1036MW机组锅炉飞灰、炉渣含碳量运行分析及优化1036MW机组锅炉

1036MW机组锅炉飞灰、炉渣含碳量运行及优化1036MW机组锅炉 1036MW机组锅炉飞灰、炉 渣含碳量运行分析及优化 华能海门电厂 冯庭有，男(1985--)，大学本科， 冯庭有，彭文胜，杨彪 华能海门电厂，副值长，工程师，从事大型火电机组运行管理及其优化工作。 The analysis and optimization of boiler fly ash and slag carbon content in 1036MW unit 一、概述 二、燃烧总体情况及特征 三、飞灰含碳量高的原因分析 3.1煤粉燃烧过程 3.2主要影响因素 3.2主要影响因素 1036MW机组锅炉飞灰、炉渣含碳量 运行分析及优化 四、总结与建议 一 概述 二 燃烧总体情况及特征 机组投入商业运行以来，大部分时间锅炉均为单烧印尼煤种，面对 印尼煤的高挥发份高、水份高、粘度大，热值变化大等系列极端特 上图反映1号炉燃烧情况静态曲线，由煤种的固定碳、水份、挥发份、灰 性1，由此带来一系列问题。 1，由此带来一系列问题。 份、热值、白班飞灰炉渣可燃物等参数构成，针对曲线汇总、分析可简要归 纳，具有以下特征: 随着节能减排工作的深入开展，必须从更精细的角度挖掘设备的节 (1)采用连续22天飞灰可燃物 能潜力，以提高机组运行的经济性。 均较高，白班、中班、夜班60 采样点数值大于1，燃烧状况 不佳; (2)1号炉B侧燃烧状况，较A 侧燃烧状况差，可燃物明显偏高 飞灰含碳量是反映电站锅炉燃烧效率 ，见1。这种情况与实际氧量 和粉煤灰质量的重要指标，飞灰含碳 分布具有一致性，B侧缺氧燃烧 量增加不仅增加燃料消耗量，降低锅 导致飞灰可燃物、CO明显偏高 炉效率，而且对锅炉的安全运行造成 。 很大的威胁。因此，应尽量使锅炉飞 (3)煤种对飞灰可燃物、炉渣 灰含炭量控制在合理的范围内，以减 可燃物影响明显，运行人员实时 少污染，提高电厂锅炉效率。通常飞 手动干预难度较大。 灰、炉渣可燃物统称为锅炉机械不完 (4)A、B侧可燃物三个班时均 全燃烧热损失，其对锅炉效率影响见 较高，夜班具有虚高特性，一般 图。 取样时刻正值机组加负荷时刻， 对应取样具有瞬间特性，不具有 准确代表性; 二 试验 二 试验方法 实际锅炉几个时间点的飞灰可燃物偏高主要原因如下: 2号炉燃烧情况静态曲线(3.10-3.31号)，在入炉煤一致情况下，其燃烧 3月10号至3月13号、3月20号煤的全水高，影响大。磨煤机出口温度无法 状况见图3。其22天整体趋势跟1号炉类似，具有重叠性和耦合性，主要差别如提高，燃烧推迟，导致飞灰可燃物偏高; 下: 3月14号至3月16号高固定碳、低挥发份煤种，难烧，高负荷时煤粉细度无 (1)最大飞灰可燃物数值好于1号炉;法满足，燃烧推迟，导致飞灰可燃物偏高; (2)A、B侧偏差较小，具有一定交叉型; 3月21号至3月22号，灰分高的煤种，导致飞灰可燃物偏高; 上述两个特征主要与2号炉实际燃烧状况好于1号炉有直接关系。 2号炉飞灰、炉渣可燃物三个班均值情况一览表(3.10-3.31号) 飞灰可燃物(A/B侧) 炉渣可燃物 项目 A侧 B侧 B-A 夜班 3.1941 2.4450 -0.749 0.3795 白班 2.2391 2.1009 -0.138 0.3177 中班 2.0277 2.5414 0.514 0.5877 3 锅炉飞灰含碳量高的原因分析 三 动态分析 影响飞灰含碳量的主要因素 (1)煤种影响。由于煤炭市场紧张及电煤价格的迅速上涨，实际燃用煤种变化频繁。 燃煤的挥发分含量降低时，煤粉气流着火温度显著升高，着火热随之增大，着火困难，达到 着火所需的时间变长，燃烧稳定性降低，火焰中心上移，炉膛辐射受热面吸收的热量减少， 对流受热面吸收的热量增加，尾部排烟温度升高，排烟损失增大。