柴成林，倪何軍

(浙能蘭溪發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 金華 321100)

截至2018年底，我國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到19億kW，其中，煤電累計(jì)裝機(jī)容量為10.1億kW，占比53.2%，全國(guó)發(fā)電量6.99萬(wàn)億kWh，其中煤電發(fā)電量占比為63%[1-2]。鍋爐作為火電廠(chǎng)重要設(shè)備之一，提高其熱效率是整個(gè)火電廠(chǎng)節(jié)能減排最重要的手段之一[3-4]。大渣可燃物是煤炭在鍋爐中未燃盡部分，隨大渣由鍋爐爐底排出，大渣中可燃物含量過(guò)高是導(dǎo)致鍋爐效率降低的重要原因之一[5]。鍋爐燃燒過(guò)程中大渣可燃物含量高的原因較多，主要有煤質(zhì)、煤粉細(xì)度、燃燒器、運(yùn)行方式等[6]。

中速磨煤機(jī)是燃煤電廠(chǎng)常用的磨煤設(shè)備之一，其運(yùn)行狀態(tài)與鍋爐的運(yùn)行效果關(guān)系密切，國(guó)內(nèi)對(duì)中速磨煤機(jī)的研究較多[7-10]。由中速磨煤機(jī)故障導(dǎo)致鍋爐燃燒出現(xiàn)問(wèn)題是電廠(chǎng)常見(jiàn)的問(wèn)題。某電廠(chǎng)兩臺(tái)300 MW亞臨界機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，先后在爐底出現(xiàn)煙花狀落渣，且大渣可燃物含量異常偏高，嚴(yán)重影響了鍋爐運(yùn)行的安全性及經(jīng)濟(jì)性。本文針對(duì)該現(xiàn)象出現(xiàn)的原因進(jìn)行分析討論，并提出解決辦法，為國(guó)內(nèi)其他鍋爐同類(lèi)型問(wèn)題解決提供借鑒。

1 鍋爐存在問(wèn)題描述

1.1 設(shè)備及煤質(zhì)

該廠(chǎng)鍋爐為哈爾濱鍋爐廠(chǎng)有限責(zé)任公司生產(chǎn)的HG-1038/18.34-HM35亞臨界參數(shù)自然循環(huán)汽包鍋爐，采用固態(tài)排渣，中速磨正壓一次風(fēng)直吹式制粉系統(tǒng)，配備5臺(tái)ZGM-113G-Ⅰ型中速磨煤機(jī)，對(duì)應(yīng)5層燃燒器，在爐內(nèi)組織切圓燃燒[11]。電廠(chǎng)常用燃煤為大南湖煤，煤質(zhì)見(jiàn)表1[12]。

表1 電廠(chǎng)常用煤質(zhì)數(shù)據(jù)

1.2 存在問(wèn)題

電廠(chǎng)運(yùn)行過(guò)程中，兩臺(tái)鍋爐先后出現(xiàn)爐底煙花狀落渣，且該現(xiàn)象在鍋爐各個(gè)負(fù)荷段均存在，如圖1所示。

圖1 煙花狀落渣

煙花狀落渣持續(xù)燃燒，甚至在干渣機(jī)鋼帶頂端，仍有未燃盡的碳粒，見(jiàn)圖2。

圖2 干渣機(jī)頂部未燃碳軌跡

對(duì)大渣進(jìn)行取樣分析，其可燃物含量見(jiàn)表2。5個(gè)樣品取自不同日期、不同負(fù)荷段，但均在15%以上，個(gè)別樣品的大渣可燃物含量甚至超過(guò)20%。

表2 電廠(chǎng)常用煤質(zhì)數(shù)據(jù) %

2 原因分析

2.1 鍋爐運(yùn)行方式調(diào)整

對(duì)鍋爐進(jìn)行調(diào)整，適當(dāng)加大二次風(fēng)箱壓力，并增加底層二次風(fēng)風(fēng)量，以提高二次風(fēng)剛性，增強(qiáng)其帶粉能力，防止由于二次風(fēng)剛性不足造成托粉能力下降。同時(shí)對(duì)鍋爐爐底干渣機(jī)封門(mén)進(jìn)行檢修處理，減少爐底漏風(fēng)率，防止溫度較低的空氣由爐底進(jìn)入爐膛中，造成煤粉燃燒惡化。

調(diào)整后，鍋爐不同工況下大渣可燃物含量降低到18%左右，這表明，二次風(fēng)托粉能力及爐底漏風(fēng)不是引起大渣可燃物含量高的主要原因。

2.2 大渣中未燃碳的分布

對(duì)大渣取樣，并進(jìn)行了篩分，分別對(duì)各個(gè)粒徑范圍內(nèi)的大渣可燃物含量進(jìn)行分析。發(fā)現(xiàn)大渣中肉眼可見(jiàn)碳粒較多，大部分分布在3～6 mm，見(jiàn)圖3。碳粒尺寸大于6 mm的數(shù)量也較多，圖4為某次取樣挑選出的尺寸大于6 mm的碳粒。

