火力发电厂300MW贫煤无烟煤机组烟煤改造技术探讨

摘 要：随着煤炭资源的日益紧张，火力发电企业成本压力越来越大。为增强锅炉对不同煤种的适应性，便于电厂寻找低价位煤种，降低发电成本，目前国内电力企业纷纷进行锅炉煤种扩展改造。文章主要对300MW贫煤无烟煤机组的烟煤改造技术进行简单介绍，着重阐述进行烟煤改造后的锅炉运行中存在的主要问题、分析及怎样采取防范措施。

关键词：锅炉；烟煤改造；运行维护；措施

1 概述

火力發电厂300MW贫煤无烟煤机组燃用的煤种的挥发分一般在14%以下，携带煤粉进入炉膛的一次风温在300℃以上，针对烟煤挥发分高且析出温度、着火温度较低，易燃烧，制粉系统容易发生着火和爆炸的特性，传统300MW燃煤机组主要进行以下改造。

1.1 增加炉烟系统

系统设置两台炉烟风机，炉烟采用热炉烟，热炉烟抽取位置在省煤器出口过热器侧烟气挡板下方，经炉烟风机提压后进入磨煤机热风总管，为制粉系统提供干燥剂。由于炉烟氧量低，可以有效防止制粉系统自燃和爆炸。

1.2 制粉系统改造

制粉系统采用炉烟、热风混合干燥，以达到防止制粉系统爆炸目的，每套制粉系统增加乏气转移系统，原乏气管上及乏气转移管上均设置两只气动截止门及一只电动调节门，制粉乏气可通过乏气转移管送到一次风箱，成为主要的煤粉输送介质。

1.3 送粉系统改造

改造后送粉系统是利用制粉乏气通过乏气转移管送到一次风箱，在一次风箱与少量一次风混合，做为主要的煤粉输送介质。为了保证燃烧器安全，防止煤粉气流提前着火，必须降低热风温度。方法是从两侧一次风机出口各引入一路压力冷风，分别送至两侧一次风主管道和一次风箱，用以降低携带煤粉的一次风温度。冷风量可调节，以达到调节一次风温度的目的。

1.4 其它

为了防止积粉自燃，炉管、喷燃器结焦和有效控制汽温，增加36只炉膛短吹、4只屏过长吹；燃烧器最上方设置2层反切圆OA喷口（二次风）和一层高速OFA（一次风）形成炉内空气整体分级燃烧，2层燃尽风喷口按反切圆方式吹入炉膛，调节燃尽风对烟气残余旋转的影响程度，减小炉膛出口两侧汽温偏差；在前屏过热器下方增加一层屏底风，防止前屏结焦。由于锅炉燃烧系统、风烟系统、制粉系统等原有结构没改变，因此改造后的锅炉仍适用贫煤无烟煤。

2 烟煤改造后出现的主要问题和采取的措施

2.1 制粉系统、燃烧系统积粉自燃、爆炸

煤粉堆积在某一死区里，与空气长期接触而氧化时，自身热分解释放出挥发分和热量，使温度升高，就会加剧煤粉的氧化。若散热不良会加剧氧化，使温度达到煤的着火点引起煤粉自燃。在制粉系统中，煤粉是由气体输送的，气体和煤粉混合成云雾状的混合物，当在一定浓度下遇到火花就会造成煤粉爆炸。由于烟煤挥发份高且析出温度较低，制粉系统、燃烧系统内煤粉浓度分布区间较大，无法绝对避开爆炸极限区间，一旦煤粉积聚产生自燃极易造成爆炸。

2.1.1 原因分析

（1）制粉系统、燃烧系统存在死区，煤粉在这些部位积聚自燃。（2）制粉系统、燃烧系统不严密漏入空气，使系统内氧量升高。（3）煤粉在制粉和输送过程中析出大量可燃性气体，这些气体极易引燃产生爆炸。（4）制粉系统、送粉系统发生异常时造成爆炸条件满足产生爆炸，如原煤仓断煤、磨煤机断煤、磨煤机出口温度高、一次风箱温度高、倒换乏气时造成乏气转移管温度高等情况爆炸风险都较高。

