【2017年整理】俄制500MW机组燃用神华煤的分析

俄制500MW机组燃用神华煤的分析摘要：盘电公司锅炉的设计煤种为山西晋北煤而现在煤种为神华煤，燃用神华煤对锅炉结渣的影响分析。主题： 神华煤 结焦（渣）积灰 影响 分析11煤质特性盘山电厂的设备：由俄罗斯波道尔斯克奥尔忠尼启泽机器制造厂制造的-1650-25- 545KT(-76) 型直流超临界参数锅炉与列宁格勒金属制造厂的K-500-240-4型汽轮机 配套，炉体为单炉膛，炉膛横断面尺寸为23×13.8m。锅炉的整体受热面悬挂在标高 为86.5m的钢结构上。炉整体受热面布置为“T”型结构，设计燃用山西晋北烟煤(现烧神华煤) ，锅炉为平衡通风悬浮式燃烧固态排渣炉。下面就是山西晋北烟煤设计燃料特性详见1.1.1设计燃料特性：与表1和表2是神华煤燃料特性，通过这两种燃料的比较可知：1.1.1设计燃料特性：序号 项目 单位 设计参数 备注1保证煤种：(1)Mar2) Aar3) Qnet4) Sar5) Car6) Har7) Oar8) Nar9) Var%kJ/kg%9.6119.7722404.80.6358.563.367.280.7932.32灰的性质10) SiO211) Al2O312) Fe2O313) TiO214) CaO(15)MgO16) SO317) K2O+Na2O18) DT19) ST20) FT%50.4115.7323.461.593.931.271.282.33111011981270实际入炉煤化验单与设计的参数比较项目 基准 符号 单位 结果 设计全水分 收到基 Mar ×10-2 12表面水分 收到基 Mar ×10-2内在水分 空气干燥基 Mad ×10-2 3.3灰分 收到基 Aar ×10-2 17.99 9.61挥发分 收到基 Var ×10-2 25.98 0.79固定碳 收到基 Fcar ×10-2 44.03全硫 空气干燥基 Sad ×10-2 0.48高位发热量 空气干燥基 Qgr,ad MJ/kg 24.54低位发热量 收到基 Qnet,ar MJ/kg 21.34飞灰可燃物 空气干燥基 CR,ad ×10-2结论： 通过比较设计发现灰分是设计的两倍，灰分大；其中含CaO在1822，属于中度粘煤；而且灰熔点低，灰的变形温度规程设计为1110度、软化温度1198度、熔化温度1270度而神华煤通过上表可知：灰的变形温度规为1120度、软化温度1160度、熔化温度1180度而经过校核煤种后灰的变形温度为1090度、软化温度1120度、熔化温度1160度，各值之间相差不算太大，使锅炉受热面极易发生结焦和积灰是因为神华煤的特性造成的。2.0对锅炉的影响：盘山、绥中发电公司的俄制超临界锅炉由于旋流燃烧器设计落后，完全燃用神华煤后出现水冷壁结渣严重和除渣系统堵塞现象，被迫采用远程强力水吹灰器后，又出现水冷壁应力撕裂问题根据对神华煤灰熔融前后灰中矿物质行为差异进行了研究结果，结果见图7。神华煤灰在熔融前含钙矿物质特征较为明显，熔融后则含铁矿物质特征也变得明显，形成了钙、铁化合物的易熔体。A- 钙长石，B- 钙黄长石，C- 赤铁矿，D- 硅酸钙，E- 方解石，F- 铝酸钙，H-菱铁矿神华煤结渣的主要根源是灰中铁、钙含量较高，而且在高温状态在形成易熔共熔体。因此，在保证燃烧效率的前提下，掺烧部分低铁、低钙煤种，降低煤灰中铁、钙含量，是防止在役锅炉严重结渣的最为经济、有效的方法。从设计角度而言，防止神华煤严重结渣的有效手段是炉膛断面放大以降低燃烧中心区的烟温、炉膛高度放大以降低屏底烟温，同时增加吹灰器的数量以防止结渣加剧。对于我厂这样的锅炉由设计好的煤种改烧神华煤的要根据，神华煤结渣的主要根源是灰中铁、钙含量较高，而且在高温状态在形成易熔共熔体。因此，在保证燃烧效率的前提下，掺烧部分低铁、低钙煤种，降低煤灰中铁、钙含量，是防止在役锅炉严重结渣的最为经济、有效的方法。为此我厂配煤是四层制粉系统燃用掺烧煤即补连塔煤与准格尔煤，其比例为3：1。其他三层制粉系统均燃用补连塔煤；就锅炉的结焦和积灰通过观察效果非常好。我厂根据初期完全燃用神华煤由于旋流燃烧器设计的问题易造成水冷壁结渣的问题加强蒸汽 水吹灰 空预器蒸汽吹灰，人员加强对受热面结焦情况进行检查，发现结焦严重就，加强吹灰次数等，保持受热面清洁，下面就是吹灰的安排:A:中班进行微动和远程水吹灰；后夜班根据机组全天负荷率达80即全天负荷达960MW以上时增投第四层水吹灰；B:早班进行一二组蒸汽吹灰 前夜班进行一二三四组蒸汽吹灰 后夜班进行三四组蒸汽吹灰；C:早班 中班 前夜班 后夜班投入11 12 13 14空预器上部蒸汽吹灰；而下部摆动势蒸汽吹灰投入程控位8小时投入一遍。今后我厂锅炉防止结渣的工作应以对神华煤的研究成果为依据例如：煤粉细化作为神华煤防止结渣的技术要点之一，根据成果炉内煤粉在燃烧时其颗粒温度要高于烟气温度，煤粉的粒径越大，其温度越高。有研究结果如图14 所示： 在与燃烧器距离一定的情况下，500m 粒度的颗粒温度最多可比烟气温度高240左右，100m 粒度的颗粒温度比烟气温度高100左右，而29m 粒度的颗粒温度比烟气温度高25左右；而且大颗粒煤粉由于燃尽时间较长，所以其保持较高温度水平的时间更长。炉内的换热方式主要是辐射换热，根据热灰粒子的辐射减弱系数，现灰粒子的辐射减弱系数与灰粒直径的2/3 次方成反比，即灰颗粒越大其辐射能力越弱。那么直径较大的煤粉颗粒由于在燃烧器区域就具有较高的温度以及在炉内较弱的辐射能力，必然在随烟气运动至分隔屏底部时与小直径的灰颗粒相比仍保持较高的表面温度。当灰粒温度超过其软化温度时，就会在受热面上沉积成渣。因而在同等条件下，由于粗煤粉具有较高的燃烧温度、较差的辐射传热性能及更易于在受热面惯性沉积，所以越易结渣。3.0结论：做好锅炉的燃烧结焦、积灰。应该针对燃料的特性，采取相应的措施办法是最有效。