浅析煤质变化对锅炉着火稳定性的影响

刘云华

(重庆发电厂，重庆400053)

某厂1、2#锅炉为DG-670/140-8型炉，是一种超高压、中间再热、自然循环、固态排渣、热风送粉炉，是单炉体负压炉膛，每台炉还配置两套中间储仓式制粉系统。

燃烧器为直流燃烧器，四角布置，切圆燃烧。设计燃用松藻无烟煤(收到基低位发热量 Qnet.ar=24 254 kJ/kg，收到基灰分Aar=18.19%，干燥无灰基挥发分Vdaf=9.79%)。一次风喷口分上、下两组相对集中布置，二次风分段送入。投产时，主要是带固定负荷，电负荷低于90%(180 MW)时，必须投油稳定燃烧。

近年来，由于电煤供应紧张，为了满足机组带负荷需要，被迫到处采购电煤，致使供煤单位增加。由于各矿煤质差异大，加上煤中掺假现象突出，电煤品质大幅下降，降低了燃烧的稳定性。为了尽量提高入炉煤品质的均匀度，电厂加强了掺混煤工作。但由于储煤场容量小，原煤掺混条件差，掺混煤只能在输煤过程中，将20%神华煤、30%洗煤、50%小矿混煤，用不同方式往皮带上送的方法进行。由于小矿煤质波动大，且无法及时获得煤质指标，致使掺混煤的均匀度无法保证，入炉煤品质极不稳定，波幅大，收到基低位发热量Qnet.ar在15 000～26 700 kJ/kg，干燥无灰基挥发分Vdaf为7% ～17%，收到基灰分Aar在17% ～50%之间变化。

1 入炉煤变化种类

(1)发热量(收到基低位发热量Qnet.ar=23 000～25 000 kJ/kg)、挥发分(干燥无灰基挥发分Vdaf=15% ～17%)、灰分(收到基灰分Aar=22% ～23%)均正常。这种煤燃烧稳定，炉膛温度高，无需油枪助燃。

(2)发热量正常，挥发分偏高(干燥无灰基挥发分Vdaf＞20%)，灰分正常。这种煤燃烧稳定，炉膛温度高，也无需油枪助燃，如果制粉系统温度控制不好，可能发生自燃及爆炸事故。

(3)发热量正常，挥发分偏低(干燥无灰基挥发分Vdaf＜8%)，灰分正常。这种煤属碳化程度较高的无烟煤，着火温度较高，燃烧效率低，不易燃尽，飞灰可燃物含量高，负荷较轻时，需要油枪助燃。

(4)发热量低(收到基低位发热量 Qnet.ar＜18 000 kJ/kg)，挥发分正常或偏高，灰分高(收到基灰分Aar＞30%)。这种煤燃烧较为稳定，但炉膛温度偏低，随着挥发分的降低抗干扰能力减弱，汽温汽压低，带负荷能力差。

(5)发热量低(收到基低位发热量 Qnet.ar＜18 000 kJ/kg)，挥发分低(干燥无灰基挥发分Vdaf＜8%)，灰分高(收到基灰分Aar＞40%)。这种煤就是无烟煤中掺混煤矸石，着火困难，炉膛温度低，必须借助油枪才能稳定燃烧，带负荷能力差。

煤质最差时(收到基低位发热量Qnet.ar＜14 000 kJ/kg)，全部给粉机增至最大出力，加上助燃油枪，负荷也只能带155 MW;就地观测10 m层炉内四角温度只有950℃左右，火焰中心温度只有1 350～1 400℃(燃烧设计煤种时炉膛火焰中心温度在1 500℃，10 m层炉膛四角温度在1 100℃以上)。

当煤质发生变化时，易造成燃烧波动，特别是第4种煤变化到第3或第5种煤时，由于第4种煤燃烧时炉膛温度偏低，而第3或第5种煤的挥发分低，煤粉着火温度高，着火将发生困难，引起燃烧波动，且这种波动随着负荷的降低逐渐增大。

2 防止锅炉灭火措施

2.1 设备方面

由于原煤发热量普遍较设计煤种降低20%～30%，发相同的电量要多消耗30%左右的原煤量，且煤中灰分增加，可磨性系数降低，进一步降低了制粉系统的出力。受制粉系统设计出力限制，为了尽量满足发电的需要，调大了粗粉分离器挡板的开度，将煤粉细度从R90=6% ～8%增至R90=7% ～9%。煤粉调粗虽然在一定程度上满足了发电的需要，但使机械不完全燃烧损失增大，降低了运行的经济性。

