降低电站锅炉飞灰含碳量实现节能减排

蒋 涛

(淮北国安电力有限公司,安徽淮北 235000)

降低电站锅炉飞灰含碳量实现节能减排

蒋 涛

(淮北国安电力有限公司,安徽淮北 235000)

对我厂煤质变化造成飞灰、炉渣可燃物大,机组的运行方式不合理及其对锅炉安全稳定、经济运行的影响进行分析,从运行调整的角度提出了改变火焰中心高度、调整风量等解决措施。在实际应用中取得了明显效果,对同类设备有一定的借鉴作用。

火焰中心;飞灰;炉渣;调整

随着国家节能减排力度的加大,电力体制改革的深入,电厂竞价上网的实施,电厂的经营情况越来越严峻。因此,确保机组长期经济运行是非常重要的。锅炉是火力发电厂的三大设备之一,保证锅炉安全稳定经济运行是运行调节的重要任务。

一、原因分析

我厂目前装有两台320MW机组,锅炉为亚临界、一次中间再热、自然循环、全悬吊、半露天布置、平衡通风、固态排渣、燃煤汽包炉,由东方锅炉厂设计制造,2000年投入商业运行。飞灰和炉渣是影响锅炉效率的重要因素,对于煤粉炉而言,飞灰及炉渣的重量比重约为9∶1,所以其对于锅炉效率的影响也约为9∶1,因此,飞灰的大小对于锅炉效率的影响较大,通过计算,飞灰每升高1%,锅炉效率越下降0.7%,由此将使发电煤耗升高约3～4g/kwh。

由于煤炭资源的紧缺,我厂自机组投产以来,基本上燃用贫煤和混煤,和设计煤种相比较,该煤种灰分一般在30以上,挥发分和发热量低,可磨系数小,通过对来煤的多次化验,结果表明该煤挥发分含量只有8%～10%。燃料低位,发热量一般在19MJ/kg左右,有时更低。低挥发分含量,低发热量,过粗的煤粉在喷入炉膛后着火推迟,火焰中心上升,燃尽度极差,从而使得飞灰可燃物增大。过去由于片面地追求制粉单耗造成操作方法不合理,粗粉分离器挡板角度又不能及时调整,这就造成了煤粉粗以及三次风速过高,从而使得煤粉燃烧不完全引起飞灰可燃物含量居高不下。在目前的操作中,由于过分地提高主、再汽温以及调整负荷时不及时调整风量,造成了一、二次风的调整及风粉配比上存在严重不足,致使着火延迟、火焰中心上移和燃烧不充分。这样就造成燃烧不彻底而使飞灰可燃物超标。所以,运行方式不合理、调整不当也是引起飞灰可燃物高的主要原因。

当煤质差时,由于一、二次风压高以及一次风温低就造成了炉膛温度低、煤粉着火延迟及燃烧区大大延长,使得燃烧不充分;而煤质及负荷变化大,使运行人员无法及时调整风粉的配合情况,造成了飞灰可燃物含量高。

二、解决措施

经过公司多方面联合调研和相关高等院校专家的指导,我公司相继从运行调整方面摸索出了多项措施,在降低飞灰炉渣含碳量方面起到了一定的作用,本文重点介绍通过改变火焰中心高度,延长燃料在炉膛内的停留时间,从而降低飞灰炉渣含碳量的一些方法。

在锅炉燃烧设备和煤质一定的条件下,一次风与二次风的调节就成为决定着火和燃尽过程的关键。一次风速过高,会推迟着火,引起燃烧不稳定,甚至灭火;一次风速过低,对稳定燃烧和防止结渣也是不利的,甚至会发生堵管。配风方式不仅影响燃烧稳定性和燃烧效率,还关系到结渣,火焰中心高度的变化,炉膛出口烟温的控制。从而进一步影响过热汽温与再热汽温、飞灰可燃物等一系列经济效益。表1给出燃烧器设计特性参数(B-MCR)。

表1 燃烧器设计特性参数(B-MCR)

