火力发电厂锅炉燃煤节能质量管理研究

2020-01-17余桥林

黑龙江科学 2020年22期

余桥林

(大唐湘潭发电有限责任公司，湖南湘潭 411100)

1 燃煤锅炉设计分析

在设计燃煤锅炉时，应提高燃煤锅炉的燃烧性能，根据燃煤特性深化设计内容。燃煤特性主要表现在低位发热量、干燥无灰基挥发份含量、灰熔点、可磨性系数等方面。在设计燃煤锅炉时，要确定锅炉的容量、参数，还要构建锅炉的基本结构。在确定锅炉容量、参数过程中，应采用辅助计算方法。计算内容分别为烟气飞灰浓度、烟气三原子气体份额以及烟气体积焓值等。完成辅助计算后，需要计算受热面积、传热性能，将计算结果作为炉膛设计的参考依据。在设计燃煤锅炉过程中，若按照燃煤特性进行设计，若燃煤特性发生改变，不仅需要更改锅炉结构，还需要重新计算其他数值。按照设计内容制造燃煤锅炉，应保证燃煤质量符合锅炉的使用需求，才能获得良好的运行效果。

在设计燃煤锅炉时，应使设计的燃煤锅炉满足燃煤特性，保证燃煤锅炉运行更加安全稳定。在将燃煤锅炉调至低负荷运行状态时，通过加强燃煤质量管理，将锅炉燃烧保持在最佳状态，提升燃煤锅炉的安全运行能力。

1.1 燃用非设计煤种存在的主要问题

第一，锅炉出力下降。一旦锅炉出力下降，会增加锅炉的运行负荷，产生的煤粉会堵塞燃煤管道。第二，排烟热损失较为严重。排烟热损占锅炉热损失的60%～70%，未能有效控制热损失，会出现较为严重的能源浪费情况。第三，锅炉燃烧不稳定。燃煤锅炉在运行过程中，若无法符合燃煤特性，不仅会影响锅炉稳定燃烧的能力，还会增加锅炉燃烧的负荷。第四，煤质指标与设计煤种不符。由于使用的煤种在燃烧过程中会产生较多的灰粉，灰粉中的T2成分若出现下降情况，极有可能引发锅炉出现磨损、腐蚀等情况，无法保证锅炉安全稳定的生产。

1.2 原因分析

燃煤锅炉与燃煤特性间存在的差异，主要由以下原因造成：第一，我国发电使用的燃煤特性变化较大，主要是燃煤种类较多。第二，受到运输条件、开采规模等因素的影响，电厂无法使用同一类型的燃煤。第三，煤矿市场化运行速度较慢。在城市化发展过程中，电厂不断扩建，需要更多的燃煤。但是燃煤的开采能力有限，导致许多劣质燃煤进入到电厂中，影响了燃煤锅炉正常的运行。第四，发电成本受燃煤价格波动影响较大。若燃煤市场出现供小于求的情况，燃煤价格不断升高，电厂为降低生产成本，会使用劣质煤进行生产，导致燃煤锅炉无法适应燃煤特性，严重影响燃煤锅炉正常的运行。第五，根据电网调峰任务的要求，在低峰时需要使燃煤锅炉处于低负荷运行状态，但是低峰时燃烧与锅炉设计不相符的煤炭，极易引发燃煤锅炉出现问题。

2 原煤质量下降对锅炉使用的影响

若电厂进行发电时使用质量较差的原煤，燃烧过程中就会产生较多的灰粉。灰粉是有害物质，如未能有效处理灰粉，发电厂就无法获得良好的经济效益。

2.1 灰粉对锅炉燃烧的影响

使用煤灰炉进行火力发电时，燃煤特性、锅炉加热以及散热条件，会影响煤粉的着火温度。在煤粉燃烧过程中，会经过一次、二次风包围，受到高温辐射的加热处理后，才能产生较为明显的热量。在加热煤粉过程中，需要消耗较多的着火热量，着火热量的计算公式如下：Qi=(Cr+V1Ck)(Ti-Tn)，在公式中，Cr代表煤粉比热；Ck代表空气比热；V1代表每公斤煤粉的一次风量；Ti代表煤的着火温度；Tn代表煤粉空气混合物的初始温度。根据公式可知，若降低着火热量，需要煤粉具有较高的可燃性特点，此时会降低煤粉的着火温度。在煤粉与空气进行混合时，降低初始温度和一次风量，可以降低着火热量。每种类型的燃煤都有一定的着火温度，若选用的燃煤含有较多的灰粉，为保证燃煤充分的燃烧，需要增加更多的燃煤和一次风量，才能获得良好的燃烧效果。设定一定的热风温度，若设定的热风温度会降低混合物的初始温度，需要增加原煤，才能保证煤炭的顺利燃烧。

如果燃煤中的灰粉含量较多，会增加锅炉燃烧损失。在增加燃煤量过程中，保证锅炉内的原煤充分燃烧，需要增加通风量，但是如果增加通风量，锅炉内会生成较多的烟气，造成排烟热损失过大。为控制烟气产生的热量，需要喷洒较多的水资源，造成较为严重的水资源浪费。

2.2 灰粉对受热面磨损的影响

对国内外燃煤电厂锅炉受热面磨损情况进行分析时，主要是受到灰粉的侵蚀，导致锅炉受热面出现严重的磨损情况。在锅炉中投放燃煤时，若原煤中的灰粉含量较多，在持续增加原煤过程中，锅炉内会产生较多的烟气，烟气的主要成分为灰粉，灰粉处于热分子运动状态，会不断冲击锅炉内壁，并且锅炉内壁的磨损量，与灰粉的速度成正比，如烟气的速度增加一倍，锅炉内壁的磨损量超过七倍。在锅炉内壁出现严重的磨损情况后，只能暂停生产，对锅炉进行全面的检修，才能保证锅炉安全稳定的运行，但是暂停使用锅炉，会造成较为严重的经济损失。