燃燒易結(jié)焦煤鍋爐的運(yùn)行與改進(jìn)
河南省洛陽(yáng)、鄭州熱電廠主要燃用義馬煙煤，其主要成分為：揮發(fā)分礦’=38.12%；水分W，=18,75%；灰分Ay=32.3226}低位發(fā)熱量Q占=3812～4067大卡／公斤；灰熔點(diǎn)tl=1180℃，￡：=1210℃，f。=1230℃。這種煤揮發(fā)分高、灰分大、灰熔點(diǎn)低，雖然容易著火，但在鍋爐設(shè)備的運(yùn)行中也引起了一系列的困難。洛陽(yáng)、鄭州熱電廠燃用義馬煤后，普遍存在燒壞燃燒器噴口、爐膛結(jié)焦、汽溫偏高等現(xiàn)象，鍋爐一般只能帶70～80%額定負(fù)荷。由于爐膛結(jié)焦嚴(yán)重，經(jīng)常發(fā)生汽溫?zé)o法控制或冷灰斗被焦渣堵死等現(xiàn)象而被迫停爐。
多年來(lái)，河南電力科學(xué)試驗(yàn)所和洛陽(yáng)、鄭州熱電廠一起，對(duì)燒義馬煤的鍋爐進(jìn)行了許多試驗(yàn)與改進(jìn)，基本上消除了爐膛結(jié)焦和汽溫偏高等問(wèn)題，使鍋爐達(dá)到了滿發(fā)。現(xiàn)將改進(jìn)的主要措施介紹如下。
一、運(yùn)行方面
1．提高一次風(fēng)速。經(jīng)試驗(yàn)，燃用義馬煤時(shí)，直流式燃燒器的一次風(fēng)速可提高至40米／秒左右。這樣可使煤粉的著火點(diǎn)稍離燃燒器出口，火焰的高溫區(qū)也相應(yīng)推移至爐膛中心，可以避免噴口附近結(jié)焦。鄭州熱電廠四臺(tái)120噸／時(shí)煤粉爐，一次風(fēng)速原為20米／秒，燃燒囂噴口結(jié)焦嚴(yán)重，常被燒壞。將一次風(fēng)速提高至40米／秒后，上述問(wèn)題基本得到解決。
2．均勻配風(fēng)，防止火焰局部偏斜。在四角噴燃的爐膛中，結(jié)焦往往從煤粉管道阻力、氣流噴射速度的燃燒器噴口附近的角隅開始。洛陽(yáng)熱電廠7號(hào)爐（WG2-220／100-8型）在投運(yùn)初期，四角燃燒器風(fēng)量分配不均勻，甲側(cè)后墻角燃燒器的風(fēng)量弱，使火焰偏向甲側(cè)后墻，造成甲側(cè)結(jié)焦嚴(yán)重。以后通過(guò)冷爐試驗(yàn)，將四角風(fēng)量調(diào)整均勻后，甲側(cè)后墻的結(jié)焦明顯減輕。
3．調(diào)整燃燒，保持適當(dāng)?shù)幕鹧嬷行??；鹧嬷行钠邥?huì)引起超溫及凝渣管、過(guò)熱器結(jié)渣?；鹧嬷行倪^(guò)低又會(huì)引起冷灰斗結(jié)焦。因此在運(yùn)行中要注意各燃燒器的風(fēng)量分配情況，通過(guò)調(diào)整，保持適當(dāng)?shù)幕鹧嬷行?。洛?yáng)熱電廠1號(hào)爐（Trl-170-1型），采用雙蝸殼燃燒器，共六只布置在爐膛兩側(cè)，呈倒三角形。該爐運(yùn)行中對(duì)燃燒器采取的配風(fēng)方式是：
( 1)減小上層燃燒器的二次風(fēng)氣流擴(kuò)散角，防止火焰沖刷前后墻。
( 2)酌量減少靠后墻的燃燒器出力，減少一、二次風(fēng)，并關(guān)小其二次風(fēng)風(fēng)速擋板，可止火焰中心偏后及上移，減輕過(guò)熱器超溫和結(jié)焦。