灰分含量增加，同时也增加了制粉系统的磨损，为了减小设备的磨损，采用了在粗粉分离器内锥、球磨机出口管上部粘贴防磨瓷砖、球磨机出口管改为防磨管等。

为了保证锅炉切圆工况正常，燃烧稳定，防止火焰冲刷水冷壁，利用停炉检修时，对喷燃器进行全面检查和角度校正。发现燃烧器变形、角度偏差并及时消除，同时在水冷壁拉稀管等处增设防磨铁等手段防止受热面磨损。

为了适应燃用混煤，防止来煤混杂发生制粉系统爆炸损坏设备，在球磨机进出口管加装了防爆门，将球磨机出口温度降低了10℃。

2.2 运行调整方面

防止入炉煤品质变化造成熄火，应从两方面入手:首先，采取预防性措施稳定燃烧(特别是在低负荷时)，以增强燃烧抗干扰的能力;其次，就是认真监盘，在燃烧工况发生变化时，及时发现并采取补救措施以稳定燃烧。

(1)当炉膛10 m层温度降至1 000℃时，必须投油助燃。

(2)当给粉量未减少而蒸汽压力及负荷下降较快时，先投入油枪稳定燃烧后，再进行调整。

(3)注意二层浓缩预热型喷口壁温的变化，当壁温低于500℃时，说明煤粉着火发生困难，回火变差，应投入油枪助燃。

(4)加强炉膛负压、一次风速及煤粉浓度的监视，及时调整各给粉机的下粉量，保持同一层给粉机下粉量尽可能一致;如发生燃烧波动应先投油助燃(投油前，必须确认未熄火)，再查找原因进行处理。

(5)运行中，加强对给粉机的检查维护工作，防止给粉机发生故障。当第一、二层任一台给粉机出现故障时，应及时投油助燃，直至处理结束。

(6)调峰过程中，应尽可能控制热负荷的变化速率，以适应电负荷的变化，但必须保证燃烧的稳定性，加减负荷速率控制在2 MW/min内。

(7)在加减负荷过程中，适当减少第三层二次风量，使两个燃烧区尽量靠近，以提高燃烧的稳定性，降低煤质变化对燃烧稳定的影响。

(8)负荷较轻或煤质较差时，可适当降低一次风总风压运行，以降低一次风速，使着火保持稳定。

(9)当电负荷降至130 MW以下运行时，每隔45 min投一支多功能油枪运行10～15 min，以提高炉膛温度。启停制粉系统过程中，投一支多功能油枪运行。

经过努力，从2013年8月份到2014年4月份，尽管来煤品质变化幅度较大，但由于负荷较重，投运的给粉机较多，燃烧稳定性和抗干扰能力相对较强，煤质转变过程较为明显。运行人员均能及时判断出煤质变化，投入油枪助燃，稳定燃烧，未造成锅炉熄火。

2.3 下一步努力的方向

近年来，调峰幅度增加，负荷轻，加减负荷频繁，燃烧稳定性差，抗干扰能力减弱。经分析，笔者认为还可进一步做好以下工作。

(1)继续采取措施，尽量稳定入炉煤品质，防止煤质大幅度波动。

(2)加强对司炉的培训工作，提高其燃烧调整的能力。

(3)深化设备改造。由于锅炉两个燃烧区相隔2 m以上，低负荷时三、四层一次风燃烧器运行较少，特别是第三层一次风燃烧器部分运行时着火不稳定，易造成燃烧波动，应将第三层一次风燃烧器改造为浓缩预热型燃烧器，提高其着火稳定性。

由于有下三次风的存在，降低了炉膛底部火焰温度，对煤粉着火极为不利，应取掉下三次风燃烧器。为防止三次风全部走上面，造成飞灰可燃物含量增加，应改造三次风燃烧器，增加预热功能，使其着火提前。

3 结束语

随着电煤市场的变化，发电企业购买多种品质的燃煤，煤质稳定性差、波动大。通过对燃煤掺混方式、煤质参数变化情况进行对比，分析出各种情况对燃烧稳定性、安全性的影响，从设备和运行调整等方面制订防止锅炉灭火的相关措施并严格执行，使锅炉燃烧稳定性提高，灭火事件明显减少，取得实效。

［1］ 胡萌平，陈柏军，赵仲琥.电站锅炉手册［M］.北京:中国电力出版社，2013.

［2］ 孙明，莫言学，李梅，等.混煤燃烧特性的热重分析法研究［J］.能源技术与管理，2005，(2):50-51.

［3］ 周强泰.锅炉原理［M］.北京:中国电力出版社，2009.