余橋林
(大唐湘潭發(fā)電有限責任公司,湖南 湘潭 411100)
在設計燃煤鍋爐時,應提高燃煤鍋爐的燃燒性能,根據(jù)燃煤特性深化設計內(nèi)容。燃煤特性主要表現(xiàn)在低位發(fā)熱量、干燥無灰基揮發(fā)份含量、灰熔點、可磨性系數(shù)等方面。在設計燃煤鍋爐時,要確定鍋爐的容量、參數(shù),還要構建鍋爐的基本結構。在確定鍋爐容量、參數(shù)過程中,應采用輔助計算方法。計算內(nèi)容分別為煙氣飛灰濃度、煙氣三原子氣體份額以及煙氣體積焓值等。完成輔助計算后,需要計算受熱面積、傳熱性能,將計算結果作為爐膛設計的參考依據(jù)。在設計燃煤鍋爐過程中,若按照燃煤特性進行設計,若燃煤特性發(fā)生改變,不僅需要更改鍋爐結構,還需要重新計算其他數(shù)值。按照設計內(nèi)容制造燃煤鍋爐,應保證燃煤質(zhì)量符合鍋爐的使用需求,才能獲得良好的運行效果。
在設計燃煤鍋爐時,應使設計的燃煤鍋爐滿足燃煤特性,保證燃煤鍋爐運行更加安全穩(wěn)定。在將燃煤鍋爐調(diào)至低負荷運行狀態(tài)時,通過加強燃煤質(zhì)量管理,將鍋爐燃燒保持在最佳狀態(tài),提升燃煤鍋爐的安全運行能力。
第一,鍋爐出力下降。一旦鍋爐出力下降,會增加鍋爐的運行負荷,產(chǎn)生的煤粉會堵塞燃煤管道。第二,排煙熱損失較為嚴重。排煙熱損占鍋爐熱損失的60%~70%,未能有效控制熱損失,會出現(xiàn)較為嚴重的能源浪費情況。第三,鍋爐燃燒不穩(wěn)定。燃煤鍋爐在運行過程中,若無法符合燃煤特性,不僅會影響鍋爐穩(wěn)定燃燒的能力,還會增加鍋爐燃燒的負荷。第四,煤質(zhì)指標與設計煤種不符。由于使用的煤種在燃燒過程中會產(chǎn)生較多的灰粉,灰粉中的T2成分若出現(xiàn)下降情況,極有可能引發(fā)鍋爐出現(xiàn)磨損、腐蝕等情況,無法保證鍋爐安全穩(wěn)定的生產(chǎn)。
燃煤鍋爐與燃煤特性間存在的差異,主要由以下原因造成:第一,我國發(fā)電使用的燃煤特性變化較大,主要是燃煤種類較多。第二,受到運輸條件、開采規(guī)模等因素的影響,電廠無法使用同一類型的燃煤。第三,煤礦市場化運行速度較慢。在城市化發(fā)展過程中,電廠不斷擴建,需要更多的燃煤。但是燃煤的開采能力有限,導致許多劣質(zhì)燃煤進入到電廠中,影響了燃煤鍋爐正常的運行。第四,發(fā)電成本受燃煤價格波動影響較大。若燃煤市場出現(xiàn)供小于求的情況,燃煤價格不斷升高,電廠為降低生產(chǎn)成本,會使用劣質(zhì)煤進行生產(chǎn),導致燃煤鍋爐無法適應燃煤特性,嚴重影響燃煤鍋爐正常的運行。第五,根據(jù)電網(wǎng)調(diào)峰任務的要求,在低峰時需要使燃煤鍋爐處于低負荷運行狀態(tài),但是低峰時燃燒與鍋爐設計不相符的煤炭,極易引發(fā)燃煤鍋爐出現(xiàn)問題。
若電廠進行發(fā)電時使用質(zhì)量較差的原煤,燃燒過程中就會產(chǎn)生較多的灰粉。灰粉是有害物質(zhì),如未能有效處理灰粉,發(fā)電廠就無法獲得良好的經(jīng)濟效益。
使用煤灰爐進行火力發(fā)電時,燃煤特性、鍋爐加熱以及散熱條件,會影響煤粉的著火溫度。在煤粉燃燒過程中,會經(jīng)過一次、二次風包圍,受到高溫輻射的加熱處理后,才能產(chǎn)生較為明顯的熱量。在加熱煤粉過程中,需要消耗較多的著火熱量,著火熱量的計算公式如下:Qi=(Cr+V1Ck)(Ti-Tn),在公式中,Cr代表煤粉比熱;Ck代表空氣比熱;V1代表每公斤煤粉的一次風量;Ti代表煤的著火溫度;Tn代表煤粉空氣混合物的初始溫度。根據(jù)公式可知,若降低著火熱量,需要煤粉具有較高的可燃性特點,此時會降低煤粉的著火溫度。在煤粉與空氣進行混合時,降低初始溫度和一次風量,可以降低著火熱量。每種類型的燃煤都有一定的著火溫度,若選用的燃煤含有較多的灰粉,為保證燃煤充分的燃燒,需要增加更多的燃煤和一次風量,才能獲得良好的燃燒效果。設定一定的熱風溫度,若設定的熱風溫度會降低混合物的初始溫度,需要增加原煤,才能保證煤炭的順利燃燒。
