配煤和给煤系统对循环流化床锅炉运行的影响.pdf

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1、配煤和给煤系统对循环流化床锅炉运行的影响尤德彬1 马云飞1 连虎1 冷杰2(1 辽宁南票劣质煤热电有限公司辽宁葫芦岛1 2 5 0 2 72东北电力科学研究院辽宁沈阳1 1 0 0 0 6)摘要通过对循环流化床锅炉配煤和给煤系统的技术改造，旺及加强煤沟来煤及煤场上煤的合理调整，保证了燃煤质量和燃煤粒度，提高了锅炉安全经济运行关键词循环流化床锅炉配煤和给煤系统技术改造0 前言辽宁南票劣质煤热电有限公司一期工程安装2 台l O O t,唧循环流化床汽轮发电机组，机组2 0 0 2 年7月开始建设，1、2 号机组分别于2 0 0 4 年1 月、6 月投入商业运行。锅炉是哈尔滨锅炉厂有限责任公司生产H

2、 G 一4 1 0 9 8-L M G l 8 型循环流化床锅炉。燃用辽宁南票矿区开采的石碳二迭纪煤系，该煤层赋存复杂，火成岩侵入严重，夹矸多，原煤灰份超过4 5。在锅炉运行初期，由于矿区洗煤厂的配煤设备不完善，引起电厂的给煤系统和炉内燃烧系统很多不安全因素，不仅影响发电负荷，还影响锅炉安全经济运行。通过对配煤、破碎及筛分系统的改造，以及加强了煤沟来煤及煤场上煤的合理调整，在燃煤质量和燃煤粒度方面，满足了锅炉运行要求，不仅解决了输煤系统存在的问题，而且还解决了锅炉燃烧效率低的问题，保证了锅炉安全经济运行。1 给煤系统概况辽宁南票劣质煤热电有限公司属于坑口电厂，各矿井生产出的劣质煤经洗煤厂混配，

3、满足电厂用煤的要求后，由机车运到电厂铁路专用线，卸煤沟上部为单线6 车位双缝隙煤槽，下部两侧各设置1 台叶轮拨煤机。厂内的输煤系统主要由卸煤沟至煤仓间的1 6 段托辊式固定皮带式输送机输送，在3 段尾至4 段头之间分别布置筛分机和破碎机。煤沟至煤场输送经过的1、2 和7 段带式输送机输送，其中7 段布置了具有堆取能力的堆取料机l 台，煤场的8 段皮带输送机属于事故状态下的输送装置。所有输送机主要参数为：带宽8 0 0 m m，带速2 m s，出力3 5 0 t h。输送机除贮煤场7 和8 段带式输送机外，均为双路。贮煤场7 段带动式输送机采用露天布置，其余为封闭式布置。为保证筛、碎煤机及胶带运

4、输机的安全运行，在皮带输送系统中设置了3 级除铁装置，分别设在2、3 和7 号胶带机中部。输煤系统中只设置细1 台可逆式细碎煤机，破碎出力为4 2 0 t h，出料粒度l O r e。每台炉设置2 个容积为6 5 0 m 3 的煤仓，每台炉设置2 组给煤机，每个煤仓对应1 组，分别布置锅炉的两侧，每组给煤机均分为3 级，1 级为称重给煤机，2 级为大倾角埋刮板给煤机，3 级为水平埋刮板给煤机，每组给煤机对应锅炉4 个给煤口中的2 个给煤口。在投入运行一年多的时间里，矿区洗煤厂的配煤设备不完善，引起电厂的给煤系统和炉内燃烧系统很多不安全因素，不仅影响发电负荷，还影响锅炉安全经济运行。至2 0 0

5、 5 年5 月份开始，矿区洗煤厂对电厂的配煤系统进行了改造，同时厂内对来煤的破碎及筛分系统也进行了改造，并在运行上加强了煤沟来煤及煤场上煤的合理调整，在燃煤质量和燃煤粒度方面，满足了锅炉运行要求，不仅解决了输煤系统存在的问题，而且还解决了锅炉燃烧效率低的问题，保证了锅炉安全经济运行。2 锅炉燃煤要求辽宁南票当地煤质具有灰分大、煤矸石多、水分较大、挥发分高以及热值低等特点，由于循环流化床锅炉燃烧技术不仅具有能燃烧高灰份、低热值的劣质煤，而且燃烧后具有低污染物排放等特点，因此锅炉采用循环流化床技术燃烧当地劣质煤，锅炉设计煤质见表l。表1 锅炉设计和校核煤质3 煤质粒度级要求及燃烧原理循环流化床锅炉