圖3 3～6 mm大渣中的碳粒

圖4 大于6 mm的碳粒

對(duì)不同粒徑的大渣進(jìn)行可燃物含量分析，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 不同粒徑大渣可燃物含量 %

根據(jù)化驗(yàn)結(jié)果，3～6 mm的渣中，可燃物含量達(dá)到29.81%，小于200 μm的渣中，含碳量?jī)H占2.20%，尺寸大于6 mm的大渣可燃物含量為7.75%，這表明大渣中的未燃碳主要分布在3～6 mm。由于煤粉顆粒在爐內(nèi)燃燒過(guò)程中，無(wú)法由小尺寸顆粒凝聚為大顆粒的未燃碳，因此大渣中尺寸較大的未燃碳可能是大尺寸煤粒從中速磨出口一次粉管送入鍋爐中，由于顆粒較大，二次風(fēng)無(wú)法托住大尺寸煤粒，煤粒在爐膛內(nèi)下落過(guò)程中部分燃燒，形成煙花狀落渣。

2.3 制粉系統(tǒng)試驗(yàn)

從五臺(tái)中速磨中分別取出煤粉，進(jìn)行了粒度篩分，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 煤粉細(xì)度 %

根據(jù)煤粉細(xì)度結(jié)果，各磨煤機(jī)煤粉細(xì)度R90均滿(mǎn)足磨煤機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)，但是煤粉中粗顆粒較多，R1000較大，煤粉中甚至有5 mm以上尺寸的煤粒(見(jiàn)圖5)。

圖5 煤粉中的大顆粒

試驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)磨煤機(jī)的風(fēng)煤比、加載力、分離器開(kāi)度等進(jìn)行調(diào)整，煤粉細(xì)度有相應(yīng)變化，但煤粉樣品中的大尺寸煤粒始終存在。這表明，磨煤機(jī)運(yùn)行參數(shù)不是導(dǎo)致煤粉中出現(xiàn)大的煤顆粒的主要原因。

2.4 磨煤機(jī)檢查

停磨后對(duì)磨煤機(jī)內(nèi)進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)每臺(tái)中速磨中央落煤管處均出現(xiàn)約10 cm×10 cm的破損(見(jiàn)圖6)。

圖6 中央落煤管處破損

待磨制的原煤，由給煤機(jī)送到中央落煤管入口，經(jīng)中央落煤管落入中速磨中，在磨內(nèi)由磨輥研磨后，隨氣流向上運(yùn)動(dòng)，經(jīng)煤粉分離器分離，細(xì)度合格的煤粉進(jìn)入一次風(fēng)粉管，送入鍋爐爐膛燃燒，細(xì)度不合格的煤粉落入磨煤機(jī)內(nèi)重新磨制。中央落煤管處出現(xiàn)破損，則落煤管內(nèi)的部分原煤有較大概率未落入中速磨中，而是經(jīng)破損處被攜帶煤粉的氣流帶走進(jìn)入一次風(fēng)粉管，送入爐內(nèi)(見(jiàn)圖7)。大顆粒煤塊在爐內(nèi)燃燒過(guò)程中，無(wú)法被二次風(fēng)托起，形成了鍋爐爐底煙花狀落渣的現(xiàn)象。

圖7 部分煤粒行程示意圖

2.5 處理措施及效果

對(duì)各磨煤機(jī)中央落煤管破損處進(jìn)行焊接修補(bǔ)后，抽取各磨煤機(jī)煤粉并篩分細(xì)度，結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 煤粉細(xì)度 %

煤粉細(xì)度正常，且煤粉樣品中無(wú)大顆粒煤塊。此時(shí)鍋爐爐底煙花狀落渣現(xiàn)象消失，鍋爐大渣可燃物含量也降低到1.00%左右，鍋爐運(yùn)行恢復(fù)正常。

3 結(jié)論與建議

本文描述了一起由于中速磨中央落煤管破損導(dǎo)致的鍋爐運(yùn)行中大渣可燃物含量過(guò)高的現(xiàn)象。通過(guò)對(duì)磨煤機(jī)檢查并修補(bǔ)中央落煤管處破損，解決了爐底煙花狀大渣的現(xiàn)象。該電廠(chǎng)燃煤沖刷磨損指數(shù)為2.4，但該煤依然將中央落煤管磨穿，因此建議電廠(chǎng)在中速磨的日常維護(hù)中，除了要對(duì)磨輥、分離器擋板、風(fēng)環(huán)等部件進(jìn)行檢查維護(hù)，還應(yīng)定期檢查中央落煤管磨損情況。當(dāng)電廠(chǎng)燃用磨損性較強(qiáng)的煤種時(shí)，應(yīng)提高中速磨中央落煤管鋼材耐磨等級(jí)或貼耐磨瓷片等，以避免中央落煤管的磨損。本文的研究結(jié)果可為國(guó)內(nèi)其他鍋爐同類(lèi)問(wèn)題解決提供參考。