安阳电厂燃煤特性分析与燃烧器改造
刘国强
河南省安阳电厂
0 前言
我国在过去十几年的煤粉锅炉燃烧技术中，为提高煤粉气流着火和稳燃性以及为了达到节油和节煤的目的，已开发出多种新型煤粉燃烧器。安阳电厂从1983年起先后采用的煤粉燃烧器就有：直筒型贫煤预燃室燃烧器、多功能预燃室燃烧器、多功能船体燃烧器、上淡下浓的浓稀相燃烧器、多级浓缩燃烧器。在实际使用中一些新型煤粉燃烧器能够达到正常运行水平，在改善锅炉着火、稳定燃烧、节约点火和稳燃用油、增大锅炉对负荷变化的适应能力、改善调峰性能、清洁燃烧等方面，取得了不同程度的效果，为安阳电厂的节能与安全运行创造了有利条件，产生了很大的经济和社会效益。但也有一些煤粉燃烧器在推广使用过程中没有表现出它应有的效果而做了拆除处理。
影响锅炉煤粉燃烧的因素是多方面的，煤粉燃烧的好坏与燃烧器型式、锅炉的炉型、运行状况以及燃煤煤质的特性密切相关。煤粉燃烧器作为组织煤粉迅速、稳定着火的设备，应根据特定的条件，采用相适应的新型燃烧器，才能取得满意的效果。
1 燃煤特性分析
安阳电厂燃煤煤种主要为鹤壁统配煤并配烧一定量的安阳、河北磁县、山西长治地方小窑煤，由于缺必要的混煤措施和设备，锅炉在实际燃烧中，往往是有什么煤烧什么煤，入炉煤煤质变化较大。表1数据为安阳电厂1998年上半年燃煤煤种的常规特性指标的变化范围、平均值以及混合煤(安阳∶鹤壁∶磁县＝65∶45∶40)的校核值。
表1 安阳电厂燃煤的常规特性指标
WY /
%
Wf /
%
Vr /
%
AY/
%
Af/
%
QYDW /
kJ.kg－1
核校混煤
3.62
0.79
15.85
25.62
26.37
24 110
燃煤变化值
6.40～
12.40
0.36～
1.21
12.14～
18.09
12.30～
29.00
14.24～
31.33
2 3179～
26 441
燃煤平均值
9.16
0.81
15.39
17.58
19.16
24 476
1.1 着火稳定性
(1)用可燃基挥发分Vr进行常规方法判别(等级划分标准见表2)。
表2 可燃基挥发分Vr的等级界限
Vr/%
≤9
9～19
19～27
27～40
＞40
类别
极难稳定区
难稳定区
中等稳定区
易稳定区
褐煤区
安阳电厂燃煤的Vr变化范围一般都维持在12.14％～18.09%，按可燃基挥发分Vr的等级划分标准，其着火稳定性应在难稳定区。
(2)用着火指数、着火温度Td进行特种分析判别(等级划分标准见表3)。
表3 着火温度Td的等级界限
Td/℃
＞638
613～638
593～613
560～593
≤560
类别
极难稳定区
难稳定区
中等稳定区
易稳定区
褐煤区
安阳电厂混合贫煤的Vr为15.85%，做一维火焰炉试验，其着火温度Td为779 ℃。按着火温度Td的等级划分标准，其着火稳定性应在极难稳定区［1］。
1.2 煤的燃尽性
用煤粉的比表面积S(等级划分标准见表4)分析判别如表4。
表4 比表面积S的等级界限
s
≤1.35
1.35～1.77
1.77～2.19
2.19～3.09
＞3.09
类别
极难尽区
难燃尽区
中等燃尽区
易燃尽区
褐煤区
煤粉挥发份含量对燃烧时的燃尽程度有很大影响。公式(1)是根据Vr来计算的比表面积S的表达式。
S＝1.06e0.0267 Vr
(1)
按表1中的Vr平均值15.39%代入公式(1)得：S＝1.60。
按比表面积S的等级划分标准，安阳电厂燃煤煤质的燃尽性一般是处在难燃尽区。
