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300MW锅炉掺烧铜川长焰煤的运行特性分析
发布时间：2013-09-14 08:40 来源：未知
陕西长焰煤资源丰富，地质条件较好，具有良好的开发前景。如渭北侏罗纪煤田为弱粘结性长焰煤，其灰分为14%～18%，硫分1.0%～1.7%。陕北侏罗纪煤田长焰煤灰分为12%～25%，硫分1.5%～4.5%。本文通过对某电厂300 MW机组锅炉掺烧铜川长焰煤的试验性运行和分析计算，提出优化配煤方案，然后根据试验性运行数据和实际观测结果，分析掺烧长焰煤对锅炉燃烧特性的影响以及煤质变化对锅炉机组运行特性的影响。
1、长焰煤的燃烧特性
某电厂300 MW锅炉原设计燃用华亭长焰煤，计划掺烧铜川长焰煤。其煤质分析数据见表1。
由表1的煤质分析数据可见，掺烧的铜川长焰煤的空气干燥基挥发分与设计燃用的华亭煤基本接近，收到基含碳量比原设计煤种提高近13%，发热量比原设计煤种约高出5. 55 MJ/kg，发热量提高了28. 27%。如果掺烧比例较大，会使燃料的着火性能提高，燃烧稳定性增强，但燃烧器出口区域的结渣可能性亦会增大。因为铜川煤的含碳量增加得较多，在煤粉细度相同时，燃尽时间就可能延长。由于长焰煤后期燃烧时间较长，掺烧铜川煤时飞灰可燃物含量将有所提高，并可能引起炉膛出口的受热面结渣，富通新能源生产销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧颗�；�、木屑颗�；怪频纳镏士帕Ｈ剂稀�
2、掺烧铜川煤热力特性计算
本文采用的炉膛出口烟温计算公式为前苏联学者杜卜斯基·卜洛赫提出的修正公式。利用该公式对国内多台300 MW锅炉机组的炉膛出口烟温作过计算，其结果与实际运行基本符合，其计算的减温水量与运行值十分接近。
炉膛出口烟温计算公式：式中：M为修正火焰中心位置的经验系数；ai。为炉膛黑度；是按照输入炉膛的热量计算的水冷壁热负荷；为辐射受热面热有效系数。按式(1)计算的大屏下端与大屏出口烟温值见表2。
表2计算数据表明，在额定负荷运行，当掺烧比例为50%时，燃烧器摆角变化10°，大屏下端烟温计算值大约相差40℃。掺烧比例每变化25%，大屏下端烟温变化约为12℃～15℃，大屏出口烟温变化约11℃～13℃�？杉吮苊庑纬山嵩跫�，将燃烧器适当下摆是有益的。
图1为在100%、70%、50%负荷，不同煤层组态，不同燃烧器摆角时的炉膛辐射受热面换热量计算值，图2为燃烧器摆角-5°时的炉膛出口烟温。根据计算数据分析，混入新煤质后对减温水量的影响不太大。通过对一组比较稳定的额定负荷条件下运行参数的跟踪调查发现，在燃用煤质与设计煤质相近时，过热器减温水量在(27～32) t／h之间变化；再热器减温水量在(14～25) t／h之间变化。
3、掺烧铜川煤的运行数据分析
掺烧铜川长焰煤时的运行统计数据见表3。本次进行了连续8天的掺烧铜川长焰煤试验，根据掺烧及未掺烧运行实测数据和试验结果可初步看出，掺烧铜川长焰煤时，锅炉运行表现出以下特点：
(1)燃烧器喷口附近和炉膛出口的屏式过热器结渣倾向有所增强；
(2)过热器减温水量略有增加。
掺烧试验期间，为了保证机组安全运行，首先将煤质的发热量限定在接近设计煤质或未进行掺烧铜川煤时的水平，并将机组运行负荷限定在250 MW以下。由于在进行掺烧新煤种试验期间发现结渣倾向，故增加了吹灰次数。试验发现，掺烧长焰煤时，过热器减温水量大幅度增加，这主要与吹灰次数增加以及掺烧长焰煤的燃尽特性有关。由于掺烧长焰煤，引起炉膛出口烟温升高，从而导致辐射式过热器吸热量增加幅度大于对流过热器吸热量减少的幅度，因此过热器的减温水总量提高。另外，掺烧比例对排烟温度的影响不大，但对排烟热损失的影响较大。
4、掺烧铜川煤的结渣特性分析
4.1 炉型结构对结渣倾向的影响
因原设计煤质的结渣性较强，在锅炉设计方面采取了以下措施以防止结渣：
(1)将燃烧器一次风喷口分为6层布置，且设置了偏转二次风；
(2)炉膛高度比同容量炉型提高了2m，此举对降低水冷壁热负荷，控制炉膛出口烟温有明显效果。
掺烧铜川煤后，出现结渣倾向可能是铜川煤的发热量较高和含碳量较大，且燃烧配风未达到最佳状态的缘故。
4.2煤结渣和积灰特性的分析评价
设计煤和掺烧煤的结渣倾向判别结果见表4。
由表4的判别结果可知，在华亭煤中掺入铜川长焰煤后，按5项判别指数中的3项判别指数能分辨出该煤质具有严重结渣倾向，其中碱酸比和硅铝比指数偏离实际结渣倾向，结合灰熔点ST数据综合分析，掺烧煤质的结渣倾向应该低于设计煤质。另外，由煤灰的粘污指数可分辨出华亭长焰煤中掺入铜川长焰煤后的煤灰表现出强粘污性，因此容易积灰，促使结渣倾向加重。
但是，仅用煤结渣和积灰判别指标并不能完全说明某种煤的结渣倾向是否加剧。例如，表4中原设计煤的结渣倾向看起来比新配煤更为严重。5项判别指标中，最重要的是灰的软化温度ST，新配煤比设计煤高105℃，故掺烧新煤后结渣倾向应该减轻，但实际运行表明，掺烧新煤的实际结渣程度却高于原设计煤。
国电热工研究院曾提出以煤灰的ST为主，煤的低位发热量Q为辅的结渣倾向判别范围划分方法。根据这一判别方法，原设计煤与掺烧煤均处于结渣区。
掺烧铜川长焰煤的运行实践表明，实际结渣倾向与炉膛温度密切相关。炉膛温度升高，即使ST提高仍然会结渣；炉膛温度降低，即使ST降低也不会结渣。
5、结 论
(1)根据铜川长焰煤的煤质特性推测，掺烧该煤后，虽然ST提高，但由于发热量提高且长焰煤的煤灰粘污性比较强，故综合评价结渣倾向略有增强趋势。
(2)掺烧铜川长焰煤的运行实践表明，实际结渣倾向与炉膛温度密切相关。炉膛温度升高，即使ST提高也会结渣；炉膛温度降低，即使ST降低也不会结渣。
(3)由于掺烧煤的发热量和挥发分提高，掺烧长焰煤后燃烧稳定性有所提高，而燃烧效率主要取决于一次风量和二次风的调整。
(4)随掺烧比例增大，炉膛出口烟温提高，辐射传热量增加，因为燃煤量减少，对流传热量降低，根据计算数据，一、二次减温水量变化不大。掺烧试验时减温水量增加主要与吹灰次数增加有关。
(5)随掺烧比例增大，排烟温度变化不大，但由于排烟体积减小，排烟热损失降低。
(6)根据计算和运行试验结果，通过优化燃烧配风确保不结渣的前提下，额定负荷时掺烧50%铜川长焰煤是可行的。