(3)加強(qiáng)下層燃燒器的燃燒。適當(dāng)增加一、二次風(fēng)并開大二次風(fēng)速擋板。
經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)踐，土述配風(fēng)方式效果較好，在保證燃燒穩(wěn)定的條件下，‘基本上防止了爐膛及冷灰斗結(jié)焦。
4．摻燒其他煤種。洛陽(yáng)、鄭州熱電廠在鍋爐設(shè)備和其運(yùn)行操作方面作了一些改進(jìn)以后，對(duì)燃用義馬煤防止?fàn)t膛結(jié)焦，提高經(jīng)濟(jì)性都有了不同程度的改善。但由于鍋爐爐膛容積熱負(fù)荷較高，設(shè)計(jì)值均在130×10 3大卡／米3．時(shí)左右，因此，在高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，爐內(nèi)仍有結(jié)焦，不能保證鍋爐在滿出力下長(zhǎng)期運(yùn)行。為此，‘兩廠都在義馬煤中摻燒了其它煤種。
洛陽(yáng)熱電廠在義馬煤中摻入宜洛貧煤（Q占- 5174～5655大卡／公斤；礦’=19.53%, Ay=20.926，Wy=8.5%）。經(jīng)長(zhǎng)期運(yùn)行后表明，摻入30%宜洛煤時(shí)，可以達(dá)到滿發(fā)運(yùn)行，鍋爐效率為90%左右，仍能維持原有水13平。該廠曾摻燒過(guò)5～10%的焦作無(wú)煙煤，雖然能減輕結(jié)焦，但飛灰可燃物升高至20～30%，鍋爐效率降低到83～85%。鄭州熱電廠在義馬煤中摻入30%以上的新密貧煤（Og =6229大卡／公斤；礦’-13.25%；Wg—6．O%，4…=16.98%)和平頂山煙煤（Og =4844大卡／公斤；礦’一35.6%；形9 =14.1%；么v=16,72%）等，也能保證鍋爐達(dá)到額定出力和長(zhǎng)期運(yùn)行。
二、設(shè)備改進(jìn)方面
1．改變生物質(zhì)燃燒機(jī)的布置方式。洛陽(yáng)熱電廠三臺(tái)TII-170-I鍋爐，每臺(tái)裝有六只雙蝸殼生物質(zhì)燃燒機(jī)，以“一”字形布置在爐膛兩側(cè)。鍋爐燒義馬煤后，爐膛結(jié)焦，過(guò)熱汽溫偏高。以后將兩側(cè)的中間一只燃燒器下移1.9米，改為倒三角形布置。改進(jìn)后降低了爐膛火焰中心，過(guò)熱汽溫偏高現(xiàn)象得到改善。
2．減少低溫段過(guò)熱器受熱面。洛陽(yáng)熱電廠5、6號(hào)爐（Tll-13lA-220型）運(yùn)行中過(guò)熱汽溫偏高。通過(guò)過(guò)熱器校核計(jì)算，認(rèn)為該型爐燒義馬煤時(shí)，低溫段過(guò)熱器的受熱面偏大（表1）。大修中將低溫段過(guò)熱器受熱面割去394平方米（占全部過(guò)熱器受熱面的is%）。汽溫偏高問(wèn)題得到了解決。以后該廠又將三臺(tái)TⅡ-170-I鍋爐的過(guò)熱器受熱面割去10%友右。
3．改進(jìn)煤粉混合器，提高一次風(fēng)速。鄭州熱電廠四臺(tái)120噸／時(shí)煤粉爐，一次風(fēng)道的煤粉混合器原設(shè)計(jì)為縮口形（圖la）。由于其阻力大，限制了一次風(fēng)速，引起爐內(nèi)噴口結(jié)焦。該廠將煤粉混合器改為雙層隔板式（圖16）后，混合器的阻力‘由改進(jìn)前的390毫米水柱降低至190毫米水柱，一次風(fēng)速由原來(lái)的20米／秒提高至40米／秒以上，有效地防止了噴口結(jié)焦和燒壞等問(wèn)題。混合器改進(jìn)前后的運(yùn)行數(shù)據(jù)見表2。
