煤种变化对锅炉结渣的影响分析研究

梁海泉 刘建江 佐双吉

摘 要：煤质特性变化是影响锅炉结渣的主要原因。通过对锅炉结渣的影响因素：煤灰熔融特性和低位发热量的分析及锅炉运行参数制粉系统、炉膛温度和风煤配比不当的分析，提出了当煤种改变时预防结渣的措施：运行负荷低，掺烧比例高，运行负荷高，掺烧比例低，相应调整机组运行参数；提高锅炉对煤种的适应范围；提高锅炉本身改造力；进而提高机组运行稳定性。

关键词：煤种变化 锅炉 结渣 煤质特性

中图分类号：TK227.3 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）12（c）-0042-02

Abstract： Coal type changes bring variation of coal properties， variation of coal properties is main factor of coal slagging. Effect analyses of boiler slagging on ash melting characteristic， low heat value， Coal Pulverizing System， furnace chamber temperature and mismatch air-coal ratio. When coal type changes， some preventive action is proposed that high mixing ratio when low load and low mixing ratio when high load， adjusting the operating parameters， improve the adaptability of boiler to coal type， improve capable of boiler remake then operation stability of the unit is improved.

Key Words： Coal type change； Boiler； Slagging； Coal properties

火力发电动力源以煤为主，锅炉在运行过程中，煤种改变是不可避免的。煤种变化对燃烧过程的影响，尤其是锅炉结渣的危害不容忽视。锅炉结渣过程涉及燃料燃烧、杂质燃烧、热量输送、煤质潜在结渣倾向、燃料颗粒在炉膛内运动及煤灰与燃烧器间附着力因素[1-5]。

锅炉结渣对火力发电影响至关重要，煤种变化引起锅炉结渣主要受煤质特性、锅炉运行参数两个方面的影响。

1 影响结渣因素

煤种变化即煤质特性变化，是影响结渣的关键；锅炉运行参数变化对结渣亦有影响。

1.1 煤质特性

煤质特性是结渣与否和结渣程度的影响因素。炉膛温度高于煤质熔融温度时，易结渣，反之结渣减小。灰分中酸性氧化物和碱性氧化物影响熔融温度，依据两种氧化物权重，可测算煤种熔融温度，从而得出燃料结渣程度。

煤种低位发热量不足时，提高炉膛内灰分，进而为炉膛结渣提供条件。

1.2 运行系统影响

1.2.1 制粉系统影响

煤粉浓度高，炉膛内燃烧剧烈，火焰强度大，煤粉颗粒剧烈运动，一旦靠近炉墙，炉墙四周就会出现还原性气体，导致在炉墙上结渣。煤粉细度小，着火温度降低，易在喷口处结渣；煤粉细度大，着火温度升高，燃料燃烧位置偏上，爐膛出口处易结渣。

1.2.2 炉膛内温度

炉膛温度不稳定，火焰中心位置有偏差，炉膛内负荷分布不均匀，某一区域温度过高超过普通燃料熔融温度，易结渣。

1.2.3 风煤配比不当

燃料燃烧时，进风量不够，燃烧过程将产生较多还原气体，煤质熔融温度下降，增加炉膛结渣量；高负荷运行时，二次风压提高，结渣、积渣严重；进低风量时，不足，产生还原性气体，降低燃料熔点，引发结渣、积渣；另外，煤粉不充分燃烧，燃料浪费、飞灰增加，结渣亦能加重。

1.2.4 吹灰设备工作状态

锅炉运行不稳，各段烟温升高，锅炉受热面有结渣倾向，吹灰系统及时对结渣位置进行吹扫作业。机组故障时，需关闭水吹灰程序，易导致锅炉结渣。

1.2.5 一次风压力和磨煤机出口温度影响

煤质相同时，一次风压降低，磨煤机出口温度升高，着火点靠近燃烧器喷口，其周边温度上升，故燃烧器喷口结渣较严重。

2 煤种变化对结渣影响

2.1 煤质影响

2.1.1 煤灰熔融特性的影响

煤种变化，煤质特性亦相应改变，灰份熔融特性中软化温度亦发生变化，从而影响锅炉结渣。若煤种的碱酸比增加，煤种结渣可能性就会增加。同时还要考虑新煤种对硅铝比影响。总之煤种改变，煤灰成分该改变影响锅炉结渣。

