锅炉燃烧由贫煤改烟煤的热效率分析

收稿日期!$%!#!*文章编号!!#!$%$%#!!!+!)锅炉燃烧由贫煤改烟煤的热效率分析梁志勇!!余岳溪$!!’广东红海湾发电有限公司广东汕尾&!(($*#$’广东电网公司电力科学研究院广东广州&!($摘要!某电厂*号锅炉由贫煤改为混配烟煤燃烧对锅炉燃烧混配煤的安全性以及煤粉细度&氧量&二次风配风方式对热效率的影响进行了分析分析结果表明锅炉的安全性没有受到影响锅炉可以保持在较高的热效率下运行%对锅炉运行优化提出建议*尽量缩短高负荷运行时间以减少结焦#混配烟煤着火性能优越应以低温燃烧作为主要燃烧方式不宜过分强化着火措施#在机组负荷为$)P和$&)P时锅炉在氧量分别为&’T&&’&T和*’T&*’&T状态下运行能获得较高热效率%关键词!混配烟煤#锅炉安全性#热效率中图分类号!M[$$*’$*#M[$$%’(!!!!文献标志码!DA)G#-,.$-,(),)-(@’%3$5//,&,)&9(/E(,5%E2%),).E,-23,)(2#*($5A)#-$+(/D$.%*($5QK$’(%:*!=3+,!$212F5!L*$!’(F7+,;3+,45;D7=B3C58(5+587?*3+3’$Q?;’$-:7+C5*$(F7+,;3+,&!(($*$:*+7%$’&A59?8*9B3C584565789:K+6?’3@(F7+,;3+,B3C58(8*;38G’$(F7+,S:3F$(F7+,;3+,&!($:*+7#67#-%$&-!M:5@F5A3@D3*A58**+63/5G3C58GA7+?:76I55+9:7+,5;@83//57,58937A?3IA5+;5;I*?F/*+3F6937A’$9938;*+,A=$?:567@5?=3@I3*A58IF8+*+,IA5+;5;937A7+;?:5*+@AF5+953@GFA58*S5;937A@*+5+566$3L=,5+93+?5+?$7+;;*6?8*IF?*3+G7??58+3@6593+;78=7*83+?:5?:58/7A5@@*9*5+9=7857+7A=S5;’M:57+7A=?*97A856FA?66:3C?:7??:567@5?=3@I3*A58*6+3?7@@59?5;7+;?:5I3*A5897+H55G3G587?*+,7?:*,:?:58/7A5@@*9*5+9=’B83G367A6@383G?*/*S*+,?:53G587?*3+3@I3*A587853@@585;!?:53G587?*3+;F87?*3+7?:*,:A37;6:3FA;I5/*+*/*S5;?385;F9593H*+,%*+*5C3@?:56FG58*38@A7//7I*A*?=3@IA5+;5;I*?F/*+3F6937A$A3C!?5/G587?F8593/IF6?*3+6:3FA;I56?85665;*+6?57;3@*,+*?*3+/576F856%C:5+?:5A37;3@F+*?*6$)P7+;$&)P$:*,:58?:58/7A5@@*9*5+9=97+I53I?7*+5;C:*A5?:5I3*A58*63G587?*+,C*?:3L=,5+93+?5+?I5*+,&’T&&’&T7+;*’T&*’&T856G59?*5A=’!891(%+#!IA5+;5;I*?F/*+3F6937A%67@5?=3@I3*A58%?:58/7A5@@*9*5+9=!!某电厂*号锅炉设计煤种为晋东南混煤&T的贫煤加&T的无烟煤#$由于多种原因$现试烧山西平朔地区混配的烟煤$包含大友$号)乡优)同优)能源优)种不同煤种&本文分析将锅炉由贫煤改烧烟煤的运行方式及锅炉热效率&!!设备概况某电厂*号锅炉为东方锅炉厂制造的O(!$&+!