煤的灰分在燃烧过程中不 (1)锅炉效率采用反、正平衡计算锅炉效率，并做误差对比修正: 但不会发出热量，而且还要吸收热量。灰分含量越大，发热量越低，容易导致着火困难和着 火延迟，同时炉膛温度降低，煤的燃烬程度降低，造成的飞灰可燃物升高。 灰分含量增大， 影响飞灰含碳量的主要因素 碳粒燃烧过程中被灰层包裹，碳粒表面燃烧速度降低，火焰传播速度减小，造成燃烧不良， 飞灰含碳量升高。 (2)煤粉细度。合理的煤粉细度是保证锅炉飞灰含炭量在正常范围主要因素之一，降 (2)按照ASME PTC6A-2000中的方法，热耗率计算公式为: 低煤粉细度是降低飞灰可燃物的有效措施。由于磨煤机高负荷时磨煤机高出力运行，导致运 降低锅炉飞灰含碳量的方法 行中分离器转速偏低，影响了煤粉细度。有时煤可磨性较差，石子煤较多，大颗粒的石子煤 在研磨件之间形成支撑，导致煤粉不能被磨细。煤粉过粗，单位质量的煤粉表面积越小，加 热升温、挥发分的析出着火及燃烧反应速度越慢，因而着火越缓慢，煤粉燃烬所需时间越长 ，飞灰可燃物含量越大，燃烧不完全;另一方面提高煤粉的均匀性，也有利于煤粉的完全燃 烧，较粗的煤粉若不能很好的与空气搅拌混合，将导致着火不好，燃烧时间较长，这也是影 1036MW机组锅炉飞灰、炉渣含碳量运行分析及优化 响飞灰可燃物的重要因素。 三 动态分析 三 动态分析 影响飞灰含碳量的主要因素 影响飞灰含碳量的主要因素 (3)一次风速、一次风量的影响。对于燃烧烟煤锅炉推荐的一次风速为25,35 m/s，对于直吹式送粉系统，一次风速宜选下限，在变负荷时存在一次风速偏高，一次风速过高带来 (5)磨煤机出口风粉混合物温度。对于澳洲煤、俄罗斯煤、较低挥发份的印尼煤，磨的危害如下: 煤机出口风粉混合物温度正常运行时应控制在80?左右，由于夏季雨天较多，加上煤质变化 a这直接导致煤粉气流的着火点偏远，着火推迟，燃烧过程缩短。既不利于稳燃，又影响 频繁，燃煤水分含量高，磨煤机出口温度经常在60-80?之间摆动，有时甚至低于60?运行了燃烬。 ，风粉混合物温度降低必将导致煤粉着火推迟，煤粉燃烬程度差，导致飞灰含碳量上升。 b一次风中较大的煤粉颗粒获得动能过大，飞出煤粉气流，落到周围的缺氧区，影响燃烬 (6)磨煤机运行方式的改变。合理的磨煤机运行方式直接影响到炉膛温度，炉膛内的火 (4)一、二次风配合分析。二次风混入一次风的时间要合适。如果在着火前混入，则 焰集中程度，火焰中心位置，目前1号炉存在再热器吸热较大喷水量很大的现象，炉膛火焰着火延迟;如果过迟混入，则着火后的燃烧缺氧。二次风一下子全部混入一次风对燃烧也是 中心较大修前明显后移，在配风不合理的情况下，部分燃料未燃烬便随烟气离开炉膛，导不利的，因为二次风的温度大大低于火焰温度，大量低温的二次风混入则会降低火焰温度， 致飞灰含碳量增加。燃烧速度减慢，甚至造成熄火。二次风速一般应大于一次风速。二次风速比较高时，才能使空气与煤粉充分混合;二次风速又不能比一次风速大太多，否则会迅速吸引一次风，使混合 (7)负荷及煤种的变化。机组负荷频繁大幅度变负荷波动，由于风量跟踪调整具有滞后提前，影响着火。总之，二次风混入应及时而强烈，才能使混合充分，燃烧迅速而完全。燃 性，短时的煤粉过粗影响燃烧完全，涨负荷过快时，送风量跟踪不上，炉膛氧量只有2-用低挥发分煤时，应提高一次风温，适当降低一次风速，选用较小的一次风率，这对煤粉的 2.5，导致煤粉短时的缺氧燃烧，同样影响燃烧的完全性。同时煤种变化又影响磨煤机的出着火燃烧有利。燃用高挥发分煤时，一次风温应低一些，一次风速高一些，一次风率大一些 力，碰到可磨性差的煤种时，很容易导致飞灰含碳量上升。。有时有意使二次风混入一次风的时间早一些，将着火点推后，以免结渣或烧坏燃烧器。 