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燃用劣質煤對鍋爐的影響及應對措施

文檔作者：鄧朝旭，張萌萌文檔來源：平頂山姚孟發電有限責任公司		點擊數：	更新時間： 2022年08月28日
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第31卷第1l期
2O09年l1月
華電技術
Huadian Techn0logy
Vo1．3l No．11
N0v．20O9
燃用劣質煤對鍋爐的影響及應對措施
鄧朝旭，張萌萌
(平頂山姚孟發電有限責任公司，河南平頂山467o31)
摘要：近年來隨著國內能源需求不斷旺盛，電煤資源的供需平衡遭到破壞，促使發電企業電煤供應日趨多元化。電煤
質量差、煤種雜，人爐煤質控制難度加大，引發的設備缺陷明顯增多。結合平頂山姚孟發電有限責任公司 3、 4機組的實
際情況，分析了燃用劣質煤對鍋爐安全性、經濟性運行的影響，并給出了切實可行的解決辦法。
關鍵詞：劣質煤；滅火；安全性；經濟性
中圖分類號：TK 229．6 文獻標志碼：B 文章編號：1674—195l(2009)l1一oo09—03
1 機組概況
平頂山姚孟發電有限責任公司 3、 4機組的鍋
爐是采用瑞士蘇爾壽公司的專利技術，由比利時考
克利爾鋼鐵公司制造的半塔式中間再熱直流鍋爐。
鍋爐配備的制粉系統為正壓直吹式系統，共由2臺
離心式一次風機、5臺碗式中速磨煤機、5臺刮板式
給煤機組成。鍋爐燃煤按50％ 的平頂山原煤和
50％的洗中煤混合燃燒而設計，煤中水的質量分數
為8％ 一12％ ，灰的質量分數為37．6％ 。
自20o5年以來，由于煤炭市場情況變化、煤源
緊張、煤質急劇變差且不穩定等因素增加，入廠煤種
類較多，煤質難以得到保障。從表1可以看出，該公
司燃用煤質逐年下降，入爐煤的各個參數均已偏離
設計值，給鍋爐安全運行帶來很多困難。煤質差時
鍋爐燃燒不穩定，嚴重威脅機組安全、經濟運行。
表l 近年來鍋爐煤質變化情況(平均值)
名稱 單位20o5年20o6年2oo7年20o8年 設計值
Q ? kJ／kg 17．25 ．5O l5．1O 15．20 l7．17
Vdaf ％ 33．3 31．2 27．5 28．1 33．0
M ％ 7．6 7．3 8． 3 9．3 8．O～12．0
Ad ％ 38．6 38．5 42． 1 45．5 37．6
2 燃用劣質煤對鍋爐安全運行的影響
鍋爐燃用劣質煤對鍋爐的影響是全方位的，主
要表現在以下幾個方面：對鍋爐燃燒的影響、對制粉
系統的影響、對鍋爐受熱面的影響、對風煙系統的影
響以及對排渣和排灰系統的影響等。
2．1 對鍋爐燃燒的影響
煤的揮發分越低，需要的著火溫度就越高，煤粉
就不易著火，爐膛燃燒不穩定，爐內負壓擺動，嚴重
收稿日期：2009—06—30
時爐內燃燒惡化，可能導致鍋爐滅火事故的發生；其
次，為滿足負荷需要，給煤機要在原來額定出力下加
大轉速，滿足負荷的需要，長時間的高轉速超額定出
力運行，在一次風壓增加受到限制的情況下，一次風
管內易出現積粉，具體表現在現場的情況就是來粉
忽多忽少，導致爐膛負壓大幅度波動，尤其是在一次
風管瞬間被吹通的情況下，容易導致鍋爐正壓滅火。
2o08年1__6月，僅 3爐由于煤質原因就滅火2次。
2．2 原煤倉堵塞
燃用劣質煤時，灰分增加，煤質變黏，經常出現
