煤质对锅炉设备运行的影响

２０１３年第１２期（总第９９期）　ＥＮＥＲＧＹ　ＡＮＤ　ＥＮ　Ｅ１　ＧＹ　ＣＯＮＳＥＲＶＡＴｌＯＮ　缸濠与　钍　２０１３年ｌ２月　技术研究　煤质对锅炉设备运行的影响　王　平，朱垠安，邓志军　（河北兴泰发电有限责任公司，河北邢台０５４０００）　摘要：　近年来，由于外部煤炭市场形势变化，兴泰发电有限责任公司锅炉燃煤采购出现了较大的波动，为此燃煤品　质也发生了较大的变化。分析了煤质对锅炉设备的影响，提出了在煤质发生变化时的应对措施，以保证机组的安全经济　运行。　关键词：煤质；锅炉；发热量；挥发分；飞灰可燃物　中图分类号：ＴＫ２２９．６　文献标识码：　Ａ　文章编号：　２０９５—０８０２一（２０１３）１２—０１３６—０３　Ｔｈｅ　Ｉｍｐａｃｔ　ｏｆ　Ｃｏａｌ　Ｑｕａｌｉｔｙ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｒｕｎｎｉｎｇ　ｏｆ　Ｂｏｉｌｅｒ　Ｕｎｉｔ　ＷＡＮＧ　Ｐｉｎｇ，ＺＨＵ　Ｙｉｎ－ａｎ，ＤＥＮＧ　Ｚｈｉ－ｊｕｎ　（Ｈｅｂｅｉ　Ｘｉｎｇｔａｉ　Ｐｏｗｅｒ　Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｘｉｎｇｔａｉ　０５４０００，Ｈｅｂｅｉ，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｒｅｃｅｎｔ　ｙｅａｒｓ，ｄｕｅ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｃｈａｎｇｅｓ　ｏｆ　ｅｘｔｅｒｎａｌ　ｃｏａｌ　ｍａｒｋｅｔ，ｔｈｅｒｅ　ｈａｖｅ　ｂｅｅｎ　ｌａｒｇｅ　ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｕｒｃｈａｓｅｓ　ｏｆ　ｂｏｉｌ－　ｅｒ　ｆｉｒｅ　ｃｏａｌ　ｏｆ　Ｈｅｂｅｉ　Ｘｉｎｇｔａｉ　Ｐｏｗｅｒ　Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，ＳＯ　ｔｈｅ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｏｆ　ｃｏａ］ｈａｓ　ａｌｓｏ　ｂｅｅｎ　ｃｈａｎｇｅｄ　ｇｒｅａｔｌｙ．Ａｎａｌｙｚｅｓ　ｔｈｅ　ｉｍｐａｃｔ　ｏｆ　ｃｏａｌ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｂｏｉｌｅｒ　ｕｎｉｔｅ，ａｎｄ　ｐｒｏｐｏｓｅｓ　ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｃｈａｎｇｅｓ　ｏｆ　ｃｏａｌ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｔｏ　ｅｎｓｕｒｅ　ｓａｆｅ　ａｎｄ　ｅｃｏｎｏｍｉｃ　ｏｐ－　ｅｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｕｎｉｔ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｃｏａｌ　ｑｕａｌｉｔｙ；ｂｏｉｌｅｒ；ｈｅａｔｉｎｇ　ｖａｌｕｅ；ｖｏｌａｔｉｌｅ　ｍａｔｔｅｒ；ｆｌａｍｍａｂｌｅ　ｆｌｙ　ａｓｈ　数明显增多，其中与煤质有关的约占１／３。大多数机　组的运行接近和超过１００　０００　ｈ，炉管趋于老化不可　近年来，由于外部煤炭市场形势变化，兴泰发电　避免。但由于煤质变化较大，造成燃烧状况恶化，加　　有限责任公司锅炉燃煤采购出现了较大的波动，为此　速了炉管的老化进程，增加了炉管泄漏次数。由于近年来人炉煤热量低、挥发分低、灰分高，　燃煤品质也发生了较大的变化，如灰分高、挥发分　低、硫分高、热量低等等。