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????? 煤質(zhì)下降對鍋爐安全性和燃燒穩(wěn)定性的影響及改進(jìn)措施

????? 摘要：文章針對煤質(zhì)特性變差、鍋爐滅火事故增加的事實(shí)，從煤質(zhì)特性變
化影響鍋爐燃燒穩(wěn)定性方面進(jìn)行了較詳細(xì)的分析，提出了通過對鍋爐設(shè)備的改造，
加強(qiáng)燃煤管理，提高管理水平來適應(yīng)煤質(zhì)變化的有效措施。

????? 關(guān)鍵詞：燃煤質(zhì)量；鍋爐安全性；燃燒穩(wěn)定性；設(shè)備改造近幾年來，由于
燃煤市場情況的變化，電廠燃煤質(zhì)量出現(xiàn)持續(xù)下降，主要表現(xiàn)在發(fā)熱量、揮發(fā)分
的下降和灰分的增加及燃燒特性的惡化。由于煤質(zhì)變化偏離設(shè)計(jì)范疇要求，導(dǎo)致
鍋爐燃燒不穩(wěn)定，滅火事故時(shí)有發(fā)生，影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。為此，對鍋爐
燃燒系統(tǒng)及輸煤系統(tǒng)進(jìn)行改造，同時(shí)，加強(qiáng)管理，使鍋爐穩(wěn)燃能力得到提高，在
煤質(zhì)下降，燃燒特性惡化的狀況下仍能維持鍋爐燃燒穩(wěn)定。

????? 一、設(shè)備情況湖南某廠1 號(hào)爐是哈鍋生產(chǎn)的HG-670/13.82-WM10 型鍋爐，
為超高壓、中間再熱、自然循環(huán)、固態(tài)排渣煤粉爐，單爐膛、負(fù)壓燃燒、∏型布
置。爐膛四角切向布置四層16個(gè)煤粉燃燒器及中、下二層點(diǎn)火及低負(fù)荷助燃用油
槍8 支。本鍋爐采用兩套結(jié)構(gòu)相同的中間儲(chǔ)倉式低速鋼球滾筒式磨煤機(jī)制粉系統(tǒng)。
干燥劑由熱風(fēng)和再循環(huán)風(fēng)組成，熱風(fēng)來自空氣預(yù)熱器出口，流經(jīng)熱風(fēng)門、磨煤機(jī)
入口隔絕門進(jìn)入磨煤機(jī)，再循環(huán)風(fēng)來自排粉機(jī)出口，流經(jīng)再循環(huán)風(fēng)門進(jìn)入磨煤機(jī)。

????? 二、燃用煤質(zhì)及運(yùn)行狀況（一）燃用煤質(zhì)鍋爐設(shè)計(jì)煤種為40% 大同煙煤和
60% 無煙煤與貧煤的混合煤種，發(fā)熱量20990KJ/kg. 校核煤種I 是30% 大同煙煤
和70% 無煙煤與貧煤的混合煤種，校核煤種II70% 大同煙煤和30% 無煙煤與貧煤
的混合煤種。設(shè)計(jì)煤種與校核煤種的煤質(zhì)分析結(jié)果見表1 ：（二）運(yùn)行狀況按發(fā)
電煤耗370g/kWh計(jì)算，平均每天滿負(fù)荷要消耗原煤8080.8t ，耗用煤量之大，對
煤的質(zhì)量與管理要求也就更大，而2005年來，燃煤質(zhì)量的下降，與運(yùn)行煤質(zhì)不相
吻合，發(fā)生偏離較大。眾所周知，鍋爐是按一定煤種設(shè)計(jì)的，鍋爐工作的規(guī)律之
一是，對于燃料的適應(yīng)范圍有一定限制，若其燃煤質(zhì)偏離設(shè)計(jì)煤種，就會(huì)導(dǎo)致鍋
爐的經(jīng)濟(jì)性，安全性降低，嚴(yán)重時(shí)發(fā)生鍋爐滅火而導(dǎo)致機(jī)組跳閘，引發(fā)設(shè)備故障
以及輸煤系統(tǒng)設(shè)備的損壞率提高。2005年、2006年、2007年、2008年，由于煤質(zhì)
差燃燒不穩(wěn)引起的機(jī)組跳閘事故次數(shù)分別是6 次、7 次、5 次、5 次。

????? 三、煤質(zhì)下降對鍋爐和輸煤系統(tǒng)的影響（一）燃煤發(fā)熱量下降造成鍋爐受
熱面超溫，影響發(fā)電量因燃煤發(fā)熱量下降，著火延遲，火焰中心上移，致使?fàn)t膛
出口溫度升高，對流傳熱份額提高，導(dǎo)致過熱蒸汽超溫，管壁過熱爆管和磨損爆
漏停機(jī)。該廠1#爐，因2007年上半年煤質(zhì)下降到18100kJ/kg，而設(shè)計(jì)煤發(fā)熱量為
20990kJ/kg，因此導(dǎo)致過熱器超溫磨損爆管停爐，少發(fā)電1.2 億千瓦時(shí)。