如果燃煤中的灰粉含量較多,會增加鍋爐燃燒損失。在增加燃煤量過程中,保證鍋爐內(nèi)的原煤充分燃燒,需要增加通風量,但是如果增加通風量,鍋爐內(nèi)會生成較多的煙氣,造成排煙熱損失過大。為控制煙氣產(chǎn)生的熱量,需要噴灑較多的水資源,造成較為嚴重的水資源浪費。
對國內(nèi)外燃煤電廠鍋爐受熱面磨損情況進行分析時,主要是受到灰粉的侵蝕,導致鍋爐受熱面出現(xiàn)嚴重的磨損情況。在鍋爐中投放燃煤時,若原煤中的灰粉含量較多,在持續(xù)增加原煤過程中,鍋爐內(nèi)會產(chǎn)生較多的煙氣,煙氣的主要成分為灰粉,灰粉處于熱分子運動狀態(tài),會不斷沖擊鍋爐內(nèi)壁,并且鍋爐內(nèi)壁的磨損量,與灰粉的速度成正比,如煙氣的速度增加一倍,鍋爐內(nèi)壁的磨損量超過七倍。在鍋爐內(nèi)壁出現(xiàn)嚴重的磨損情況后,只能暫停生產(chǎn),對鍋爐進行全面的檢修,才能保證鍋爐安全穩(wěn)定的運行,但是暫停使用鍋爐,會造成較為嚴重的經(jīng)濟損失。
使用高灰粉含量的燃煤時,應充分研磨燃煤,使燃煤的顆粒粒徑減小,這有助于增加燃煤的燃燒表面積,從而快速釋放燃煤的熱量。研究發(fā)現(xiàn),若灰粉粒徑越小,煤粉的燃燒會越充分。若灰粉粒徑較大,在鍋爐煤燃燒時會消耗較多的電量,造成較為嚴重的經(jīng)濟損失。
如果使用到劣質(zhì)的燃煤,且鍋爐燃燒出力能力較低,鍋爐極易出現(xiàn)燃燒不穩(wěn)的情況,隨時可能出現(xiàn)爐膛熄火的情況。為保證鍋爐處于穩(wěn)定的燃燒狀態(tài),通常向鍋爐內(nèi)投放灰粉,減少主燃油的使用量,進而獲得良好的節(jié)能效果。
應提高對節(jié)能降耗管理工作的認識,一方面根據(jù)鍋爐設計要求,使用貼近鍋爐性能的原煤,使燃煤特性符合鍋爐使用標準,以便在鍋爐內(nèi)原煤進行燃燒時,提高燃燒效率,獲得充分的燃燒效果,還能減少送風量,控制燃燒熱量,獲得良好的節(jié)能效果。
清灰劑由硝酸鉀、硝酸鈉、催化劑組成,具有除灰、除渣以及防腐作用。將鍋爐清灰劑添加至燃煤中,可以讓清灰劑分解、滲透受熱表面,以起到助燃效果,減少煙垢生成,保證鍋爐受熱面具有高度清潔性,提升熱傳遞效果,進而實現(xiàn)節(jié)能目標。此種方法可以讓鍋爐受熱面受腐蝕得以減少,延長鍋爐使用壽命,提高整體燃煤管理經(jīng)濟性。
應做好入爐原煤的監(jiān)督工作,監(jiān)督工作包括安全生產(chǎn)工作、經(jīng)濟運行工作等。應檢測燃煤特性,保證燃煤特性符合火力發(fā)電的經(jīng)濟指標。在入爐煤監(jiān)督工作中,還應根據(jù)燃煤特性,向鍋爐內(nèi)輸送足夠的風量,并調(diào)整燃燒溫度等指標,使鍋爐處于最佳的燃燒狀態(tài),既能有效提高原煤的燃燒效率,還能減少能源的消耗。
在火力發(fā)電廠日常生產(chǎn)中,應加強鍋爐燃煤節(jié)能質(zhì)量管理,一方面優(yōu)化和完善鍋爐設計內(nèi)容,合理控制燃煤的灰粉含量,提高原煤的燃燒效率。另一方面,應提高對煤炭質(zhì)量與節(jié)能降耗管理工作的認識,做好煤質(zhì)入廠、入爐等監(jiān)督工作,防止或盡量減少不符合燃燒需求的原煤進入鍋爐內(nèi),影響火力發(fā)電廠的經(jīng)濟效益。