燃用高硫及低热值低灰熔点煤种对锅炉的危害以及应对措施王涛

燃用高硫及低热值低灰熔点煤种对锅炉的危害以及应对措施王涛

王涛

（马鞍山当涂发电有限公司马鞍山当涂县243000）

1、情况描述

为落实大唐集团公司深度配煤掺烧工作部署，在深度掺烧试验确定的边界范围内，围绕“降成本”核心目标，以安全环保为基础，以“数字燃料”为平台，以深化对标管理为抓手，全面推进深度配煤掺烧工作，不断降低公司入厂标煤单价。在参配煤的同时，锅炉出现结焦、汽温偏差，磨煤机电耗增加以及排放物控制困难等异常，对锅炉的安全以及经济运行方面带来不利。

2、燃用高灰份低灰熔点及高硫煤种对锅炉的影响。

一、影响安全

1、影响锅炉燃烧的稳定性及经济性。燃用灰熔点低、水份大，热值低的煤种，由于煤粉着火温度升高，着火点远离火嘴，火焰中心上移，从而降低火嘴出口的卷吸热，不利于煤粉着火；水份增加会使加热灰份的热量增加，因而使得着火区域温度下降。水份大的煤由于着火推迟，燃烧温度下降，燃烧的稳定性相对较差，燃烧调整不当容易造成锅炉熄火。

2、超温爆管。当煤种变化和燃烧低灰熔点煤，着火推迟，火焰中心上移，受热面积灰结焦炉膛出口烟温升高，过热器再热器容易超温爆管。

3、受热面磨损。过热器和再热器的磨损一般包括机械磨损和飞灰磨损。当燃煤含灰量过高时，一方面烟气中含灰量增加，对尾部受热面磨损加剧；另一方面尾部烟道内积灰增加，堵住了一部分烟气通道，形成烟气走廊，也加剧受热面的磨损。

二、经济方面影响

1、影响锅炉燃烧效率。灰份和水份增加会使煤粉的燃尽度变差，灰渣量的增加使灰渣的物理热损失成正比例增加；导致q4热损失增加，锅炉效率下降。

2、制粉单耗上升明显。适当控制磨煤机出口温度在55～65℃，入口风温不高于260℃，降低磨煤机内整体温度，控制爆燃的同时，也推迟了入炉煤粉的着火时间。理论上，煤粉温度超过260℃，挥发份将大量析出造成爆燃。由于煤质差，制粉难，干燥出力降低。有时制粉系统出现不能制粉现象，制粉单耗明显上升，严重时影响机组负荷。

3、锅炉整体经济性降低。燃用高硫煤和低灰熔点煤种最典型的问题受热面积灰结焦和空气预热器低温腐蚀，受热面高温腐蚀，尾部受热面结渣、污损脱硫设备和系统不能安全运行，锅炉整体经济性降低

4、对环境的危害。燃用高硫煤若未采用有效的燃烧和脱硫设备，烟气中的硫化物过高，排入大气的二氧化硫会溶解在大气中水蒸气凝结的小水滴中，并与进入云中氧化剂不断的发生反应，使之ph值降低，云水酸化，云水落到地面形成酸雨，危害农作物的生长和造成设施的侵蚀。同时危害人类的健康，尤其对呼吸系统造成严重伤害。

3、应对措施

一、煤粉燃烧器改造。

燃烧方式采用低NOx同轴燃烧系统（LNCFS）24只直流式燃烧器分6层布置于炉膛下四角，煤粉和空气从四角送入，在炉膛中呈四角切圆方式燃烧。一、二次风间隔布置，每相邻两层煤粉燃烧器之间布置有一层辅助风喷嘴，上部设有二层紧凑燃烬风（CCOFA），CCOFA的上部设置五层可水平摆动的分离烬风（SOFA），整组一、二次风喷嘴可上下摆动。一次风喷嘴用用上下浓淡分离式，有利于防止炉膛结焦、高温腐蚀，有利于降低NOx排放和稳定燃烧，提高机组运行的安全性、经济性。

二、加强运行调整

1、提高一次风中的煤粉浓度。对于煤粉炉而言一次风中的煤粉浓度直接影响着着火的稳定性，煤粉浓度在一定的范围内，高的煤粉浓度可以使单位体积燃烧释放热量的强度增大，单位容积内辐射粒子数量增加，风粉气流的黑度增加，有利于迅速吸收炉膛辐射热量，以利于着火；煤粉浓度的增大，使得煤中挥发份析出后其浓度增加，促进了可燃物质的着火。煤粉浓度在一定的范围内煤粉着火的最低炉温随煤粉浓度的增加而降低。对于挥发份高的褐煤等煤种，煤粉浓度有一临界值，但随着煤质变差这一临界值会逐渐消失。总之，煤粉浓度的增加对高灰份低挥发份的劣质煤的着火是有利的；

