煤质变化对超超临界机组锅炉运行的影响

王焱 胡伟钊

【摘  要】随着我国科学技术的而不断进步与发展，对电厂的煤炭供应质量也有了很高的要求。而且近些年来我国电厂的煤炭供给也变得越来越紧张，促使发电企业的供煤种类也逐渐多元化。但是在此过程中也出现了锅炉燃烧困难、街角结渣严重等问题，如果情况太严重的话还会对超超临界机组锅炉的运行造成很大的影响。基于此，本文首先重点阐述一下煤质变化对超超临界机组锅炉运行的影响，随后给出相应的解决策略，从而保障超超临界机组锅炉能够安全稳定的运行。以此仅供相关人士进行交流与参考。

【关键词】煤质变化;超临界机组;锅炉运行;影响

引言

近年来，随着可持续发展政策的不断落实，用于发电厂锅炉的煤质种类也在不断变化。当燃用设计煤质的锅炉改燃成另一种煤质时，超超临界机组锅炉的运行情况就会发生改变，从而给机组的运行带来了严重的安全隐患。自从2013年以来，当煤质变化时，入炉煤的分析基灰分含量增加了40%。

一、煤质变化对超超临界机组锅炉运行的影响

随着人民对电力需求的不断上升，发电厂对煤炭的需求量也越来越多，使得部分煤质严重偏离最初设计的质量，这种煤质偏差的变化对超超临界机组锅炉造成了很大的影响，其中包括对锅炉燃烧的影响、对锅炉制粉系统的影响以及对锅炉受热面的影响（见图一）。

（一）对锅炉燃烧的影响

如果煤质变化程度太大，在锅炉燃烧过程中会直接导致锅炉燃烧波动，从而造成锅炉受热面及主汽温度过高的情况，更严重的话会直接造成锅炉熄火。

1.受热面和主蒸汽温度过高

煤质恶化以来，在主蒸汽温度基本不变的情况下，超超临界直流锅炉瞬时煤量难以稳定，增加蒸汽参数调整难度。受热面（特别是前后受热面）壁温升高。分析了产生上述问题的原因：（1）煤质恶化、煤粉燃烧时间延长、火焰中心上移、炉膛出口温升、前后屏过热器和高温过热器管壁温升，以及主蒸汽的温升。（2）随著煤灰分的增加，烟气密度增大，烟气对流换热能力增强，使烟气温度较高区域前后屏及高温过热器的吸热能力增大，导致管壁和主蒸汽温度过高。

2.燃煤含灰量的增加和高温积灰面积的增加，加剧了对流过热器的热偏差，部分高温过热器的介质温度偏高严重，导致炉外出口管蠕胀过大。

3.燃烧不稳定与经济指标恶化

由于煤质恶化，燃烧不稳定现象时有发生。在煤质严重恶化的情况下，50%以上的额定负荷仍需用等离子稳燃。由于我厂采取了相应的措施，在煤质持续恶化的情况下，煤质恶化对我厂的经济指标有影响，主要表现在以下几个方面：（1）燃料消耗增加;（2）粉体及粉体系统电耗增加;（3）粉煤灰和大渣含碳量增加;（4）尾部受热面磨损，增加抗磨成本。

（二）对锅炉制粉系统的影响

1.降低粉体系统产量，增加磨辊消耗

除煤质恶化外，煤中往往含有大量的煤矸石，煤的可磨性系数降低，制粉困难。设计一个5用1备满负荷制粉系统，有时5磨运行，锅炉负荷只能达到70%～80%额定负荷。

2.磨煤机堵塞现象

由于煤质差且煤质不稳定，导致煤量与一次风温度和风量匹配度吻合度较差，易引起磨煤机堵塞，严重时影响锅炉运行。2014年初，由于煤炭市场的变化，人炉煤的煤质变差，造成粉体对磨煤机的堵塞，严重威胁锅炉的安全运行。由于锅炉制粉系统出力不能满足燃烧需要，锅炉只能在70%额定出力下运行。由于燃烧不稳定，自动控制系统不能完全投入。

（三）对锅炉受热面的影响

随着煤中灰分含量的增加，烟气中飞灰浓度增加，从而使受热面磨损成比例增加。在许多材料中，粉煤灰对受热面磨损有比较详细的论述，但实际用煤与设计用煤严重偏离，当煤的灰分过高时，会发生特种设备损坏。随着煤灰分的增加，烟气中飞灰浓度增加，烟气流速也随之增加。金属在受热面上的磨损量与烟气中灰分颗粒的速度和烟气灰分含量有以下关系：T=KVL，由该式子明显可以看出金属在受热面上的磨损量与烟气中灰分颗粒的速度的三次方成正比，所以会导致磨损加剧。

二、减少煤质变化对锅炉影响的策略（见图二）

（一）建立预警机制

从2014开始，不仅煤炭质量恶化，而且由于煤炭资源紧张供应紧张，往往存在“紧急”给煤的现象，煤厂通过取料机的输送带直接输送到原煤仓，严重影响锅炉的安全运行。因此，锅炉主辅应根据煤粉机的低热值转速、负荷、燃烧条件的调整，稳定锅炉燃烧。专职化学人员应该在规定时间内给出更准确的分析结果，并根据煤炭工业成分值分析，及时反馈给锅炉长值班员、锅炉长值班员，确定煤的燃烧特性。

（二）初步制定配煤方案

电厂配煤是指根据炉前确定的原则，按一定比例将不同种类的煤混合成符合锅炉运行具体要求的混合煤。目前，国内外已有多家电厂在混煤燃烧方面通过不断的探索和试验取得了成功。结果表明，合理科学的配煤可以避免实际煤种与设计煤种的差异，保证炉煤煤质的稳定，降低燃料成本。

（三）适当降低煤粉细度

煤粉越细，单位质量的煤粉表面越大，燃烧效率越高。燃烧试验表明，煤粉细度由设计值18%～22%下降到14%～18%，在一定程度上改善了燃烧条件。同时也要保持合理的配风和稳定的燃烧状态。

三、结束语

总而言之，随着我国用电量的不断提高，我国电厂的煤炭供给也变得越来越紧张，促使发电企业的供煤种类也逐渐多元化。但是在此过程中也出现了锅炉燃烧困难、街角结渣严重等问题，给超超临界机组锅炉的运行造成很大的影响。本文首先重点阐述了对超超临界机组的影响，其次给出了相应的解决策略，从而保障发电厂锅炉的稳定运行。

参考文献：

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[2]夏广胜.煤质变化对锅炉燃烧的影响及应对措施分析[J].科技创新与应用，2017（10）：133-134.

[3]李阳.试析煤质变化对火电厂运行经济性的影响[J].机电信息，2017（27）：131-131.

（作者单位：陕西商洛发电有限公司）