淺談煤質(zhì)因素造成鍋爐燃燒不穩(wěn)定

由于近年來國(guó)內(nèi)電力需求旺盛，電煤耗用量持續(xù)增長(zhǎng)，全國(guó)電煤供應(yīng)全面告急，大多數(shù)電廠電煤庫(kù)存遠(yuǎn)低于警戒線，甚至出現(xiàn)了部分電廠停機(jī)待煤的尷尬境地。煤炭資源的供需平衡遭到破壞。發(fā)電企業(yè)電煤供應(yīng)日趨多元化，質(zhì)量波動(dòng)幅度較大，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離設(shè)計(jì)煤種，嚴(yán)重威脅了鍋爐的穩(wěn)定燃燒。 　　1、煤質(zhì)對(duì)鍋爐穩(wěn)定燃燒的影響因素 　　燃煤電站鍋爐一般燃用經(jīng)過磨制的煤粉，煤粉顆粒由揮發(fā)份、固定碳、水份和灰份4部分組成，由于揮發(fā)份能在較低溫度下析出和燃燒，隨著燃燒放熱，焦碳粒的溫度迅速提高，為其著火和燃燒創(chuàng)造了極為有利的條件，另外，揮發(fā)份的析出還增大了焦碳顆粒的內(nèi)部空隙和外部反應(yīng)面積，有利于提高焦碳的燃燒速度。因此，揮發(fā)份含量越大，煤中難燃的固定碳含量越少，煤粉容易燃盡;揮發(fā)份析出產(chǎn)生的空隙多，增大反應(yīng)表面積，使燃燒反應(yīng)加快。揮發(fā)份含量降低時(shí)，煤粉氣流著火溫度顯著升高，著火熱也隨著增大，著火困難，達(dá)到著火所需要的時(shí)間變長(zhǎng)，燃燒穩(wěn)定性降低，火焰中心上移，爐膛輻射受熱面吸收的熱量減少，對(duì)流受熱面吸收的熱量增加，容易造成末級(jí)過熱器、再熱器超溫甚至爆管。同時(shí)尾部排煙溫度升高，排煙損失增大。 　　燃料中的灰份在燃燒過程中不但不能放出熱量而且還要吸收熱量。因此，灰份含量越大，發(fā)熱量越低，容易導(dǎo)致著火困難和著火延遲;同時(shí)爐膛燃燒溫度顯著降低，煤的燃盡度變差，造成飛灰可燃物高?；曳莺吭龃?，碳?？赡鼙换覍影?，碳粒表面燃燒速率減少，火焰的傳播速度降低，造成燃燒不良;另外飛灰濃度越高，對(duì)鍋爐受熱面，特別是尾部的省煤器、低溫過熱器受熱面的磨損加劇。一份統(tǒng)計(jì)資料顯示，平均灰份若從13%上升到18%，鍋爐強(qiáng)迫停運(yùn)率將從1.3%上升到7.5%。排灰量增加，使得除塵費(fèi)用及廠用電上升，同時(shí)飛灰和爐渣的熱物理?yè)p失變大，從而降低了鍋爐的效率。 　　煤中的分析基水份在一定的含量限度內(nèi)與揮發(fā)份對(duì)燃煤的著火特性影響一致，少量水分對(duì)煤粉著火有利。從燃燒動(dòng)力學(xué)的角度看，在高溫火焰中水蒸氣對(duì)燃燒過程具有有效的催化作用，可以加速煤粉焦碳的汽化和燃燒;可以提高火焰黑度，加強(qiáng)燃燒室爐壁的輻射換熱，另外，水蒸氣分解時(shí)產(chǎn)生的氫分子及其氫氧根又可以提高火焰的熱傳導(dǎo)率。但水分含量超出限度時(shí)，著火熱也隨之增大。同時(shí)，由于一部分燃燒熱熱耗在加熱水分并使其在汽化和過熱上也降低了爐內(nèi)煙氣溫度，從而使煤粉氣流卷吸的煙氣溫度以及火焰對(duì)煤粉氣流的輻射熱都降低，這對(duì)著火顯然不利。 　　發(fā)熱量是反映煤粉燃燒好壞的一個(gè)重要指標(biāo)。當(dāng)煤的發(fā)熱量下降到一定程度時(shí)，不僅會(huì)引起燃燒不穩(wěn)定、不完全，而且可能導(dǎo)致鍋爐滅火等故障。