4．拆除生物質(zhì)燃燒機(jī)附近的耐火涂料。洛陽(yáng)熱電廠7號(hào)爐（WG2-220／100-8型）1978隼投入運(yùn)行后，因爐膛及生物質(zhì)燃燒機(jī)附近結(jié)焦，汽溫偏高，長(zhǎng)期限制出力運(yùn)行，一般只能帶160噸／時(shí)左右。停爐檢查，發(fā)現(xiàn)生物質(zhì)燃燒機(jī)出口處敷設(shè)有250毫米厚的耐火涂料（圖2），是爐內(nèi)結(jié)焦的策源地。該廠配合大修拆除各噴口附近的耐火涂料，并改變了除灰方式（拆除碎渣機(jī)，水動(dòng)閘門改為手動(dòng)閘門，定期除渣）以減少冷灰斗漏風(fēng)，改進(jìn)后并結(jié)合運(yùn)行中均勻配風(fēng)及摻燒其他煤種基本解決了爐內(nèi)結(jié)焦問(wèn)題，汽溫恢復(fù)圖2洛陽(yáng)熱電廠220噸／時(shí)爐生物質(zhì)燃燒機(jī)
出口耐火涂料層正常，鍋爐達(dá)到了額定出力220噸／時(shí)．
三、幾點(diǎn)看法
根據(jù)燃用義馬煤鍋爐的一些經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于設(shè)計(jì)燒易結(jié)焦煤的鍋爐，提出幾點(diǎn)看法：
1．選取較低的爐膛容積熱負(fù)荷，并采用膜式水冷壁。鄭州、洛陽(yáng)熱電廠煤粉爐的爐膛容積熱負(fù)荷均為130×10 3大卡／米3．時(shí)左右，此值看來(lái)偏高些，對(duì)于燒義馬煤的鍋爐，其爐膛容積熱負(fù)荷建議選取100×10 3大卡／米3-時(shí)左右為宜。
2．采用四角布置的直流生物質(zhì)燃燒機(jī)時(shí)，氣流的假想切圓不宜過(guò)大，并采用較高的一次風(fēng)速。對(duì)于義馬煤，生物質(zhì)燃燒機(jī)的假想切圓可取+500～+650毫米，一次風(fēng)速采用40米／秒左右。
直流生物質(zhì)燃燒機(jī)燒揮發(fā)分大而易結(jié)焦的煤時(shí)，可以考慮加設(shè)周介風(fēng)。
3．爐膛受熱面加裝吹灰設(shè)備。運(yùn)行中定期對(duì)受熱面進(jìn)行吹灰，對(duì)防止結(jié)焦可起積極作用。
4．采用雙層隔板式煤粉混合器。在已往的鍋爐設(shè)計(jì)中，煤粉混合器大都采用縮口型，由于其阻力大，多年來(lái)一些電廠先后將縮口型煤粉混合器改為雙層隔板式。這種型式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，阻力較小。但是近年來(lái)一些大型鍋爐機(jī)組仍沿用原來(lái)的縮口型（如姚孟電廠935噸／時(shí)直流爐。該廠已在1978年將32只煤粉混合器全部改為雙層隔板式）。因此建談設(shè)計(jì)及有關(guān)部門對(duì)比較成熟的技術(shù)革新項(xiàng)目，及時(shí)加以研究，并應(yīng)用于設(shè)計(jì)中。
生物質(zhì)燃燒機(jī)，
生物質(zhì)氣化站，