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不同煤质对锅炉运行的影响分析

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【摘要】:
煤质条件是锅炉设计的重要依据,煤质不同,锅炉设计型式,受热面有很大差异,所配备的制粉系统型式、辅机选取的参数都不同。若煤质变化,对锅炉各个系统都将产生较大,同时影响机组运行的安全性、经济性。

煤质条件是锅炉设计的重要依据,煤质不同,锅炉设计型式,受热面有很大差异,所配备的制粉系统型式、辅机选取的参数都不同。若煤质变化,对锅炉各个系统都将产生较大,同时影响机组运行的安全性、经济性。

1煤质中的不同成分对锅炉运行的影响

电厂动力用煤全工业分析可包括:水分、灰分、挥发分、硫分、固定碳、发热量、灰熔点。其中水分和灰分都是对燃烧不利的,会降低燃料的燃烧温度,妨碍可燃物质与氧气接触,增加排烟损失时。另外,灰分还是炉膛结渣、受热面积灰的根源。硫分增加,则会加重受热面的腐蚀(产生的硫酸氢氨也相应增加,加重空预器的堵塞及腐蚀)。固定碳含量反应了煤的碳化程度,含量越高越难燃尽。挥发份是燃料燃烧的重要特性,挥发份着火温度低,使煤容易着火。挥发分也是对煤进行分类的重要依据。按挥发分分为褐煤、烟煤、无烟煤。烟煤按挥发分>10-20%>20-28%>28-37%>37%分为低、中、中高、高挥发分烟煤。

1.1煤中挥发分对锅炉经济性的影响

挥发分是煤的重要成分特性,也是发电厂用煤的重要指标,挥发分的高低对燃料的着火和燃烧有很大影响。挥发分是气体可燃物,其着火温度低,使煤易于着火,火焰大、燃烧稳定,但火焰温度较低。

另外,挥发分从煤粉颗粒内部析出后使煤粉颗粒具有孔隙性,与助燃空气接触面积变大,因而易于燃尽。挥发份含量降低时情况则相反,锅炉飞灰可燃物相对偏高;同时,火焰中心上移,对流受热面的吸热增加,尾部排烟温度随之上升,排烟损失增大。挥发分低的煤,不易点燃,燃烧不稳定,化学和机械不完全燃烧热损失增加;此外,煤的挥发分还与煤的存放及制粉系统的安全运行有密切关系。当煤的挥发分高时,制粉系统煤粉容易着火自燃。在我厂燃用高挥发分印尼煤时制粉系统着火的概率大大升高。

 

1.2煤的发热量对经济性的影响

煤的发热量降低,则同样的锅炉负荷所用的实际煤量增大,而对于直吹式制粉系统,输送煤粉所需的一次风量也相应增加,磨煤机电耗将增加,制粉系统的阻力也随之增大,导致所需风机的压头升高,风机电耗也相应增大,从而造成厂用电率升高;同时,导致理论燃烧温度和炉内温度水平下降,使煤粉气流的着火延迟,燃烧稳定性变差,影响煤粉的燃尽。煤的发热量降低的同时会使锅炉排烟温度升高,增加排烟热损失。煤的发热量降低还可以导致锅炉熄火等严重事故的发生。

1.3煤的灰分对经济性的影响

灰分对电厂运行的经济性和可靠的影响体现在以下几个方面:

1)影响着火和燃烧过程。煤质中灰分在锅炉燃烧中起到阻碍氧气与碳发生化学反应的作用,灰分升高容易导致着火延迟,同时炉膛燃烧温度下降,煤的燃尽度变差,从而造成较大的不完全燃烧损失。 