原煤倉堵塞、給煤機不下煤的情況，給制粉系統的安
全運行帶來極大的隱患。
2．3 制粉系統長時間過負荷運行
當燃煤發熱量低時，為滿足負荷需要，相應的給
煤機要在原來額定出力下加大轉速，滿足負荷的需
要，而長時間的高轉速、超額定出力運行，使給煤機
減速箱摩擦片打滑，導致給煤機不轉動的事故頻發，
不同煤質時制粉系統參數見表2、表3。另外，由于
給煤機超負荷運行，給煤機刮板拉彎、拉斷事故也頻
繁發生，斷掉的刮板拉到磨煤機內，使磨煤機振動加
劇，嚴重時會導致磨煤機磨輥損壞、磨盤密封破壞
等。給煤機及磨煤機的頻繁跳閘造成鍋爐燃燒不
穩，極易發生鍋爐滅火。
表2 額定負荷下燃用劣質煤與設計煤種
給煤機轉速對比 r／min
煤種 2給煤機 4給煤機 5給煤機 6給煤機總轉速
2．4 鍋爐四管磨損加劇
長期燃用低發熱量煤時，由于煙氣量、飛灰含量
增加，會導致鍋爐的省煤器、過熱器、再熱器等四管
磨損加劇，受熱面管壁變薄、運行周期短，漏泄、爆管
等不安全情況頻繁出現；同時，飛灰含量增加還會使
· 10· 華電技術 第31卷
表3 額定負荷下燃用劣質煤與設計煤種
磨煤機電流對比 A
吸風機工作條件變得惡劣，葉片磨損加劇，葉輪磨損、
振動大等缺陷頻繁發生，直接威脅鍋爐安全運行。
2．5 煤粉濃度較高，粉管堵塞現象時常發生
(1)一次風管堵塞破壞了原來的四角切圓燃燒
工況，使爐膛內火焰的充滿度下降，給受熱面的吸熱
造成熱偏差；同時，偏離的火焰沖擊爐墻，極易造成
爐墻結焦。
(2)粉管堵塞后，煤粉積在管內，易發生積粉自
燃，對鍋爐的穩定燃燒構成了威脅，嚴重影響鍋爐安
全運行。
2．6 撈渣機及渣溝堵塞
燃煤發熱量降低，會導致鍋爐排灰量、灰分增
大。撈渣機內渣量增大，將會導致渣溝堵塞；同時，
灰水濃度增大，鍋爐排灰量增大，灰池高水位運行，
會引起灰溝不暢，甚至堵塞。
3 燃用劣質煤對鍋爐經濟性的影響
3．1 煤質變差對鍋爐效率的影響
(1)排煙熱損失增加。燃用低揮發分的煤時，
在燃燒初期階段由于揮發分不能很快析出，著火點
推后，燃燒不穩定；著火熱隨之增大，著火困難，達到
著火所需的時間變長，火焰中心上移；爐膛輻射受熱
面吸收的熱量減少，對流受熱面吸收的熱量增加，尾
部排煙溫度升高，排煙熱損失增大。 3、 4爐燃用劣
質煤時排煙溫度要上升4—5℃ 。
(2)不完全燃燒熱損失增加。劣質煤燃燒困
難，燃盡階段時間加長，而且又處于低溫區，煤粉不
易燃盡，飛灰可燃物及爐渣可燃物含量增大，機械不
完全燃燒熱損失增加。同時，由于煤質發熱量低，在
額定負荷運行情況下勢必加大給粉量，而鍋爐風機
的富裕量偏小，經常出現燃燒缺風，導致化學不完全
燃燒熱損失增加。
(3)受熱面導熱系數變小。劣質煤灰分含量
大，爐內各受熱面積灰嚴重，受熱面的導熱系數變
小、熱阻增加，影響管內工質的吸熱，出現傳熱惡化，
加劇排煙溫度升高，排煙熱損失增大。
3．2 燃料的有效利用率減小
燃用劣質煤時，空氣預熱器磨損嚴重，直接導致
其漏風率增加、一次風壓不足，使磨煤機石子煤內夾
粉現象嚴重，石子煤量大幅增加，燃料的有效利用率
減小。20o8年7—8月， 3、 4爐每天的石子煤排放
總量都在300 t左右，其中就夾雜約15％的煤粉。
3．3 煤質變差鍋爐燃油量增加
燃用低揮發分的煤時，一方面由于著火點推遲，燃
燒不穩定，需要加助燃燒油；另一方面，低負荷期間，由
于爐膛溫度低，使著火更加困難，為確保燃燒穩定必須
加助燃燒油。所以，燃用低揮發分的煤時，無論是在滿