锅炉的设计煤种是一定　导致的结果就是煤粉在锅炉内的着火推迟，炉膛出口　的，受热面的布置型式、大小、管子壁厚余量的选　烟气温度升高，但水平烟道后部和尾部受热面处烟温偏　取、燃烧器的型式以及燃烧室的高度、宽度、深度的　低，吸热量不足，再热汽温上不去。为了调整汽温，必　选取均取决于煤种。锅炉对于煤种的适应程度和范围　须加大燃煤的投入量，为此又进一步使前部受热面壁温　是有限的，偏离设计煤种就会造成设备健康水平的降　超温，形成恶性循环。机组在大负荷运行或是负荷大幅　低，以及设备维护费用的增加。近年来由于煤炭供应　度调节及制粉系统的启停操作中，受热面存在不同程度　紧张，煤质变化较大，煤质的好坏直接影响到锅炉燃　的过热现象，受热面从原来的局部过热发展向高度、深　烧的稳定性与经济性，同时也对输煤和锅炉设备的安　度、宽度全面过热。主要表现形式有：高度向顶棚发　全性和可靠性带来很大影响。通过分析煤质不同成分　展，主要为高过、高再，宽度也由原来的对流热段向对　　对锅炉燃烧的影响，提出了在煤质发生变化时的应对　流冷段发展，深度由外圈向内圈发展。由于燃煤的灰分高，热量低，使锅炉的耗煤量增　措施，来保证机组安全平稳运行。　加；煤中带有大量石头，使灰的硬度增加。高灰分、　２煤质对锅炉设备影响分析　大流量的煤以及高硬度的灰，不仅造成尾部烟道受热　面磨损加剧，而且造成水平烟道受热面磨损现象，磨　２．１煤质对锅炉承压部件泄漏的影响　　近年来，兴泰发电有限责任公司锅炉四管泄漏次　损有从尾部受热面向水平烟道受热面移动的趋势。煤中的硫分在高温下形成ｓＯ　气体，该酸性气体　１选题背景　收稿日期：２０１３－１０—１５　对受热面金属直接产生腐蚀，此腐蚀气体混合于熔融　第一作者简介：王　平，１９６４年生，男，河北邢台人，１９９３年　的灰分中，形成垢下腐蚀。目前，燃煤的硫分超过设　毕业于河北广播电视大学电力系统专业，煤质主管工程师。　・１３６・　２０１３年第ｌ２期　王平，等：煤质对锅炉设备运行的影响　２０１３年１２月　计值２倍～４倍，垢下腐蚀的速度也大大提升，此种　腐蚀对于受热面管子的寿命影响大，而且面积分布广　泛，已深入内圈管排。　近年来设备抢修增加，每次抢修材料费用为５　Ｘ　１０　元左右，每年抢修费用增加５０　ｘ　１０　元之多。近年来每　ｌ％其对设备的磨损就减少１％，设备可靠性就增加　１％。也可减少锅炉因“四管”磨损泄漏所造成的频　繁启停，提高机组的使用寿命。由于灰分增加造成受　热面积灰，预热器堵塞等，使传热效果变差，排烟温　度升高。排烟温度每升高ｌ０℃，锅炉效率下降１％，　次小修费用由原来的１５×１０　元　１６　Ｘ　１０　元升至２５　Ｘ　１０　元　２６×１０　元，每年小修费用增加６０Ｘ　１０　元之多。　２．２煤质变化对飞灰可燃物的影响　２．２．１挥发分对飞灰可燃物的影响　挥发分是固体燃料的重要成分之一，对燃料的着　火和燃烧有很大影响。挥发分是可燃性气体，其着火　温度低，易于从煤中析出。挥发分含量高，煤中难燃　的焦炭相对含量少，当大量挥发分析出着火后，燃烧　放出热量较多，有助于焦炭的迅速着火和燃烧，因此　挥发分高的煤易于燃尽。挥发分从煤粉颗粒内部析出　后使煤粉颗粒具有孔隙性，挥发分越多，煤粉颗粒的　孔隙越多，与助燃空气接触面越大，因而易于燃尽，　燃烧损失较小。反之，挥发分低的煤较难燃尽，燃烧　损失较大。由试验可以说明飞灰可燃物是随着煤质挥　发分的升高而呈下降趋势的。　２．２．２　固定碳对飞灰可燃物的影响　煤粉在燃烧过程中，挥发分析出后剩余的主要是　焦炭。固定碳含量较高的燃煤，在燃烧过程中煤粉颗　粒周围助燃的空气量相对较少、燃烧时间长、燃尽程　度差、火焰中心上移，飞灰可燃物相应升高。燃煤中　固定碳的指标对飞灰可燃物的影响也较大，飞灰可燃　物随固定碳的降低相应降低，当同定碳接近设计值时　（不一定低于设计值），飞灰可燃物低于较低水平。　２．２．３煤中灰分对飞灰可燃物的影响　煤中灰分有两种：ａ）原煤形成过程中所固有的　有机灰，此种灰质地松软易于破碎，其对设备的磨损　小：ｂ）原煤开采过程中人为夹带进去的矸石或石块　等。灰分在煤中不具有热量，煤粉在燃烧过程中所放　出的热量一方面被工质吸收，一方面被灰分吸收。