降低锅炉飞灰含碳量的方法 降低锅炉飞灰含碳量的方法 通过对以上列举影响飞灰含碳量种种因素的分析，主要采取以下措施加以改善: 通过对以上列举影响飞灰含碳量 种种因素的分析，主要采取以下措施加以改善: (1)变煤种控制。当煤质变好时，着火迅速，反应速度快，易于燃烬。对于燃煤挥发分 (2)最佳氧量控制。当燃煤热值低于表中热值，总煤量达到表中煤量，值班员要进行燃较高的电厂，飞灰含碳量可以很容易的控制在2左右。所以要从源头上加以控制，尽量使 烧调整，调平锅炉燃烧，尽可能降低CO，特别是高负荷。煤质越差，所需送风量越高。以用煤种或与设计煤种接近的煤种，以确保燃烧稳定。海门电厂锅炉设计燃烧煤种为烟煤 额定负荷为例，设计煤耗375t/h，总风量3400t/h，锅炉尾部烟气氧量控制在2.75，能确保，不同烟煤的燃烧方法存在很大差异，变煤种燃烧控制是有很大的节能空间，为适应燃烧各 CO小于400mg/m3，随着煤质变差，风量要求不断增大，以确保燃烧所需氧量。见表种煤种: (3)合适风煤比。对于难烧的煤种，适当降低风煤比，当要预防燃烧器喷口烧损事故。 为防止煤粉管堵粉，《火力发电厂制粉系统设计计算技术规定》DL/T5145-2002，要求送粉 平时做好磨煤机定期检查调整工作，确保磨煤机能保证出力，加强运行磨煤机石子煤的 管道介质流速不应低于18m/s，所以在降低风煤比的同时应控制磨煤机的最低一次风量不能低排放，确保磨煤机运行畅通，有利于改善煤粉均匀度。在挥发份低时要尽量提高磨出口温度 于90t/h。见表3通常燃用高热值的煤种(水份低)时，要适当降低磨煤机的风煤比，应将风，例如挥发份低的印尼煤也可以提至80?。煤湿时给煤量不易过高，煤很湿时给煤量高于 煤比控制在1.82.0，不超过2.0，尽可能的降低一次风量，有利于煤粉在炉内燃尽。75t./h，会使飞灰可燃物大幅上涨～ 降低锅炉飞灰含碳量的方法 六 总结与建议 (4)控制合适的煤粉细度。锅炉燃烧对煤粉细度敏感性也较强，尤其是煤粉的燃尽度。煤粉细度的减小会使煤粉更加容易燃尽，飞灰和炉渣可燃物含量也减少，燃烧更加充分，可减少未完全燃烧热损失。另一方面，由于煤粉粒径减小，煤粉着火提前，使得排烟温度也能降低，从而引起锅炉排烟热损失的减少。所以通过合理的调节制粉系统的运行方式，尽可能提高动态分离器的转速，维持理想的煤粉细度。变煤种的燃烧方法要加以区分，分别控制， 对于燃用接近设计煤种的煤，如神华、同优、优混、俄罗斯、哥伦比亚煤，由于煤的水份低，磨煤机的干燥出力会大幅上升，应尽可能的降低磨一次风量，并提高分离器转速至1000转/分以上。见表3。同时，启动磨煤机时及时提高分离器转速，忌大幅加煤加风。 (5)燃烬阶段供给充足的氧气。锅炉运行中保持足够的氧量至关重要。由于燃尽风现在平时没有投入自动，在加负荷时应提前手动干预，以控制机组飞灰可燃物及CO。燃烧难燃煤质时，可以合理调整燃尽风门，确保煤粉燃尽。合理调整燃尽风。燃烧印尼煤时要关小燃尽风，提高风箱压力，燃烧神华煤时可适当开启燃尽风，确保尾部燃尽。 (6)炉内空气动力场稳定、均匀---二次风配风方式。高负荷时段，可以采用倒宝塔型配风可以压住火焰，不使火焰上飘，减缓了烟气的流速，延长了煤粉在炉内的停留时间。这相当于增加了煤粉的燃烧时间，对燃烬有利。 (7)火焰中心偏斜的影响。由于百万机组炉膛尺寸大，火焰偏离炉膛中心，在炉内充满度不好，风粉掺混不理想，部分煤粉飘离燃烧区域，导致燃烧不充分。对此可以通过合理的配风来加以调节，尽量使炉膛出口两次氧量趋于一致。 (8)优化磨煤机运行方式及配煤方式。 1036MW机组锅炉飞灰、炉渣含碳量运行分析及优化 建议: (1)配置飞灰可燃物测量装置，以便实时监测。目前运行人员实时手动干预难度较大(一是无法连续知道入炉煤质，二是可燃物无法在线连续监测)。 (2)继续优化锅炉变煤种、变负荷燃烧技术， 以控制锅炉最佳燃烧。 Email:tingyoufengyahoo.com.cn