掺烧劣质煤对机组运行影响的分析

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇掺烧劣质煤对机组运行影响的分析范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘要：文章根据现场数据，对两种不同种类的劣质煤与设计煤种分别按照1：1、1：2、1：3、1：4的四种不同比例掺烧的情况进行热力计算，对比分析了其对锅炉受热面、制粉系统出力、锅炉运行效率、炉膛结渣的影响，得出各种情况的最佳掺烧比例。对现场运行具有一定的指导意见。

关键词：混煤掺烧；热力计算；最佳掺烧比

0 引言

虽然我国煤炭能源总量位于世界前列，但是由于我国的人口众多，在人均能源占有量上远低于世界人均水平，其中我国已探明的煤炭人均占有量为世界平均水平的54%，石油和天然气则更低[1]。而我国又是发展中国家，技术水平和设备比较落后，在能源利用效率方面与世界发达国家存在较大差距，能源利用效率比国际先进水平低将近10%。火电机组的平均效率为33.8%，比国际先进水平低6～7%。能源未能充分利用，浪费较严重[2]

随着燃煤发电机组容量的大型化，煤燃烧特性与锅炉的匹配问题也更加突出。动力用煤的燃烧特性直接影响着锅炉运行的安全性和经济性，已成为有关部门的重大研究课题。因此研究锅炉混煤掺烧对火力发电厂的发展有重要意义[4-6]。

由于大唐云冈热电我厂全部使用汽车煤，没有火车煤，再加上煤炭市场形势严峻，因此实际燃用煤种与设计煤种差距很大，有时比校核煤种也差很多，掺烧劣质煤成为必然。本文将根据我厂现场数据，通过两种不同特性的劣质煤与主煤种按照不同的掺配比例燃烧，来分析其对机组运行的影响。

1 实际掺烧劣质煤煤质分析

主煤、劣质煤以及掺配后的混煤煤质分别为表1和表2所列.

从以上两表中可以看出：主煤种的发热量也只是接近校核煤种的发热量，因此，任何一种劣质煤按照任何比例掺配，机组都不可能带额定负荷运行；另外，劣质煤种1的特点是高水分、高硫分和低发热量，接近褐煤特点，对系统设备的影响主要表现在锅炉受热面超温、制粉系统出力；而劣质煤种2的特点主要是灰分高、发热量低，对系统设备的影响主要表现在对锅炉运行效率、设备利用率降的影响。

2 掺烧高水分、高硫分劣质煤对系统设备影响分析

2.1对锅炉受热面的影响

掺烧劣质煤对锅炉受热面的影响主要表现在使得锅炉受热面结焦、积灰、磨损，严重时造成受热面超温爆管。大唐云冈热电主要问题表现在过热器后屏超温。众所周知，受热面长期在高温中运行，金相组织发生有规律的变化，显微组织经历一个动态变化过程，主要表现为碳化物的变化。造成受热面超温的主要原因是管内工质的流量和管外热负荷不相适应所造成的。当管内工质流量过小、温度过高或管外热负荷过大时，便可造成受热面金属温度的超限。我厂随掺烧劣质煤比例增大，后屏过热器管壁温度、及炉膛出口烟气温度偏差变化情况如表3所示。

从上表可以看出：当掺烧比例达到33%时，炉膛出口烟温偏差已超出出口规定范围，管壁温度已接近报警值（570℃），并且减温水调整余地已很小，只要有任何扰动，例如下层磨故障停运、捞渣机的故障造成锅炉底部漏风或快速涨负荷等，都会造成锅炉管壁超温度。因此，为保证受热面的安全，劣质煤种1的掺烧比例应控制在30%以下。

2.2对制粉系统的影响

掺烧劣质煤对电厂的运行成本有很大的影响，可给电厂带来较大的收益。但是掺烧劣质煤种给制粉系统的运行带来一系列安全技术问题。云冈热电二期磨煤机设计额定出力为39.6t/h，最大出力45t/h，运行方式为四台运行一台备用，但由于煤种偏离设计值严重，为满足电网负荷要求，目前正常运行时都是五台磨煤机一起运行。掺烧劣质煤种1对磨煤机的影响主要表现在两方面：一是出口温度低；二是磨煤机出口输送煤粉管道容易堵。图1-1显示的是随掺煤比例增大，磨煤机出口温度变化趋势。

图1磨煤机出口温度随掺煤比例增大的变化

上图显示随掺烧比例的增加（即全水分增大），磨煤机出口温度逐渐降低，磨煤机出力也逐渐降低，经验证明，磨煤机出口温度低于57℃后，磨煤机出口输送粉管道很容易发生堵塞，因此在正常运行当中，要求不能低于57℃，以保证磨煤机运行安全。表4为掺烧劣质煤1时机组出力及制粉系统电耗情况。

从上表可以看出：掺烧比例达到50%左右，磨没机出力和机组出力都受到较大影响，并且制粉系统电耗明显增大，磨煤机磨损情况也随之加快，云冈热电磨煤机大修周期基本上在6-9个月。因此从制粉系统安全和经济角度考虑，劣质煤种1的掺烧比例不能超过33%。

3掺烧灰分高、发热量低劣质煤对系统设备影响分析

3.1对锅炉运行效率的影响

煤中灰分含量增加，将导致炉内煤粉气流中灰粒密级，阻碍了气体扩散和内部碳分子的氧化反应，直接影响煤粉着火推迟、燃烧过程延长，进而影响炉膛燃烧的稳定性。在此情况下，现场运行人员一般采用降低过剩空气量的办法，以提高火焰中心温度，促使燃煤着火提前，但同时却牺牲了燃煤效率。另外，随着燃煤灰分的增加，飞灰和炉渣带走的物理热损失也相应增加，并导致受热面的污染率升高，影响传热而导致排烟热损失增加，从而影响到锅炉的运行效率。根据现场的数据，我们对劣质煤种2的掺烧运行效率进行计算[7]，计算结果如图1所示。

图1 劣质煤2按照四种不同掺烧比例的锅炉效率

通过图1我们可以得出，随着掺烧比例的增加，锅炉的运行效率呈现出下降的趋势，当掺烧比例在33%以下时，锅炉的运行效率可达到主煤源运行时效率的99.45%，因而我们因保持劣质煤种2的掺烧比例在33%以下，保证锅炉的运行效率和设计效率的差距最小。

3.2对炉膛结渣的影响

燃用高灰分煤的锅炉，将因结渣或爆管停炉次数增多，检修间隔周期缩短、检修时间延长、制粉系统出力受限而影响机组负荷等，造成设备利用小时减少。同时，也会造成检修用钢材消耗量和制粉系统的钢球消耗量明显增加。燃用高灰分煤的锅炉，其灰渣排放量的增加，也会造成电厂灰渣处理费用增加，灰库的实际使用年限下降等。