2.1.2 低位发热量的影响

煤热值低时，灰分含量增多，炉膛内污染物和燃烧时飞灰含量增加，结渣增加；煤热值高时，炉膛内燃烧剧烈，炉膛温度超过燃料熔融温度，使炉膛结渣。

2.2 运行影响

2.2.1 制粉系统受影响

煤种改变，制粉系统需调整。若新煤种煤质比设计煤种低，可磨性下降，影响煤粉细度，从而加大结渣可能性。

2.2.2 炉膛温度的影响

煤质改变使煤灰易达到熔融状态，为减小结渣可能性，燃烧器温度要减小以适应新煤种，但温度过低，炉膛出力又不够。

2.2.3 风煤配比不当

煤种变化，需氧量亦变化，风量调整，以满足新煤种需要，否则，结渣几率增大。

3 解决和预防结渣措施

3.1 掺烧

根据设计煤种配置新的煤种进行混烧，从而减少煤种差异带来的危害。

不同运行负荷下煤种掺烧比例，如表1所示。

从表1中可看出，机组负荷低时，掺烧比例较高；机组负荷高时，掺烧比例较低。

机组负荷低时，各机组配置能应对劣质煤，掺烧比例较高；机组负荷高时，需使用煤质好、热值高的煤种，减少劣质煤的使用比例，掺烧比例较低。

表1中的掺烧率，是机组对应负荷下掺烧率的最大值，以下两种情况，需调整机组运行方式。

（1）燃料热值变化。

高热值燃料用来保证炉膛的稳定燃烧，每批次高热值燃料本身热值波动过大时，会影响炉膛内的火焰燃烧强度，甚至增加结渣量。机组根据热值变化，要对机组做出相应的调整。

（2）脱硫系统。

燃料掺烧过程有一定比例高硫煤。若脱硫系统出现运行故障，不能将燃料内有害物质去除，也不能检测燃料煤质特性，应重新考量混煤掺烧比例，适当减少或不用高硫煤。

3.2 运行措施

（1）保证煤粉喷嘴角度正常、吹风系统工作状态良好。一次风系统是否运行稳定，影响煤粉在炉膛内的运动轨迹；二次风系统是否运行稳定，影响炉膛内空气量，进而影响到燃料燃烧。需实时监控燃烧数据，适时调节吹风系统，保证炉膛内空气充足。

（2）为保证着火正常，控制一次风和燃料混合。一次风速过低，及时清除炉膛内污染物，防止空气流动不畅。控制煤粉细度，保证燃料在炉膛内充分燃烧。

（3）加强燃料管理，确保入炉燃料连续、均匀、稳定。加强对给煤机和煤仓煤位监测、煤调湿检验，做好切换制煤机准备，保证炉膛内燃料充分，煤粉细度符合要求。

（4）投油系统准确，助燃系统应急能力要好。定期检查助燃油系统运行状态。

（5）掺烧低热值煤时机组运行稳定性和经济性。低热值煤主要问题是燃烧放热不足，燃料使用量大，燃烧时放出的灰分多。

4 结语

煤种变化带来的锅炉结渣，通过对新煤种煤质特性分析，锅炉运行进行适当调整、可将结渣损失降低，从而让机组稳定、经济地运行。

可采取掺烧方式，也可考虑加入除渣剂、加强监控管理。

鍋炉设计时须考虑锅炉对煤种适应力，加大锅炉适应煤种范围或提高锅炉本身改造力，使锅炉适应新煤种。

参考文献

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