二次风配风、炉膛/二次风差压的调整对飞灰可燃物有很大的影响。各层二次风的调节(包括OFA),对燃烧有一定的影响,进行二次风配风、炉膛/二次风差压的调整试验时,保持各工况负荷、氧量、一次风速基本相同,表2为试验结果。

表2 运行调整试验结果

可见,菱形配风与束腰型配风,氧量和一次风压差别不大,不同的是炉膛/二次风差压。比较可知炉膛/二次风差压较高时燃烧较好,飞灰可燃物含量低,效率高。这是因为炉膛/二次风差压大时炉内风粉扰动混合较强,煤粉着火后补充氧气足够,有利于煤粉的燃尽。

因此,采用菱形配风更有利于降低飞灰含碳量,下面就详细的配风情况做一下介绍:菱型配风,顾名思义就是中间大、两头小的配风方式,我们采用的方法是最下层(AA层)顶托二次风,开度控制在70%以下,目的是防止过大的顶托二次风量对底层燃料形成卷吸,使火焰冲向冷灰斗,造成火焰中心不集中,炉膛温度低,炉渣含碳量高。顶二次风(OFA)保持不开或微开(5%),根据负荷情况,依次向下逐渐关闭EX、DE、DD等风门,保证主燃烧区富氧燃烧,配合燃烧器摆角,采用对冲燃烧(下摆角上摆、上摆角下摆)方式,始终保持较高的火焰中心温度,使燃料着火时间提前,保证充足的燃烧时间和足够高的着火温度。

一次风方面,在保证安全的前提下,采用较低的一次风压,提高一次风中的煤粉浓度可降低着火温度,保证燃料在炉膛内有充足的燃烧时间,使飞灰含碳量减少。同时减小一次风率、提高一次风温,使排烟温度进一步降低,提高了锅炉效率。

对于三次风方面,煤质差时三次风带粉较多而且颗粒度大,对燃烧的安全、经济所带来的影响非常严重。适当关小排粉机挡板,开大磨煤机再循环风门,减少三次风量,控制给煤机转速和磨煤机出口负压,保证磨煤机的最佳通风量,使火焰中心下移。

为进一步降低飞灰含碳量和炉渣含碳量,燃烧器的负荷分配采用“0形”燃烧。所谓“0形”燃烧,就是燃烧器的中部通粉量大、燃烧器的上部、下部通粉量少,在各层给粉机的转数分配上,适当拉大燃烧器中部几层给粉机与上、下部给粉机的转数差,这样,使局部煤粉浓度高度集中,提高了燃烧器的局部峰值温度。采用该方法后,无论负荷高低,都能保证着火时间缩短、炉膛温度提高以及火焰中心不上移,确保燃烧既迅速又彻底,降低飞灰炉渣含碳量,从而达到节能减排、降低生产成本、增强企业竞争力的根本目的。

总之,降低飞灰可燃物的办法可归纳为以下几点:

1.保持合适的氧量,风量大使飞灰增大,控制氧量在4～5%之间。

2.在保证不堵管的前提下,降低一次风压 。

3.给粉机转速保持不要太高,采用“0型”负荷分配方式,保持较小的变化区间。

4.在汽温允许情况下,降低火焰中心。

5.磨煤机运行要稳定,出口温度控制在100℃,调整幅度要小。

[1] 黄新元.电站锅炉运行与燃烧调整:第2版[M].北京:中国电力出版社,2007.

[2] 西安热工研究院.电站锅炉性能试验规程(GB/T 10184-1988)[S].1988.

[3] 焦庆丰.劣质煤燃烧技术及应用[C]//发电厂锅炉、汽轮机节能技术研讨会报告文集.昆明,2008.

[4] 王新格.1000MW超临界机组制粉系统携带大颗粒问题研究[J].山东电力技术,2008(2).

责任编辑:訾兴建

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1671-8275(2010)03-0055-02

2010-03-04

蒋涛(1975-),男,安徽濉溪人,淮北国安电力有限公司助理工程师。研究方向:电站锅炉运行调整。