+’$!KK&型锅炉$配套*)P机组&该锅炉燃烧器为内装稳燃船体的直流燃烧器$双切圆布置$假想切圆的直径为(//和+//$风箱为四角角式风箱形式$每角上下$只$共+只风箱$每层二次风可单独调整$$层三次风和其中$$/)$#/)$%/的二次风喷口可上下摆动$]&锅炉采用中储式热风送风系统$每炉配)套)M%*&#钢球磨$制粉乏气经排粉机送入对角的$个三次风喷口$煤粉由热风送入四角的)层共!(只一次风喷口$其煤质分析数据见表!&改烧混配烟煤的空气干燥无灰基挥发分,;7@N#)全水分,78)#和收到基含硫量,78-#均高于设计煤种$热值低于设计煤种$灰熔点与设计煤种接近$属不!第$$卷第!!期广东电力N3A’$$’3’!!!!$%年!!月:;6:4=:?*@!A*0=B!’3’$%!易结焦煤种&表!!原设计煤种和改烧混配烟煤种的煤质对比种类参数设计煤种混配烟煤工业分析,78)#+T(’*)!!’$,7;)#+T!’(#$’)+,78$#+T$&’!$$!’!#,;7@N#+T!’*&’%)热值A+5?$78+(00H,!!#$*$+%$(!元素分析,78-#+T’*$!’!!灰熔点/;+W!*!*&&/6+W!&!&/@+W!&!&!!注!,7;)#*空气干燥基水分含量%,78$#*收到基灰分含量%/;*变形温度%/6*软化温度%/@*流动温度&$!锅炉燃烧混配烟煤的分析$#!!燃烧混配烟煤的安全性分析某电厂*号锅炉燃烧混配烟煤近$天$机组负荷为$&&*)P$此期间锅炉没有出现灭火或火焰强度不稳定的现象$制粉系统没有自燃或爆炸的现象$此负荷区间的燃烧器着火距离大于&//&锅炉负荷由$&)P升至*)P$其炉膛温度由!))&W升至!(&W$可以维持锅炉的稳定燃烧$保持足够的安全裕量以支持低负荷燃烧&负荷为*)P左右时的炉膛温度近!(W$已超过煤种的灰熔点$容易引起结焦$在炉膛出口的观火孔标高)&/#已发现屏式过热器有$块屏挂焦$且挂焦有增加的趋势&建议*号锅炉带高负荷的时间尽可能短些$且每天应坚持一次全面吹灰$以减缓结焦的趋势&混配烟煤中存在不可燃物质水分加灰分#$T左右$煤中的水分在燃烧上有增加着火)降低燃烧温度等不利作用&但另一方面$水分的析出主要是内在水分#将使煤粒孔隙率及比表面积增加$有利于挥发分的析出和氧气向煤粒内部扩散$使煤焦活性提高$煤的着火)燃尽性能较好&混煤灰分低$使煤粒在燃烧中形成阻碍燃烧灰壳的可能性降低&从挥发分)活化能和衰减指数等分析$混配烟煤的前期燃烧迅速)着火提前相对较多$其燃烧速度对温度的依赖程度小&在燃烧的过程中应注意以下两方面问题!7#混配烟煤着火性能优越$在实际燃烧过程中不宜采用过分的强化着火措施%I#混配烟煤可在较低的温度下产生更高的燃烧速度$极易在燃烧器区形成强烈燃烧$从而出现尖峰燃烧温度$在实际燃烧过程中$低温燃烧成为该煤燃烧的主要方式&$#$!制粉系统的细度调整对锅炉热效率的影响制粉系统的粗粉分离器挡板开度由)]调整至*&]&在)]时$煤粉细度@%,!+’%T%在*&]时$煤粉细度@%,!*’*&T&在粗粉分离器挡板开度为)])*&]时分别完成了$)P和$&)P的热效率测试$煤粉细度的变化对锅炉热效率的影响见表$&表$!煤粉细度对热效率的影响结果工况!工况$工况*工况)分离器挡板开度+]#)*&)*&机组负荷+)P$&$!*$&*$&运行氧量+T&’%&’+)’()’$侧飞灰中碳的质量分数+T)’&&’%#!’##)’+*D侧飞灰中碳的质量分数+T)’&&’&#!’+(&’$$炉渣中碳的质量分数+T)’)’+*(’$$*’*+$侧排烟温度+W!$(’!*$’#!*)’(!)&’+D侧排烟温度+W!$!’&!$%’!!*’&!*+’)热效率+T%’#!%!’(!%!’%!%!’)当机组负荷在$&)P以下$随着煤粉变细$锅炉热效率由%’#!T升至%!’(!T$煤粉细度的改变对热效率影响明显$主要原因是煤粉变细$相应的颗粒燃尽率较高飞灰含碳量较少#$其机械不完全损失率D)减小&当机组负荷在$&)P以下$随着煤粉变细$反而相应的颗粒燃尽率较低飞灰含碳量较高#$故锅炉热效率由%!’