2)煤中的灰分是不可燃部分,在煤燃烧过程中,不但不发生热量,反而由炉膛排出的高温炉渣,损失大量的物理热量,机械不完全损失增大。

3)影响安全运行。随着灰分的增高,锅炉设备以及排灰系统的部件磨损几乎成正比增加,同时使受热面的沾污和结渣以及管路的腐蚀加剧,从而造成安全隐患。

1.4煤种水分对火电厂生产运行的影响

水分的存在不仅使煤中可燃物质含量相对降低,降低了发热量,还会因受热蒸发、汽化而消耗大量的热量,导致炉膛温度降低、煤粉着火困难、排烟量增大,增大了厂用电率。同时,还增加了输煤、输灰系统堵塞的几率,影响正常供电。

燃用多水分煤,烟气中的水蒸气分压高,促进了烟气中三氧化硫形成硫酸蒸汽,增加锅炉尾部低温处硫酸的蒸汽凝结沉积,造成空气预热器腐蚀、堵灰和烟囱内衬的剥落。

1.5煤种硫分对火电厂生产运行的影响

煤中的硫可分为可燃硫和不可燃硫,两者之和成为全硫。锅炉燃用高硫煤会加剧锅炉高、低温受热面的腐蚀,特别是空气预热器影响更大。燃用高硫煤时还要考虑脱硫的出力限制,避免因为SO2排放不达标造成机组限负荷,通常在配煤时硫份不大于0.8%

1.6灰熔融性对电厂生产运行的影响

灰熔融性是影响锅炉安全经济运行的重要特性指标。煤灰的熔融温度低,则锅炉容易结渣,对电厂安全经济运行关系很大。

2我厂常用煤种对锅炉的影响

2.1我厂常用煤种分类

我厂常用煤种包括烟煤、神混、印尼煤,少量澳洲煤、平煤、伊泰煤等。

以下为三种典型煤种的分析:

根据典型三种煤种特性总结如下:

烟煤:发热量高,挥发分小,硫分波动大,灰分大,灰熔点波动大。

神混煤:发热量大,挥发分适中,硫分小,灰分小,灰熔点低。

印尼煤:发热量小,硫分小,灰分小,灰熔点波动大。 

2.2不同煤种掺烧的影响

不同煤质对排烟温度、厂用电率、锅炉燃烧稳定性、锅炉效率等都有着不同的影响。热值相对较高、挥发份较大的低硫低灰优质煤容易燃烧,排烟温度低、厂用电率低、灰渣少,锅炉效率较高,更环保,但价格较高,劣质煤则反之。

为保证锅炉经济运行,常常将劣质煤与热值相对较高、挥发份较大的煤进行掺混,再送入炉内燃烧(我厂属于炉内掺混)。不同的煤种混合后虽然从成分分析上看能够满足锅炉要求,但不同煤种的燃烧特性完全不一样,因而在炉内燃烧时,混合煤种容易发生燃烧分级现象,这也是造成飞灰含碳量上升的主要原因之一。不同煤种掺烧时应综合考虑硫份、厂用电率、锅炉效率、结渣特性等,从而选择最优的掺烧方案。

3总结

煤质对电厂发电成本有着复杂的影响。它不仅影响到机组的经济性指标,更影响的机组的安全性,包括磨煤机的磨损、锅炉的结焦、沾污、腐蚀及磨损,也影响电除尘的性能等。      

分析煤质对发电厂成本的影响应考虑机组的综合成本如果只注重燃烧特性、灰的利用及煤的差价等显性成本效益,而忽略对锅炉的影响运行、设备及排放等付出的隐形成本,其在成本效率的计算方法上就存在着较大的缺陷。燃料品质优劣会直接影响锅炉性能和机组效率,有时还影响机组的安全指标。采购最经济的煤种,需要综合考虑锅炉性能、机组效率、燃料价格等方面的因素,具体情况具体分析。

点评:

锅炉煤质多变、偏离设计值已是新常态。不同煤质对制粉系统,锅炉燃烧以及环保参数的影响较大,而我厂因为无法实现炉前预混,只能采用炉内混烧的掺烧方式,这对组织炉内良好燃烧工况的要求更高。针对不同煤质、不同设备、不同运行工况要求进行调整,是术。而燃烧理论,是道。燃烧优化调整,得之术而寓之道,故建议学习一点燃烧理论的知识。

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