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，燃煤的低位發(fā)熱量下降1MJ/kg，廠用電率將提高0.5%。燃煤發(fā)熱量下降對(duì)鍋爐機(jī)組的可用率影響巨大。 　　煤粉氣流的著火溫度隨著煤粉的變細(xì)而降低，所以愈細(xì)的煤粉著火愈容易，這是因?yàn)樵谕瑯拥拿悍圪|(zhì)量濃度下，煤粉愈細(xì)，進(jìn)行燃燒反應(yīng)的表面積就愈大，而煤粉本身的熱阻卻減少，因而在加熱時(shí)，細(xì)煤粉的溫升速度要比粗煤粉來得快，這樣就可以加快化學(xué)反應(yīng)速度和更快地達(dá)到著火，一般總是細(xì)煤粉首先著火燃燒，對(duì)于難著火的低揮發(fā)份無煙煤，將煤粉磨的細(xì)些，無疑會(huì)縮短它的著火過程。 　　2、煤質(zhì)因素造成鍋爐燃燒不穩(wěn)定的原因分析 　　國(guó)內(nèi)燃煤電站多次發(fā)生煤粉鍋爐燃燒問題，包括鍋爐結(jié)渣、滅火、受熱面超溫爆管等故障，除各電廠設(shè)備本身存在缺陷原因外，與近期煤質(zhì)的變差及多變關(guān)系密切。隨著電煤供應(yīng)形式的緊張和煤質(zhì)的多變，入爐煤質(zhì)的控制難度逐漸加大，造成設(shè)備缺陷增多，造成發(fā)電鍋爐燃燒問題增多。一般情況下，鍋爐最好燃用其設(shè)計(jì)煤種，或與設(shè)計(jì)煤種比較接近的煤種，以確保燃燒穩(wěn)定及各參數(shù)在正常范圍內(nèi)運(yùn)行;若煤質(zhì)變差，其灰份將增大，將會(huì)對(duì)鍋爐受熱面造成磨損，由于煤質(zhì)變差，有可能造成鍋爐結(jié)焦，影響受熱面的換熱效果及受熱面局部超溫等問題;另外，在煤質(zhì)比較差的情況下，有可能造成燃燒不穩(wěn)，嚴(yán)重時(shí)可能造成鍋爐滅火;由于煤質(zhì)變差及灰份的增加，還將影響到除塵器的除塵效果。在煤質(zhì)比設(shè)計(jì)煤種好的情況下，由于燃燒比較完全、充分，有可能造成蒸汽溫度降低，且難以提升等問題。 　　安全方面：由于煤質(zhì)差，火焰中心提高，造成鍋爐偏燒引起受熱面超溫爆管。目前，由于煤炭市場(chǎng)較為緊張，鍋爐用煤質(zhì)量難以保證，已經(jīng)超出鍋爐設(shè)計(jì)煤種和校核煤種使用的范圍，造成鍋爐運(yùn)行調(diào)整困難，加大了鍋爐煙溫偏差，雖然主蒸汽不超溫，但可能導(dǎo)致過熱器管局部超溫。另外，煤質(zhì)含硫量大，易引起水冷壁的高溫腐蝕。 　　3、采取措施 　　3.1加強(qiáng)混煤或配煤工作，在現(xiàn)有的條件下，盡量使入爐煤質(zhì)均勻，并掌握其工業(yè)分析數(shù)據(jù)。混煤或配煤工作可提高劣質(zhì)煤的利用率，降低燃料成本，減少排放。對(duì)煤中礦物質(zhì)引起的鍋爐受熱面結(jié)渣、積灰、腐蝕、磨損等問題，可以通過配煤來改善或解決。通過合理的將不同類、不同性質(zhì)的煤種，按照一定比例加工混合成混煤，在保證機(jī)組安全運(yùn)行的條件下，使混煤的價(jià)格最低，可以有效的降低發(fā)電成本。 　　3.2鍋爐運(yùn)行人員要及時(shí)掌握入爐煤的煤質(zhì)分析情況，特別是入爐煤的揮發(fā)份、發(fā)熱量、灰份的含量，至少是入爐煤的揮發(fā)份數(shù)據(jù)，以便在控制鍋爐運(yùn)行時(shí)做到有的放矢。