6、对燃煤粒度级是有严格要求的只有达到设计要求，才能保证循环流化床锅炉内部的物料正常循环流化，安全经济运行。循环流化床锅炉燃烧时要求燃料的粒径小于l O R t m，但破碎后的粒度不能过细，否则会使固体不完全燃烧损失增加，降低锅炉热效率。对于煤的粒度级分2 0 7配比例为I m m 以下占2 5 1 5 m m 占6 0 9 6，5 l O m m 占1 5。煤在炉内燃烧是一个1#常复杂的过程，包括物理过程和化学过程，不是单独的黟j 粒燃烧，而是与床料混合后的群体燃烧都要经过预热、膨胀、破裂、磨损和燃烧等过程，同时也是气固二相流的混合燃烧过程。在循环流化床锅炉中，床温一般维持在8 5 0 9 5

7、0 C，炉内物料的内循环给燃烧颗粒提供了比较长的停留时间。床内强烈的气固混合为良好的燃烧提供了良好燃烧条件。对送入流化床中的煤颗粒将依次经历干燥和加热、挥发份析出和燃烧、膨胀和一次破碎、炭的燃烧以及连续发生的二次破碎和磨损等过程。由于燃料量只占床料重量的极小部分，因此当燃煤进入炉膛后，立即被不可燃的大量高温物料所包围并迅速加热至接近床温。这时影响加热速率的因素之一就是煤颗粒的粒度。粒度大，加热速率低，时阃长。粒度大影响着燃烧的效率，同时又因没有及时燃烧，又被冷渣器排出炉外，造成煤的损失。进入炉内的煤经高温物料的加热，煤颗粒逐步开始析出挥发份。挥发份的第一个稳定析出阶段大约发生在温度5 0 0

8、6 0 0 C 范围内，第二个稳定析出阶段则在温度8 0 0 1 0 0 0 C 范围内。挥发份的产量和构成受到加热速率、初始温度、最终温度下的停留时间、煤种和粒度分布、挥发份析出时的压力等许多因素的影响。因此在挥发份开始析出时，颗粒的表面积最小，此后随着煤颗粒内部气相物质的析出，煤颗粒膨胀。有时，煤颗粒中析出的挥发份会在煤粒中形成很高的压力而使煤颗粒产生破碎，这种现象就称为一级破碎。经过一级破碎，母体颗粒分裂成为数片较小尺寸的碎片。煤颗粒在投入炉膛后，一边被热烟气和热物料加热，使得挥发份析出和燃烧，一边还随其它物料一起在炉内流动。对单颗粒而言其运动轨迹是无规则的，其析出的挥发份在炉膛内不同位

9、置上的浓度也是无规则的。由于挥发份的燃烧受到氧的扩散速率的控制，炉膛内的氧浓度分布，特别是悬浮段的氧浓度分布直接影响了挥发份燃烧的好坏及热量释放的位置，而氧在炉内的分布和扩散取决于床内气固混合情况，所以挥发份的燃烧也与床内的物料分布和流动有关。挥发份通常比较容易在炉膛上部燃烧。一般在炉膛上部的浓度分布较高，燃烧份额较大。对于高挥发份的燃料来说，其在炉膛上部释放的热量较多i对于大颗粒焦炭而言，由于颗粒本身的终端沉降速度大，从而烟气和颗粒之间的滑移速度大，使得颗粒表面的气体边界层薄。炭颗粒的燃尽取决于颗粒在炉膛内的停留时间和其本身的燃烧反应速率，停留时间越长，燃烧反应速率越快，颗粒就越容易燃尽。提

10、高炉膛温度，可以增加反应速率，从而有利于燃烧反应的进行；减小颗粒粒径，即增大了焦炭颗粒的反应表面积，也有利于燃烧速度的提高。而不同粒径的焦炭颗粒的停留时间取决于该粒径下炉内物料所占有的容积与该粒径颗粒的来料流率的比值。直径在l O m 左右的物料颗粒的含碳量大约为3 4，这部分吉碳量的增加主要是由于粗焦炭颗粒的反应表面积较小。燃烧速度比较低，燃尽时间比较长，而在底部排灰的影响下，焦炭颗粒的停留时间不足以保证其燃尽，所以会以造成一定的未燃尽碳损失。4 配煤及给煤系统改造前后对锅炉运行的影响4 1配煤及给煤系统改造前对锅炉运行的影响在2 0 0 5 年5 月前，各矿井来的劣质煤分别进入洗煤厂内的卸

11、煤沟，通过卸煤沟的输送系统，进入滚轴筛对大于5 0 m m 粒度进入破碎机，小于5 0 m m 进入筛孔为4 0 x 4 5 m m 震动筛，由于设备老化，经筛分和破碎的粒度有许多超5 0 m m 的大颗粒，上煤时皮带经常出现直径超过2 0 0 m m 的大煤块或煤矸石，而厂内的筛分和破碎系统是按细筛分和破碎系统设置的，煤质粒度和水分超标后，经常使电厂内部的筛分机堵煤，或造成碎煤机过负荷跳闸，同时加快碎煤机锤头的磨损，投运一个多月锤头磨损严重就需更换，在2 0 0 5 年上半年仅乙路碎煤机锤头就更换4 次，调相1 3 次。同时也造成给煤各段的落煤管及煤仓经常堵塞，2、3 级给煤机经常发生卡涩现