而　且灰分越多对固定碳包裹越厚就越不容易燃尽，灰分　粘附在受热面上形成的热阻很大，影响传热效果，再　热汽温偏低，燃烧不完全使飞灰可燃物升高，锅炉效　率下降。因飞灰增大使飞灰可燃物升高而形成的飞灰　浓度也增高，飞灰浓度与锅炉受热面的磨损是成正比　的关系。飞灰浓度越大，灰的颗粒撞击受热面的点数　多，磨损加剧，尤其是省煤器外侧部分将产生较大的　磨损。每年仅因“四管”磨损泄漏所造成的非停达３６　次，累计抢修时间１００　ｈ～３００　ｈ，按可调负荷２２０　ＭＷ计算，影响发电４　０００×１０　ｋＷ・ｈ～７　０００×１０　ｋＷ・ｈ，如将人力、物力、燃油及调度罚金均算其损　失更大。降低燃煤灰分无论对设备磨损还是锅炉燃烧　的稳定性影响都是很大的，据测算煤中灰分每降低　影响机组煤耗升高２　ｇ／（ｋＷ・ｈ）～４　ｇ／（ｋＷ・ｈ）。　２＿３煤质对制粉设备及单耗的影响　由于入炉煤热值低、灰分大，造成燃烧困难使原　煤消耗量增加，只有采取降低煤粉细度值Ｒ９０的方法　来提高煤粉的燃尽程度，从而达到降低飞灰可燃物的　目的。由此也带来一系列问题。磨煤机出力降低，导　致磨煤机长时间运行，加之高硬度（包括石头）、多　杂物、大流量的煤造成制粉系统磨损加剧，钢球耗量　大大增加，磨煤机出人口经常出现漏粉现象，排粉机　叶轮检修次数增加、损坏严重，检修周期缩短，维护　费用增加。每年加钢球４００　ｔ～７００　ｔ（包括小修、技　改及正常维护补充），按每吨钢球７　０００元，年消耗　约１５０Ｘ　１０　元～３００Ｘ　１０　元。　为保证制粉系统的运行，公司有关部门做了大量　的工作：如派专人对上煤各环节进行监控，拣出煤中　杂物，防止铁块、木块、石块等进入磨煤机；在各原　煤仓来煤口均加装了篦子，并严格控制篦子网格尺　寸，防止大块进入磨煤机，造成磨煤机的损坏；对磨　煤机装载钢球量进行技改，减少制粉单耗，延长钢球　的使用时间等等。　３应对措施　针对目前煤炭供应的紧张形势和煤质变化，在实　际的运行过程中，积极试验和摸索，制定相应的可操　作性强的应对措施，切实做好燃煤的掺配工作，努力　调整好锅炉的燃烧运行工作，以保证整个机组工作的　安全、平稳、经济运行。上述分析只是建立在煤质常　规试验上的，要达到更好的掺配效果还需要进行掺烧　试验，对煤种化验煤、灰特性，对不同比例的混煤进　行燃烧试验和结渣性评价，在高、低负荷时对锅炉进　行热效率试验，找出对制粉系统和燃烧的影响，从而　制定相应措施，在经济、安全的前提下确定混煤比　例。建议采取如下应对措施。　３．１加强燃料管理　由于煤炭本身存在偏析现象，即使同一批来煤也　存在允许差，需提高煤质检验人员的业务水平，强化　人员责任心，保证人厂煤和炉前检验的准确性，为配　煤和燃烧提供依据。由于火车或汽车进来的煤需采样　化验才知道数据，而化验单又不能及时出来，又因锅　炉急需上煤时，输煤运行只能根据调度室提供的预报　目测数据进行配煤，加之配煤不能做到精确配比，因　此造成配煤的误差，从而直接影响锅炉燃烧的经济性　・１３７－　２０１３年第１２期　ｉ吞　键　２０１３年１２月　和稳定性。由于燃煤的短缺经常会出现来煤矿点多、　煤种复杂的情况，对于不同煤种的入厂煤和煤质波动　大的矿点要实施分矿堆放，依据烧旧存新的原则进行　配煤。加强对进煤质量的严格控制和管理，开辟煤质　较好、较为稳定的煤源市场，及时准确地掌握进煤的　风可以扩大燃烧器对煤种的适应性。燃用较好烟煤　时，可以起到推迟着火，旋托煤粉，遏制煤粉离析，　以及迅速补充燃烧所需要的氧量。对于挥发分高的优　质烟煤，周界风量开大。周界风有阻碍高温烟气与燃　烧器出口气流的掺混，降低煤粉浓度，当燃用低挥发　工业分析数据，提供给运行人员，以便运行人员选择　较为适应本单位锅炉的煤种，进行相应的运行调节。　３．２严格标准规范采样　燃煤质量验收工作的采制化应以国标为依据，不能　随心所欲。采制化各环节在整个电煤验收工作分析过程　中给最终结果带来的影响是不一样的。采样误差约占　８０％以上，制样约为１６％，化验约为４％。