直吹式鍋爐運(yùn)行人員可以根據(jù)給煤機(jī)煤量大致判斷煤質(zhì)優(yōu)劣。特別應(yīng)避免入爐煤煤質(zhì)的突然大幅波動(dòng)。 　　3.3鍋爐的一次風(fēng)速、二次風(fēng)速、煤粉濃度是與鍋爐煤粉燃燒最為密切的控制參數(shù)。應(yīng)根據(jù)煤質(zhì)情況(揮發(fā)份)調(diào)整控制一次風(fēng)速在合理的范圍。安裝風(fēng)粉在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的鍋爐，應(yīng)充分利用這一工具，控制一次風(fēng)速及二次風(fēng)速(風(fēng)壓)。優(yōu)化給粉量的調(diào)節(jié)方式，同層給粉量應(yīng)保持一致，燃燒器出口煤粉濃度基本均勻。防止煤粉管道堵管或積粉。防止一二次風(fēng)速偏差過大，造成火焰中心偏移。另外，當(dāng)發(fā)現(xiàn)煤管一次風(fēng)速下降，煤粉濃度增加時(shí)，應(yīng)立即減小此給粉機(jī)轉(zhuǎn)速，到噴燃器和給粉機(jī)就地檢查，發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)停止該給粉機(jī)運(yùn)行，并增大一次風(fēng)速，增加其他給粉機(jī)，維持正常運(yùn)行。 　　3.4加強(qiáng)鍋爐運(yùn)行人員現(xiàn)場(chǎng)巡檢，特別是檢查爐內(nèi)煤粉燃燒情況，如燃燒器噴口煤粉著火距離或煤粉燃燒狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)是否存在結(jié)渣或燃燒不穩(wěn)現(xiàn)象?？捎眉t外或光學(xué)高溫計(jì)測(cè)量爐內(nèi)各部分的爐膛溫度。 　　3.5通過燃燒調(diào)整試驗(yàn)確定鍋爐一、二次風(fēng)的配風(fēng)方式，根據(jù)煤質(zhì)控制爐膛出口的氧量。煤質(zhì)差時(shí)，在制粉系統(tǒng)允許的條件下，調(diào)整分離器檔板開度，調(diào)細(xì)合格煤粉細(xì)度，有利于煤粉燃燒。 　　3.6根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備特點(diǎn)、煤質(zhì)情況提出可操作執(zhí)行的鍋爐燃燒不穩(wěn)的事故反措及穩(wěn)燃措施，充分利用已有的具有穩(wěn)燃功能的燃燒器，如少油點(diǎn)火燃燒器。 　　3.7加強(qiáng)來煤的煤質(zhì)管理，及時(shí)準(zhǔn)確掌握入爐煤的工業(yè)分析數(shù)據(jù)，特別是揮發(fā)份和灰份，及時(shí)提供給鍋爐運(yùn)行人員，便于他們及時(shí)運(yùn)行調(diào)整。 　　3.8對(duì)于煤質(zhì)優(yōu)于設(shè)計(jì)煤種的，應(yīng)制定低負(fù)荷穩(wěn)燃措施，跟蹤煤質(zhì)并及時(shí)調(diào)整煤粉細(xì)度，將煤粉細(xì)度R90由目前的12%降至8%～10%;在不影響燃燒工況的條件下，盡量降低一次風(fēng)速，加大噴燃器頂部反切風(fēng)量;運(yùn)行中降低負(fù)荷變化速率，以降低爐管所承受的熱應(yīng)力;制定防止超溫的燃燒調(diào)整措施。