2、集中使用火咀。集中使用火咀是稳定燃烧的又一措施。燃用劣质煤在满足负荷的要求下应尽量使用下、中制粉系统，这样可以降低火焰中心高度，增加煤粉在炉膛内的滞留时间，着火区域内煤粉浓度得到提高。

由于一次风管在布置上存在长短不一，弯头有多有少，甚至有爬坡或垂直管段，阻力不尽相同，直接影响一次风速和输粉能力，这就要求在运行调整上根据管道特性将同层的一次风速和煤粉浓度尽量调平。

3、针对低温腐蚀的预防措施

（1）空气预热器低温端蓄热片更换为耐硫腐蚀的钢板驻进行加厚处理，防止硫腐蚀造成蓄热片损坏能力降低，灰分沉积板结，造成恶性循环.

（2）加强空气预热器低温端吹灰工作，防止灰分过多沉积.

（3）定期对空气预热器蓄热片进行检查，及时对空气预热器进行碱洗工作，降低空气预热器低温硫腐蚀.

（4）提高空气预热器的空气入口温度，采用暖风器:提高热风温度，降低低温硫腐蚀.

（5）投运烟气再循环系统:提高空气预热器烟气流量，降低低温硫腐蚀.若无烟气再循环系统可根据引风机出力情况考虑增加.

4、针对高温腐蚀的主要预防措施

（1）表面喷涂技术。在不提高管子材料等级的前提下，采用表面处理方法可减轻或防止高温腐蚀的快速发生，基本原则为涂层的导热系数不低于管材金属的导热系数为前提，在600至700度内具有较高的抗烟气腐蚀特性.

（2）一次风微向反偏转技术。采用四角切圆燃烧器的锅炉，切圆直径偏大带来的问题是燃烧的煤粉颗粒容易甩到水冷壁上发生火焰冲墙.未燃尽的煤粉和黄铁矿粉末到达管壁上，产生还原性气氛，引起管壁高温腐蚀.采用一次风微向反偏转来减少一次风切圆直径，可使一次风射流相对于二次风气流偏离水冷壁面较远，形成风包粉气流，减少煤粉燃烧时对水冷壁附近的氧量消耗，防止未燃尽的可燃物冲刷水冷壁，有利于改善水冷壁表面的还原性气氛。

（3）侧边风技术。侧边风技术是在高温腐蚀区域的上游水冷壁或在高温腐蚀的水冷壁上安装喷口，并将一定数量的二次风由此送入炉内，其目的是使壁面高温腐蚀区的还原性气体减少，含氧量增加.射流型是在高温腐蚀区上游位置安装侧边风喷口，喷口的大小、入射角度和射流刚性对燃烧及高温腐蚀均有影响.刚性较强的射流会与上游高温烟气相遇并产生强烈的混合扰动，氧化烟气中的还原性气体并使煤粉颗粒迅速燃烧;在下游，偏向水冷壁的侧边风与烟气的混合物也不易引发高温腐蚀，因其已呈弱氧化性或中性状态.刚性较弱的射流射入炉膛后，因受旋转气流影响而发生偏转，在其下游水冷表面形成一层空气保护膜，可防止发生腐蚀.贴壁烟气成分中应保持2%氧量，一旦氧量下降到1%以下，则极易发生高温腐蚀。

（4）燃烧调整措施。加大锅炉总风量，预防炉膛出口管排结焦。控制二次风门开度，保持足够的二次风箱炉膛差压，低热值低灰熔点煤煤层周界风开大至40%以上燃烧器摆角尽量不上扬，保持水平，防止炉膛出口烟温过高而引起结焦，检查与调整各风量挡板的调节位置，以壁免配风工况紊乱、燃烧过程难以控制以至于风粉气流刷墙等情况.

4、效果评价

在不断的对运行参数监视调整的过程中，运行人员不断的分析研究、改进，对燃烧深度配煤的情况做好充分的准备，对参数的调整以及锅炉的经济运行做出了相应的改善，在今后的日子里，运行人员仍将会投身于如何针对深度掺配煤的优化运行调整与燃烧。

作者简介

王涛（1989-07），男，汉族，籍贯：安徽省淮南市。