiler;co-combustion of low-volatile coal;optimization and adjustment0引言煤炭的质量直接关系到机组安全运行的可靠性、经济性,以
5、及用户对供电需求的满足性1。发电机组长时间使用水分高、灰分大、发热量低的劣质煤,会给发电机组的运行带来一定的安全隐患。因此,本文以300 MW燃煤锅炉为例,研究劣质煤掺烧情况,采取优化调整措施并进行试验分析,以保障发电机组运行的稳定性,提高发电厂的经济效益2。1锅炉基本概况某电厂3号锅炉为亚临界、中间一次再热、固态排渣、自然循环、平衡通风、W火焰燃煤锅炉,采用轻型敷管式炉墙、全悬吊钢结构型式。锅炉过热器由顶棚、包覆、低温、前屏、末级过热器组成,包括一级、屏式和末级三级结构,以及由炉膛、廊道顶棚、后烟井围墙形成的蒸汽冷却面3。锅炉由3台额定功率为1400 kW的双进双出磨煤机和12只油枪提供热能
6、。2015年 9月,对 3号锅炉进行了低氮改造。一方面,将3号锅炉的静态分离器更换为动态分离器,同时配备相应的密封、冷却风机,进行乏气风下移改造和拱下三次风改造。另一方面,对燃烧器进行改造,增设燃尽风,确保氮氧化物浓度值不超过100 mg/Nm3。通过降低氮氧化物浓度值,有效提高了3号锅炉的工作效率。2锅炉劣质煤掺烧存在的问题劣质煤具有热值低、挥发分低等特点,根据劣质收稿日期:2023-07-17基金项目:国家能源集团山东电力有限公司2022年度科技创新研究项目(项目编号:E656600005)作者简介:魏志浩(1993),男,本科,研究方向为火电机组运行与优化调整。编辑部收稿邮箱:45山东电
7、力高等专科学校学报第26卷 第5期Vol.26 No.5煤的实际燃烧情况对锅炉劣质煤掺烧存在的问题进行分析。1)劣质煤掺烧会导致煤粉着火时间和距离延长,火焰中心不稳定,火焰中心温度低,炉膛周围墙部温度偏差大,容易造成局部或者整个炉膛火焰丧失。2)电厂使用劣质煤掺烧时,由于劣质煤发热量低,带负荷能力较弱,可能无法满足调度下达的带负荷要求4。3)在同等负荷下,劣质煤燃烧时需要更多的煤粉才能维持当前负荷,容易引起一次风管堵塞,造成断煤、堵煤等现象。4)炉渣中有明显的碳颗粒,燃烧不充分。由于劣质煤灰分含量高、飞灰值偏大,火焰燃烧不稳定、不剧烈,易造成受热面及承压部件损坏,灰的温度升高会造成汽温升高,减
8、温水流量增大,严重时会发生超温现象。3锅炉劣质煤掺烧优化调整措施3.1调整风煤配比合适的风煤配比是优化煤粉燃烧的关键,有利于保持合理的氧量值和最佳空气系数。加强燃烧时,先增加风量再增加煤量,减弱燃烧时反之。3号锅炉的氧量值维持在 2.7%3.7%,氧量计配置在空气预热器入口前,炉膛燃烧的氧量与炉膛、烟道漏风关系密切。通过研究分析,受二次风量的限制和磨煤机出力的影响,3号锅炉的A、B两侧氧量偏差较大。因此,调整A、B两侧的风量时,氧量高的一侧应降低风量,氧量低的一侧应增大风量。随着氧量的增加,飞灰含碳量也呈明显下降趋势。3.2控制一次风速燃烧劣质煤时要控制好一次风速,过高或过低的风速都会对炉膛的
9、燃烧产生不利影响。一次风速过低时,火焰强度降低,气流变差,严重时造成火焰剧烈摆动和灭火现象;燃烧器周围温度变低,导致煤粉的着火强度降低;一次风的携粉能力变差,风粉分布不均匀,造成一次风管堵塞等恶劣现象 5。一次风速过高时,燃烧完的煤粉吹射到炉膛内的水冷壁上引起炉膛结焦6;延迟着火时间,如果制粉系统磨煤能力差且粉管内携带较粗的粉,过高的一次风速会使煤粉快速穿过主燃烧区,导致燃烧不完全,形成机械不完全燃烧热损失,燃烧状态不稳定7。3.3控制一次风量一次风量的大小也对燃烧的稳定性有影响。一次风量的调整原则是:在保证流化和燃烧良好的前提下,风量越小越好。一次风的作用是保证燃料处于良好的流化状态,同时也
10、为炉膛燃烧提供必要的空气。一次风量过大,会使炉膛底部难以形成稳定燃烧的密相区。风量增大会增加循环倍率,使受热面磨损加重,飞灰和风机单耗也会相应增加。劣质煤需要的着火温度较高,一次风量过大会使燃烧器附近的温度降低,增加着火时间。一次风量过低,燃料不能正常流化,可能导致一次风管堵塞。3.4合理使用二次风二次风是经过空气预热器加热的热风,通过风管进入燃烧器,为炉膛提供热空气。二次风中携带了燃烧所需的大部分氧量,对火焰后部进行氧量补充,并能使空气与燃料充分混合,调整炉膛内的温度分布,使烟气分布更加均匀8。3号锅炉二次风的风道上布置了6套电动调节挡板,该挡板负责调节每个拱上二次风风箱和对应的分级风风箱的
11、风量。通过前期对锅炉的低氮改造,在标高 27 m 处设置了一层燃尽风(over fire air,OFA)喷口,以降低氮氧化物的浓度,保证机组的安全运行。在总送风量不变的前提下,将一部分二次风引入OFA装置,主燃烧区的氧量降低,接近理论空气量。氧量的降低使该燃烧区域处于欠氧状态,氮氧化物的浓度将下降。OFA喷口设置在燃烧区后部,二次风进入炉膛,使炉膛内的未完全燃烧的煤粉和还原性气体充分燃烧9。按照改造设计煤种锅炉最大连续蒸发量(boiler maximum continuous rating,BMCR)负荷,二次风温宜控制在360 左右,二次风速为30 m/s,二次风率为73.65%。劣质煤灰
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