????? （二）灰分增加對鍋爐受熱面積灰和磨損愈嚴(yán)重眾所周知，受熱面的飛灰
磨損速度與煙氣速度的三次方成正比，與飛灰濃度大小成正比，如煙速快1 倍則
磨損加快7 倍。而混煤不堅(jiān)硬，其維氏硬度為10～70，對維氏硬度200 的鋼管不
會(huì)構(gòu)成嚴(yán)重磨損。但是燃煤參與燃燒后形成灰份、其灰份中的SiO2硬度高達(dá)500
以上，會(huì)對鋼管造成劇烈磨損。含灰量高，飛灰濃度就更高，更加劇了受熱面磨
損，因而使尾部受熱面如省煤器、再熱器嚴(yán)重磨損、泄漏，導(dǎo)致停爐。并引起空
氣預(yù)熱器磨損泄漏，煙風(fēng)短路，燃燒工況難以形成。引風(fēng)機(jī)、排粉機(jī)等含塵風(fēng)機(jī)
因灰量增加，葉輪磨損失去動(dòng)平衡，使風(fēng)機(jī)劇振甚至引起“飛車”停爐。若灰分
的溫度t2小于1350℃時(shí)，就有可能造成受熱面結(jié)焦和積灰會(huì)影響傳熱，使排煙溫
度升高，爐膛結(jié)焦，妨礙鍋爐連續(xù)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。同時(shí)，環(huán)境污染增加。

????? （三）燃煤中的水分是惰性物質(zhì)，水分的增加，會(huì)使燃燒溫度下降資料表
明，水分對燃燒溫度的影響比灰分還大，爐膛燃燒溫度的降低，不但會(huì)使燃燒不
穩(wěn)定，而且還影響煤的燃燼度，從而影響鍋爐的安全運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)性。水分增加還
會(huì)使鍋爐的煙氣量增加，不但增加了排煙的熱損失，而增加了引風(fēng)機(jī)的耗電量。

????? （四）煤的揮發(fā)分含量是評定其燃燒性能的首要指標(biāo)不同煤種，揮發(fā)分含
量也不同。隨著煤質(zhì)揮發(fā)分含量的減少，煤粉的著火溫度顯著增加。有資料認(rèn)為
：高揮發(fā)分煤粉的著火溫度約在800 ℃左右，低揮發(fā)分煤粉的著火溫度可高達(dá)1100
℃。對Vr小于5%的煤種可達(dá)500 ℃；Vr等于15% ～30% 的煤種大致在270 ℃～300
℃之間；Vr等于40% 長焰煤，約為210 ℃左右；揮發(fā)分在其余范圍內(nèi)的煤種，其
溫度水平也相應(yīng)地介于上述各間隔溫度之內(nèi)。從而可看出揮發(fā)分含量對燃燒穩(wěn)定
性以及制粉、輸煤系統(tǒng)運(yùn)行安全性的影響。

????? （五）燃煤中含硫量增大，會(huì)使低溫受熱面形成低溫酸腐蝕，帶來煙氣通
道堵塞等問題燃煤中的可燃硫在燃煤進(jìn)程中被氧化，生成SO2 及較少的SO3 ，SO3
含量雖然很少，但由于它與煙氣中的水蒸汽結(jié)合形成硫酸蒸汽。當(dāng)煙氣溫度低于
酸露點(diǎn)時(shí)，硫酸蒸汽在低溫受熱面及煙道部分就會(huì)凝聚造成酸腐蝕和結(jié)垢。根據(jù)
有些電廠經(jīng)驗(yàn)，煤粉爐，當(dāng)煤的含硫量小于1.5%時(shí)，尾部受熱面不會(huì)產(chǎn)生明顯的
低溫酸腐蝕。當(dāng)煤的含硫量為1.5%～3%時(shí)，如不采取有效措施就會(huì)有明顯的腐蝕
和堵灰。若大于3%，就進(jìn)入嚴(yán)重的腐蝕和堵灰范圍，造成空氣預(yù)熱器堵灰和腐蝕
引起大量漏風(fēng)，嚴(yán)重地影響鍋爐運(yùn)行的安全經(jīng)濟(jì)性。

????? （六）煤質(zhì)的改變，將加重輸煤系統(tǒng)負(fù)擔(dān)，降低設(shè)備使用壽命

????? 眾所周知，煤的發(fā)熱量是評價(jià)動(dòng)力用煤最重要的指標(biāo)之一。如鍋爐負(fù)荷不
變，當(dāng)燃煤發(fā)熱量降低，則耗煤量就增大，輸煤系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)加重。入廠煤量增加，
對缷輸煤設(shè)備、輸煤皮帶都有可能因煤量的增加而損壞率提高。如該廠總?cè)萘繛?BR>650MW ，按原設(shè)計(jì)煤種低位發(fā)熱量為平均20934kJ/kg計(jì)算，每小時(shí)耗煤平均約336t.
如煤發(fā)熱量下降至15491kJ/kg，每小時(shí)耗煤量平均約為455t，耗煤量增加119t/h，
無形中輸煤系統(tǒng)負(fù)擔(dān)加重，導(dǎo)致廠用電率增加，設(shè)備的健康水平下降。