12、象，而且由于炮线、编织袋较多，也是经常引发堵煤现象。由于来煤都是水采煤，煤中的水分比较大，有时煤的水份大于1 0，有的矿井来煤比较粘，同样造成各落煤管落煤不畅，也是造成煤仓蓬煤的主要原因之一，由于煤的水份较大，铁件含在煤中，造成除铁的效率比较低，进入炉膛的杂铁比较多，不仅影响排渣，而且还影响锅炉床料的正常流化，在每次清理床料时底部杂铁较多。由于来煤没有按入炉配煤设计配煤装置且入炉煤又是一级破碎，煤的粒度、热值以及水份，都满足不了循环流化床锅炉运行的要求。由于粒度大，造成流化不好低温结焦，以及底渣含碳量过高，煤耗大。由于煤的水份过高，造成煤在预热、燃烧过程中需大量热量，降低了锅炉的炉膛温度。影响

13、了锅炉热效率。给电厂的安全经济运行带来很大危害。4 2 配煤及给煤系统改造后对锅炉运行的影响为了解决由于煤质粒度偏大煤质含水过高煤质混配不均等问题，对厂外内的配煤系统进行了改造，为电厂配煤的洗煤厂对滚轴筛下面的震动筛进行了改造，把筛孔间隙4 0 x 4 5 m m 改为2 5 X 3 0 m m，同时对滚轴筛筛分后的大颗粒由原来的一级破碎增加为二级破碎，破碎后粒度控制2 5 t m 以下，并在筛分前增加除铁设备，对于矿井生产出的水份比较高的湿煤或煤质差异较大的煤种，分别堆放在储煤场地，根椐发热量的配比进行混配，直至达到设计煤质要求，使入厂煤的粒度均控制在5 0 m m以下，同时来煤的热值也比较

14、均匀，在厂外没有上一级破碎及除铁设备前，每月燃料运行上缴雷管约1 0 0 0 枚左右，燃料运行每班在煤中(除铁器)回收废铁2 5 k g 左右，厂外上一级破碎及除铁设备后，半年上缴雷管1 8 0 0 枚，燃料运行每班回收废铁仅0 2 5 k g 左右，2 0 0 6 全年更换乙路碎煤机锤头6 次。通过合理配煤，厂内煤输送系统的堵煤、蓬煤现象减少9 0，碎煤机再没有发生跳闸问题，锤头的磨损大大减轻，杂物减少，使2、3 级给煤的故障也同时减少，由于煤的粒度的变化，使煤在炉内的燃烧更加充分，流化状态更有利于调整，再没有出现因煤的粒度大引起的结焦现象，煤的燃烧效率进一步提高。改造前，锅炉热效率为8 5

15、 3 6，比设计值9 0 7 8 低，其中固体和可燃气体未燃烧的热损失与设计值比增加了3 4 个百分点。改造后，锅炉热效率达到8 9 2 0。提高了机组安全性和经济性。2 n 95 结束语由于锅炉燃用煤质灰分大、煤矸石多、水分较大以及热值低，而且配煤和给煤系统不完善，严重影响了锅炉安全经济运行。通过对配煤、破碎及筛分系统等技术改造，以及加强了煤沟来煤及煤场上煤的合理调整，燃煤质量和燃煤粒度满足了锅炉运行要求，不仅解决了输煤系统存在的问题，而且还解决了锅炉燃烧效率低等问题，提高了机组的安全性和经济性。参考文献：1 党黎军循环流化床锅炉启动调试与安全运行矾 北京中国电力出版社，2 0 0 2 2

16、路春美等编著循环流化床锅炉设备与运行 岫北京：中国电力出版社，2 0 0 3 年9 月 3 吕俊复等著循环流化床锅炉原理运行与检修北京：中国水利水电出版社，2 0 0 5 年9 月作者简介：尤德彬(1 9 5 6-)，男，学士，高级经济师，从事电厂管理及机组运行等工作。辽宁南票劣质煤热电有限公司辽宁葫芦岛南票区邮编：1 2 5 0 2 7，0 4 2 9-4 9 4 2 0 0 72 1 0配煤和给煤系统对循环流化床锅炉运行的影响配煤和给煤系统对循环流化床锅炉运行的影响作者：尤德彬，马云飞，连虎，冷杰作者单位：尤德彬,马云飞,连虎(辽宁南票劣质煤热电有限公司,辽宁,葫芦岛,125027)，冷杰(东北电力科学研究院,辽宁,沈阳,110006)本文链接：http:/