因此采制化　各环节的操作均是取得可靠结果的重要一环，其操作程　序应严格按照国家颁布的有关国标规定执行，按照国标　所规定的要求去采样。在目前的市场条件下掺杂使假的　现象在所难免。针对个别来煤煤质不稳定这些情况需要　管理者做到查、检相结合、动静相结合。所谓查就是根　据工作经验，观察煤车装煤情况，抽查部分车辆并结合　过衡计量去发现装车异常，查看时要做到全面彻底；所　谓检就是要对来煤进行不定期、不定时的抽检，对于信　誉高、煤质稳定者可放宽采样深度；对于不稳定者就要　相对增加深度和改变采样方式以采到有代表性的煤样。　对于车辆的采样，不需要做到每车必检，不然既增加不　必要的劳动量，又影响进车速度。因此有条件的可进行　现场监装，了解供方情况、运输情况，做到及时反馈，　使质检＿Ｔ作做到有的放矢，这就是动；所谓静就是要在　卸车时到货位上去检查煤况，根据卸车时出现的问题及　时反馈信息，以便及时对采样方式做调整，尽可能地采　取到有代表『生的煤样，问题特严重者应及时制止，并积　极与供方联系来共同处理解决问题。　３－３优化配煤方式　燃料运行人员应掌握火车和汽运煤以及煤场存煤　的煤质情况，依据有关数据对不同煤种精心计算配煤　比例，对于不能直接进入煤仓进行燃烧的煤质普遍采　用的是从不同的煤源取煤在式输送机上混合，煤场取　煤受煤堆平整、操作人员技术和斗轮机“月牙损失”　的影响煤量具有不确定性，影响到配煤效果，可以给　煤源设备上加装电子皮带秤便于随时了解运转出力，　进行煤量的调整。燃料运行人员必须及掌握来煤煤质　和煤场存煤的煤质情况，精心计算配煤比例。通过皮　带电流显示和工业电视等手段认真监护和调整，配煤　时严禁劣煤超比例。　３．４加强对锅炉的燃烧调节工作　保证煤与空气量要相配合适，并且要充分混合接　触，炉膛应尽量保持高温，以利于燃烧，调整锅炉负　荷按规定操作，监视炉膛负压、排烟温度、０　、ＣＯ　等含量，使锅炉运行参数保持到最佳数值。采用周界　・１３８・　分的贫煤或者无烟煤时，会影响燃烧的稳定性。对于　贫煤或无烟煤，应适当关小或者全关周界风，减少周　界风量和一次风刚性，使得着火提前稳定燃烧。　燃用灰熔点低容易结渣的煤种时，燃尽风量影响　有２个方面：燃尽风增加，主燃烧区温度相对降低，　对减轻结渣有利；但是主燃烧区出现还原性气氛，又　会使得灰熔点下降，加重炉内结渣。　燃用贫煤和无烟煤时，燃尽风应适当减少，否则　过大的燃尽风会使得主燃烧区相对缺风，主燃烧去温　度降低，不利着火稳定。　燃用灰熔点低容易结渣的煤种时，燃尽风量影响　有２个方面：燃尽风增加，主燃烧区温度相对降低，　对减轻结渣有利；但是主燃烧区出现还原性气氛，又　会使得灰熔点下降，加重炉内结渣。　燃用贫煤和无烟煤时，燃尽风应适当减少，否则　过大的燃尽风会使得主燃烧区相对缺风，主燃烧去温　度降低，不利着火稳定。　３．５严格监督入厂入炉煤采制过程　不定期抽查采制化过程，检查是否符合采制化标　准要求，最大限度保证机械采样，做到采样具有代表　性。监督制样系统完整、科学，各级破碎必须达到标　称粒度后方可缩分、制备。根据实施情况确定是否可　调整筛孔尺寸，使最大出料粒度小于１３　ｍｍ。根据现　场情况，将入炉煤采样周期调整为３　ｍｉｎ。入炉煤缩　分器接料口尺寸调整为２５　ｍｍ。　采用真实的水份值：　当人炉煤水份大于１５％时，按以下公式计算真实　水分值：　ｙ＝１．３３１Ｘ一２．７５１．　式中，ｌ，为真实水分值，％；　为采样分析值（Ｘ＞１５），％。　按上述公式计算真实水份，以真实水份计算低位　热值。　３．６对混煤的燃烧工况进行监视和调整保证燃烧的　稳定和经济性　适当提高一次风与一次风速，调整冷风门运行，　以降低一次风温，控制好喷口着火点，保证喷嘴不喷　火。加强对炉膛结焦情况检查，定期吹灰，发现结焦　及时采取措施，防止结焦严重化。燃烧时提高氧量，　加强对排烟温度，炉膛出口温度监视，防止发生空预　器堵灰现象。制粉系统运行中磨煤机出口温度控制低　些，煤粉细度适当控制粗些，延长着火时间。　（责任编辑：高志凤）