????? 同樣煤的灰分大小也是衡量煤質(zhì)好壞的一個(gè)指標(biāo)。煤的質(zhì)量級別是根據(jù)煤
的灰分多少制定的。對工業(yè)用煤來講，灰分是無益的成分，它給輸煤系統(tǒng)增加了
無效的負(fù)擔(dān)?；曳侄?，固定碳就越少，煤的發(fā)熱量也就低。根據(jù)推算，煤的灰分
每增加1%，其發(fā)熱量減少約209.34～376.81kJ/kg ，由于灰分的比重大約是可燃
物比重的兩倍，會(huì)使輸煤系統(tǒng)設(shè)備磨損增加，增加了檢修更換工作量，嚴(yán)重地污
染環(huán)境及影響工人的身體健康。

????? 水分大易引起設(shè)備粘煤、落煤堵煤，嚴(yán)重時(shí)會(huì)中止上煤影響生產(chǎn)；嚴(yán)寒季
節(jié)會(huì)使煤和存煤凍結(jié)，影響卸煤和上煤。但是，水分很少時(shí)，在卸煤和輸煤過程
中造成棧橋內(nèi)粉塵飛揚(yáng)，影響環(huán)境衛(wèi)生，影響工人身體健康。

????? 煤的揮發(fā)分和含硫量雖說沒有明顯的影響輸煤系統(tǒng)，但是由于過大的含量，
輸煤系統(tǒng)應(yīng)注意防燃和在儲(chǔ)存中的自燃，因兩種成分的燃點(diǎn)都較低，容易引起自
燃，因此也要做好安全措施。

????? 四、改進(jìn)措施根據(jù)上述燃煤質(zhì)量對鍋爐設(shè)備和輸煤系統(tǒng)的影響可知，燃煤
的質(zhì)量是個(gè)不可忽視的大問題。為此，我認(rèn)為電廠應(yīng)變被動(dòng)為主動(dòng)地來抓好燃煤
下降的問題，盡快適應(yīng)市場的變化，才能從困境中解脫，提高火電廠的效益。

????? 1.為扭轉(zhuǎn)被動(dòng)局面，電廠應(yīng)對鍋爐設(shè)備及輸煤系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行必要的改造、
盡可能地適應(yīng)燃用較劣質(zhì)煤種。主要措施是采用提高燃燒器區(qū)域的熱負(fù)荷，利用
背火側(cè)衛(wèi)燃帶分塊技術(shù)，在水冷壁四周布置衛(wèi)燃帶。

????? 2.要加強(qiáng)監(jiān)督，強(qiáng)化燃煤質(zhì)量的督促檢查，對電煤摻雜使假的行為，強(qiáng)化
采樣人員的技術(shù)素質(zhì)，職業(yè)道德的提高，做好監(jiān)裝及時(shí)采樣，多方位采集煤樣等
措施來防止摻假行為。

????? 3.隨著國家經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的要求，火電廠是燃料的大用戶，盡可能不用較
優(yōu)質(zhì)燃料，盡可能多采用當(dāng)?shù)厝济海虻刂埔说卦谠O(shè)計(jì)建設(shè)火電廠時(shí)盡可能采用
劣質(zhì)煤種，避免以后所造成的嚴(yán)重?fù)p失。

????? 4.燃運(yùn)部門要及時(shí)了解煤種的質(zhì)量，做到合理存放，根據(jù)煤質(zhì)情況，進(jìn)行
合理地?fù)交旃ぷ?，盡可能地將混合煤種適應(yīng)鍋爐煤質(zhì)要求，達(dá)到穩(wěn)定燃燒，以滿
足鍋爐運(yùn)行的安全經(jīng)濟(jì)。

????? 5.要加強(qiáng)輸煤的技術(shù)管理，加強(qiáng)工作人員的技術(shù)培訓(xùn)，加強(qiáng)設(shè)備的維護(hù)，
鍋爐運(yùn)行人員要提高運(yùn)行操作水平，在實(shí)踐中盡快掌握煤種變化下的運(yùn)行操作，
還要加強(qiáng)與燃運(yùn)部門的聯(lián)系及時(shí)掌握來煤情況，做到及時(shí)調(diào)整各種參數(shù)、克服因
煤質(zhì)煤種變化所帶來的被動(dòng)局面，努力使運(yùn)行設(shè)備，確保在安全、經(jīng)濟(jì)的狀態(tài)中
發(fā)揮好的效益。

????? 五、結(jié)語通過對鍋爐設(shè)備的改造，加強(qiáng)燃煤管理，提高管理水平，來適應(yīng)
煤炭市場的變化，不僅可以提高火電廠的效益，而且也可以提高全社會(huì)的經(jīng)濟(jì)效
益。