負荷工況還是低負荷工況，燃燒不穩的問題始終存在，
導致鍋爐助燃燒油量居高不下，經濟l生下降。
3．4 煤質變差鍋爐輔機耗電率上升
燃用低發熱量煤時，相同負荷下燃燒所需的煤
粉量大幅增加，給煤機在正常轉速下不能達到額定
負荷。因此，必須增加給煤機轉速。這樣一來，給煤
機、磨煤機電流大幅增加(見表3)，導致制粉耗電大
幅上升。所需風量也多，吸風機耗電也大幅攀升，鍋
爐側廠用電率升高。
3．5 再熱器減溫水量大
該公司 3、 4爐再熱汽溫采用噴水減溫，設計煤
質下再熱器減溫水門開度很小。燃用劣質煤時，由
于煙氣量增大，對流換熱增大、再熱汽溫升高、再熱
器減溫水量增大，使機組的循環效率降低。
3．6 檢修成本大幅提高
受熱面磨損，導致鍋爐泄露；給煤機超負荷運
行，給煤機刮板拉彎、拉斷事故的頻繁發生，斷掉的
刮板拉到磨煤機內，磨煤機振動加劇，嚴重時使磨煤
機磨輥損壞、磨盤密封破壞等原因，使鍋爐小修次數
增加，人力、物力成本大幅提高。
4 燃用劣質煤時采取的措施
(1)加強鍋爐的燃燒調節工作。燃用劣質煤
時，運行人員要精心調整鍋爐的燃燒工況，采用合理
的過量空氣系數，爐膛應盡量保持高溫，以利于燃
燒；按規定操作調整鍋爐負荷，監視爐膛負壓、排煙
溫度、氧氣，使鍋爐運行參數保持在最佳數值。為保
持爐膛燃燒穩定性，該公司先后制訂了《 3、 4鍋爐
燃用劣質煤防止滅火安全措施》、《關于防止 3、 4
爐一次風管堵塞及吹管的管理規定》、《 3、 4爐制
粉系統特殊組合方式下安全措施》等。
鍋爐運行人員要及時掌握入爐煤的煤質分析情
況，特別是入爐煤的揮發分、發熱量、灰分的含量，以
便在控制鍋爐運行時做到有的放矢。特別是直吹式
鍋爐運行人員可以根據給煤機煤量大致判斷煤質優
劣，避免人爐煤煤質的大幅波動。
(2)加強各煤種的混燒、摻燒和配煤技術工作。
對我國大多數電廠而言，采用單一煤源，確保煤質穩
定并不現實，對多礦點煤種按人爐煤質要求進行配
煤是更為可行的辦法。該公司每臺給煤機配備2個
第11期 鄧朝旭，等：燃用劣質煤對鍋爐的影響及應對措施 ·ll·
原煤倉，給人爐煤的配煤工作帶來很大方便。南倉
配備發熱量、揮發分較高的煤，北倉配發熱量、揮發
分較低的煤，這種方式可確保所有摻燒煤種進入爐
內參與燃燒，避免了人爐煤質的大幅波動。
(3)改進給煤機啟、停邏輯，優化鍋爐內部燃
燒。原來該公司 3、 4爐每臺給煤機啟動時，邏輯上
都是先開四角二次風擋板，然后，給煤機才允許啟
動。直吹式制粉系統從給煤機啟動到爐膛見粉有
1～2 min的滯后現象，這樣一來，先大量通風對本已
燃燒不好的爐膛造成很大的擾動，特別是啟底層制
粉系統時這種擾動更大。后經多次討論試驗，將底
層制粉系統的啟動邏輯更改為先啟給煤機，等爐膛
見粉著火后再開四角二次風門。改進后啟、停底層
制粉系統時，爐內燃燒工況大為改觀。
(4)增加微油助燃。原來該公司 3、 4爐油槍
只有大油槍，油量較大，每年的助燃用油較多。2007
年在鍋爐第5層燃燒器內增加微油助燃，微油槍油
量較小，每小時只有0．1t左右。改進后，既能增強
爐內燃燒，又起到了節油的效果，綜合效益可觀。
(5)一次粉管上增加節流擋板，平衡四角一次
風速，防止一次粉管堵塞。燃用劣質煤時，由于灰分
較大、煤粉濃度較大、從磨煤機出口到鍋爐四角燃燒
器的線路長度不同以及粉管內一次風速不同，會造
成風速較低的一次粉管內煤粉堆積，一次粉管堵管