2.1.2 采取措施

（1）清除制粉系统、燃烧系统死区，防止积粉。（2）保证制粉系统、送粉系统的严密性，严格控制入磨炉烟氧量。（3）严禁原煤仓断煤，减少因设备故障造成的磨煤机断煤情况。（4）严格控制一次风箱温度，及时清除系统内死区和不流动的区域，一次风箱温度控制在220℃以下；磨煤机出口温度，在热风炉烟混合氧量14%以下时，严禁超过120℃；在热风炉烟混合氧量高于16%时，严禁超过70℃。

2.2 喷燃器、管壁结焦

煤在燃烧时，其灰分熔融特性温度用变形温度t1、软化温度t2和熔化温度t3数值表示。软化温度t2的高低是判断煤灰是否容易结焦的主要指标。灰的成分不同，其熔点也不同。煤中的硫化铁、氧化亚铁、氧化钾和氧化钠含量大时，灰熔点低，就容易结焦；煤中的氧化硅、氧化铝含量大时，灰熔点高，就不易结焦。烟煤灰熔点温度普遍低于贫煤无烟煤，加之烟煤的挥发份高，煤粉着火提前且燃烧迅速，接近喷然器喷口，所以燃用烟煤结焦是不得不考虑的问题。

2.2.1 原因分析

（1）喷燃器口结渣。烟煤挥发分高，着火点低，粉管风速低造成燃烧器喷口出现结焦，引起火焰的倒卷烧坏喷燃器喷口等。（2）受热面结焦。烟煤灰熔融性温度低，在炉膛热负荷高的区域出现水冷壁结渣，造成炉内吸热减少，换热效率下降。（3）受热面积灰。煤粉燃烧时在受热面上形成熔融软化状态的附着物，附着物牢固地黏附在过热器、再热器表面，使传热减少，蒸汽温度与烟气温度特性改化。

2.2.2 采取措施

（1）定期检查喷然器，发现结焦及时清理，避免大面积结焦。大小修期间全面检查炉管，及时清除炉管积灰和结焦。（2）提高一次风速，推迟煤粉着火时间。燃料投入要均匀，在负荷变化较大或煤种变化时，应及时调燃料，调整给粉机转速、风量等保证煤粉气流燃烧稳定不偏斜。（3）加强炉膛和尾部受热面吹灰，保证受热面清洁。

2.3 过、再热汽温和炉管壁温的控制

锅炉改烧烟煤后，炉膛内温度场发生了改变，过再热汽温、壁温变化幅度、速度变快，过再热器减温水用量增大，过再热器汽温变化特性发生改变。

2.3.1 原因分析

（1）烟煤的灰份小，热量高，在机组升降负荷时，给煤量的微小改变，都会造成炉膛内热负荷的较大变化，从而影响过再热汽温的变化。（2）炉膛风量过大，造成火焰中心偏高。（3）烟煤易结焦，造成管壁局部过热而超温。

2.3.2 采取措施

注意入炉煤质变化，加强给粉机转速、汽压及汽温、受热面壁温的监控。改善炉膛的配风方式，适当开大上层二次风、降低上层给粉机转速甚至停用，降低火焰中心，合理设定锅炉氧量目标值。燃烧烟煤时一般控制锅炉氧量在2.5～3.5%之间。启停制粉系统前后、制粉系统抽粉期间、大幅开关压力冷风门时，适时调整氧量控制器输出，以弥补冷风量变化对锅炉氧量的影响。加强制粉系统运行参数监控，防止堵塞三次风大量带粉导致超温。定期炉膛吹灰，防止受热面积灰、结焦，做好防结焦、及时除焦工作。

3 结束语

针对贫煤无烟煤锅炉进行烟煤改造技术应用的时间并不长，技术的成熟和完善仍需要运行人员在生产实践中不断摸索、总结。

参考文献

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[2]谭建坤.电厂锅炉过热器超温问题分析与对策[J].华中电力，2008.

[3]DL/T 5203-2005.火力发电厂煤和制粉系统防爆设计技术规程[S].

[4]成刚.发电厂集控运行（第三版）[M].中国电力出版社，2004.

作者简介：刘亚军（1978，11-），男，安徽合肥人，本科，助理工程师，研究方向：热能动力。