%!T降至%!’)T$这与理论分析和预测相差较远&以炉膛温度来分析在$&)P下$炉膛温度约!&W#$炉膛有充分的能量引燃煤粉颗粒$热效率下降的原因应该是氧量不够充分$导致煤粉颗粒没有充分燃烧$故颗粒燃尽!+!第!!期梁志勇$等!锅炉由贫煤改烧烟煤的热效率分析率较低&值得注意的是$当煤粉变细$排烟温度升高时$锅炉热效率下降$这与理论分析和预测相差较远&其主要原因是环境温度升高$故排烟温度升高%另一种原因是锅炉没有吹灰$在煤粉变细的工况试验前$恰好有较长的时间锅炉不吹灰$导致受热面有积灰$换热效率偏低$排烟温度升高&从理论分析$煤粉变细$颗粒燃尽时间减少$颗粒行程减短$相对地在尾部烟道换热较少$故排烟温度降低&$#!氧量变化对热效率的影响在机组负荷为$)P和$&)P时$氧量变化对锅炉热效率的影响见表*&表!氧量变化对热效率影响参数表工况&工况(工况#工况+工况%工况!分离器挡板开度+]#*&*&*&)))机组负荷+)P$&$!*$*$&)$&*$&$侧氧量+T&’)&’%#’$$’()’%&’+D侧氧量+T&’!&’+#’$’!)’*&’$$侧飞灰中碳的质量分数+T!’)#’%#!’+$’#)!’##&’)+D侧飞灰中碳的质量分数+T!’*&’&#!’#**’*)!’+(&’*)炉渣中碳的质量分数+T*’$)’+*&’&#$’##(’$$+’+)$侧排烟温度+W!$#’(!*$’#!$)’*!*(’*!*)’(!*!’%D侧排烟温度+W!$*’)!$%’!!$!’+!**’&!*’&!$(’&从表*的数据可知$随着氧量的增大$飞灰含碳量由高至低$再由低至高$这表明有一个合适的氧量$氧量太小没有起到强化燃烧氧量补给的作用$导致颗粒燃尽率较低&氧量太大使炉膛温度下降$影响了炉膛空气动力场$没有良好的燃烧组织同样导致颗粒燃尽率较低&影响排烟温度的因素较多$如环境温度)氧量等&随着环境温度降低$排烟温度也降低%随着氧量的增大$多余的热烟气会流向尾部烟道$排烟温度会有所升高&但太大的氧量会迫使送风机)一次风机和引风机出力增加$相应地增加空气预热器漏风$随着冷端空气泄漏进入烟气侧$相应的排烟温度会降低&当机组负荷为$)P时$建议锅炉在氧量为&’T&&’&T时运行$此状态下的减温水用量较少且热效率较高$达到%$’##T$而且氮氧化物在标准状态下排放的质量浓度也是相对最小的$达到)$’)/,+/*&当机组负荷为$&)P时$建议锅炉在氧量为*’T&*’&T时运行$此状态下的减温水用量较少且热效率较高$达到%$’%!T$而且氮氧化物在标准状态下排放的质量浓度也是相对最小的$达到)+&’&/,+/*&$#’!二次风配风变化对热效率的影响当机组负荷在$&)P以下$锅炉有)个配风方式的工况&二次风配风方式的变化对锅炉热效率的影响见表)&表’!$-.1D下二次风配风变化对热效率影响工况!!工况!$工况!*工况!)二次风配风方式均匀缩腰正三角倒三角$侧氧量+T&’$)’%)’%)’*D侧氧量+T)’&)’*)’!*’#$侧飞灰中碳的质量分数+T!’&!’###’#+$’&&D侧飞灰中碳的质量分数+T!’*#!’+(#’))$’)+炉渣中碳的质量分数+T*’))(’$$*’%!&’*&$侧排烟温度+W!**’*!*)’(!*(’*!*&’D侧排烟温度+W!$%’%!*’&!*!’!*!’热效率+T%$’!!%!’%!%’$*%$’)从表)的数据可知$倒三角配风方式下运行的锅炉热效率较高$其次是均匀配风方式$正三角形的二次风配风方式最差$飞灰中碳的质量分数高达#T$且锅炉热效率低&*!结论机组负荷为$&&*)P时$*号锅炉没有出现灭火或火焰强度不稳定的现象$制粉系统没有自燃或爆炸的现象$锅炉可以维持稳定燃烧$保持足够的安全裕量以支持低负荷的燃烧&当机组负荷为$)P时$锅炉热效率维持在%’#!T&%$’##T%在$&)P时$锅炉热效率维持在%’$*T&%$’)T&锅炉可以保持在较高的热效率中运行$锅炉改烧混配烟煤是成功的$对同类锅炉改烧烟煤有一定的借鉴