現象時常發生。在四角一次粉管上增加節流擋板，
通過測量試驗，對風速較高的一次風管節流，提高同
層另外一次粉管內的風速，可防止堵管現象的發生。
(6)控制一次風速及風壓。燃用劣質煤時，在
保證正常送粉的前提下，降低一次風壓，減小一次風
剛性，既有利于煤粉的引燃，又提高燃燒經濟性。燃
用劣質煤的一次風率不大于30％ ，為了提高劣質煤
的穩燃效果和燃盡程度，二次風率不宜過低，在分配
上應采用“上多下少”的比例。
(7)加強設備檢修管理。檢修部門應保證設備
工作正常，出現缺陷及時消除，特別是與燃燒有關的
設備(磨煤機、給煤機、一次風機等)；同時，應加強
與鍋爐燃燒有關熱控設備的檢查維護，保證FSSS等
系統工作正常。
(8)提高撈渣機及渣溝沖渣水壓力，防止撈渣
機及渣溝堵塞事故的發生。
(9)增加鍋爐本體吹灰和預熱器吹灰次數，提
高鍋爐受熱面導熱系數。
(10)在燃用高灰分、低揮發分的劣質煤時，往
往爐膛燃料著火推遲，火焰延長，所需的燃盡時間較
長，火焰中心上移，爐膛出口煙溫及溫度場的均勻性
變差。此時，應加強觀測管壁溫度的變化，當有超溫
和熱偏差現象發生時，及時采取措施。當減溫水量
不足時，要及時調整爐膛燃燒，無效時，要降低鍋爐
負荷運行，確保機組的安全運行。
5 結束語
該公司燃用劣質煤時采取以上措施后，有效地
控制了煤質的大幅變化，助燃用油下降50％ 左右；
堵管現象也已經得到控制，即使偶有堵管，也能在短
時間內及時吹通；排煙溫度下降4℃左右，綜合廠用
電率下降O．17％。現2臺鍋爐運行穩定，經濟性與
安全性得到了明顯提高。
參考文獻：
[1]韓元才．煤粉燃燒[M]．北京：科學出版社，2001．
[2]劉振東，楊杰．劣質煤對電站鍋爐安全、經濟運行的影響
[J]．電站系統工程，2006，22(6)：23—24．
(編輯：劉芳)
作者簡介：
鄧朝旭(1971一)，男，河南平頂山人，工程師，從事300
Mw發電機組集控運行方面的工作。
張萌萌(1966一)，男，河南魯山人，技師，從事大容量電
站鍋爐技術管理方面的工作。
o ●o ● 0 ●o ●0 ●0 ●o ●<> ●0 ●o ●o ●0 ●0 ● 0 ●0 ●0 ●0 ● 0 ●<> 0 ●<> ● <> ●0 ●< > ●<> ●<> ●<> ●< > ●0 ●0 ●0 ●< > ●< >●< > ●<> ●< > ●-(>●<> ●0 ●< > ●<> ●< > ●<> ●<> ●<> ●<> ●
(上接第8頁)二次風機A，B進口調節擋板從
67％ ，58％ 回關到32％ ，20％ ，引風機A，B進口調節
擋板從27％ ，24％ 回關到19％ ，16％ ，爐膛負壓最低
到一l 440 Pa后馬上回升到600 Pa，最后在一300 Pa
內趨于穩定。20 min后RB結束，重啟一次風機B，
負壓自動不退，爐膛負壓保持平穩。
4 結束語
通過分析影響爐膛負壓自動投入的幾個主要因
素，抓住重點地對現場設備及控制策略進行優化，成
功地實現了從機組啟動到滿負荷及RB異常工況下
爐膛負壓的全過程自動控制，提高了鍋爐運行的安
全性和穩定性，同時為今后處理同類型的熱工技術
問題提供了借鑒。
(編輯：劉芳)
作者簡介：
陳霄峰(1972一)，男，浙江寧波人，高級工程師，從事電
廠熱控自動化調試方面的工作。

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