表5为安阳电厂1998年上半年6、7、8号炉飞灰可燃物Cfh的统计数据。从表5看出，6号炉的Cfh较低，其平均值已到4.6%。由上面分析可知：安阳电厂燃煤煤质较难燃尽。由于煤质的原因，今后再做降低6号炉Cfh的努力，困难较大。
表5 飞灰可燃物Cfh统计数据%
6号炉
7号炉
8号炉
飞灰变化值
3.7～5.8
8.2～14.8
7.9～15.5
飞灰平均值
4.6
10.8
11.3
1.3 煤的结渣性
(1)用灰软化温度t2进行常规分析判别(等级划分标准见表6)。
表6 灰软化温度t2的等级界限
t2/℃
≤1 260
1 260～1 390
＞1 390
类别
严重结渣
中等结渣
轻微结渣
安阳电厂混合煤的灰熔点温度见表7。由表7可知，安阳电厂燃煤的结渣性在轻微结渣范围。
表7 混合煤的灰熔点温度t/℃
变形温度/t1
软化温度/t2
熔化温度/t3
1 360
1 440
1 480
(2)用灰成分综合指数R进行特种分析判别(等级划分标准见表8)，表9为安阳电厂混合煤的灰成分分析值。
表8 灰成分综合指数R的等级界限
R
≤1.5
1.5～1.75
1.75～2.25
2.25～2.5
＞2.5
类别
轻微结渣
中偏轻结渣
中等结渣
中偏重结渣
严重结渣
公式(2)、(3)、(4)为计算灰成分综合指数R的表达式。
R＝1.24×B/A＋0.28×SiO2/Al2O3－0.0023t2－0.019G＋5.4
(2)
(3)
(4)
表9 安阳电厂混合煤的灰成分分析表%
SiO2
Al2O3
Fe2O3
CaO
MgO
SO3
K2O
Na2O
45.97
31.96
8.52
4.86
0.31
3.06
0.63
0.43
将表9中数据代入公式(2)、(3)、(4)得：G＝77.05，B/A＝0.19，R＝1.26。
按灰成分综合指数R的等级划分标准［2］，安阳电厂燃煤煤质的结渣性在轻微结渣范围。
1.4 安阳电厂燃煤特性
从前面分析可知：安阳电厂燃煤特性表现为着火困难，基本处在难稳定区，不易燃尽，结渣轻微，发热量较高。实际运行也印证了煤种分析的正确，据统计：安阳电厂1996年全年共发生灭火49次，炉膛严重结渣现象没有出现一次。
2 燃烧器的改造
2.1 安阳电厂6～10号锅炉介绍
安阳电厂老厂有6台炉8台机，新厂有2台炉2台机。其6～10号锅炉简要特性见表10。
表10 电厂6～10号锅炉简要特性
炉 号
锅炉型号
投 产 年 月
燃烧器型式、布置
制粉系统型式
备 注
6
HG220/100-1
1972.07
分级配风直流燃烧器，分4层、4角布置切向燃烧
4台风扇磨直吹式制粉系统
1997年将4个角的下2层燃烧器合并成一个多级浓缩直流燃烧器
7、8
DG410/100-2
1976.12(7号)
1978.01(8号)
均等配风直流燃烧器，分3层、4角布置切向燃烧
2台球磨机中间储仓式制粉系统
1、4号角曾各安装1台多功预燃炉。现4个角的最下层改为多功能船体燃烧器(7号炉，1995.09)和浓淡燃烧器(8号炉，1996.08)
9、10
DG1025/182-Ⅱ4
1998.04(9号)
未投产(10号)
均等配风直流燃烧器，分5层、4角布置切向燃烧
4台球磨机中间储仓式制粉系统
下数1、3层安装有多功能船体燃烧器 [1] [2] 下一页
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