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利用化验燃煤着火点指导燃烧的新途径 |
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利用化验燃煤着火点指导燃烧的新途径 |
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作者:佚名 文章来源:技术论文 点击数: 更新时间:2008-10-13 8:56:38 |
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唐山发电厂总装机容量300 MW,共有8台锅炉。其中3~7号炉为捷克产150 t/h锅炉,8个缝隙式煤粉喷燃器装于燃烧室炉顶管之上;8~10号炉为国产220 t/h锅炉,缝隙式喷燃器布置于炉膛四角。燃用煤种为开滦及山西煤。开滦煤发站有古冶、唐山、开平等;山西煤发站有庄儿尚、神头、圣佛、宋家庄、原平等。1999年12月上旬,在较长时间燃用单一煤种古冶煤时,8台炉均出现了制粉出力低、火嘴前一次风压跳动等情况,3~7号炉还出现了烧粉管及掉焦等问题。尽管发现及时,并采取少进以致停进古冶煤的措施,很快扭转被动局面,但仍给安全经济运行造成了极大威胁,有必要进一步查找原因,以防今后再出现此类问题。
1 古冶煤质情况 唐山发电厂对入厂煤的监督要求每批煤都化验灰份、水份、挥发份、发热量及含硫量。为了找出古冶煤燃烧过程中出现异常的原因,将1999年12月来的古冶煤与燃烧正常的唐山煤、庄儿尚煤的化验指标进行比较,见表1。 古冶煤与另外两煤种的化验指标差别不大,且古冶煤的挥发份比另两煤种要低(挥发份对燃烧有很大影响)。因此很难用常规的燃煤化验指标解释燃用古冶煤时出现的各种异常现象,更谈不上指导燃烧。要求寻找新的途径,分析古治煤燃烧出现异常的原因。
据有关资料介绍,在发电厂燃煤的常规分析中,反映煤的燃烧特性的指标主要是挥发份,煤的发热量亦对燃烧特性有一定的影响。一般来说,挥发份在煤中含量的高低能反映煤的燃烧特性,但是,挥发份毕竟不是煤的直接燃烧性能指标,不能完全解释煤燃烧特性的本质。例如:对于煤化程度较低的煤(气煤、长焰煤和褐煤),当它们的挥发份相同时,着火点(燃烧特性指标之一)却有显著差别(挥发份比例虽然相同,但挥发份的组成成份却有较大的差异,因而着火点不相同)。即使同一煤种的煤,有时着火点也有较大的差异。为了更好地控制锅炉燃烧,目前,国内外相继建立起一批较能揭示煤燃烧特性的、非常规燃烧特性指标,如:着火温度、着火稳定性指数、熄火温度、燃尽指数等。
为此,选取某一批次的这三种煤样送北京电力高等专科学校进行分析,采用热重分析仪得到了三种煤的燃烧特性曲线。各煤种的着火点见表2,各煤种的化验指标见表3。
以上分析表明,试验条件下,古冶煤着火点比唐山及庄儿尚煤低,因此古冶煤易烧粉管。 由表4、5可见,古冶煤灰成份中的Fe2O3含量偏高,灰熔点偏低,因此古冶煤易结焦。 由于古冶煤的制粉出力低,曾请北京电力科学研究院做了几个煤种的可磨性指数试验,古冶煤、唐山煤的可磨性指数均为69,神头煤为56,圣佛煤为68。实际运行中,古冶煤的制粉出力明显比其他煤种低,有时需开2台磨运行。 在古冶煤煤样的制备过程中,发现古冶煤粘度大,不易从制样设备上刮取煤粉,此为古冶煤制粉出力低的原因。
2 煤粉着火情况分析 煤粉受热后温度升高,煤中水份被蒸发,此后,表面温度继续上升,当升至某一温度时,挥发份开始溢出,除贫煤外烟煤挥发份溢出的温度为210~260℃,所逸出的挥发份与其附近的氧进行反应而着火。挥发份全部逸出后,残留的碳,也就是固定碳,和自表面渗进来的氧进行反应而燃烧。
煤粉表面积大,它能吸附大量空气,在粉粒上形成一层空气膜,粉粒彼此间被空气分开,故煤粉与空气的混合物具有良好的流动性。煤粉在气流携带过程中,可能会在输送管路中沉积下来,由于缓慢氧化而产生的热量增多,温度也逐渐升高,最后引起自燃,在一定条件下还会发生爆炸。 煤粉越细、挥发份越高、气粉混合物温度越高,煤粉越易自燃。当煤粉水份过高时,由于蒸发水份需要一定的热量,从而会延长煤粉的着火时间。 煤粉经缓慢氧化后,着火点明显降低。 应该指出:煤的着火点测定值并不代表电力用煤在现场的实际着火温度。 现场曾发现6号炉5号给粉管邻近给粉机处漏粉,从漏粉处喷出火星(此外距火嘴还很远但能着火)。 唐山发电厂1999年12月初燃用古冶煤时,3~7号炉出现了烧粉管现象,而8~9号炉却没有,这是因为3~7号炉粉管长约30 m,而8~9号炉粉管长约10 m,在较长的粉管内,煤粉氧化、升温、挥发份逸出,加之煤的着火点低而易着火,烧坏粉管。如果出现煤的堆积,也会着火。 唐山煤的着火点比古冶煤高13℃,而唐山煤却没有出现烧粉管的问题,这是因为唐山煤的水份太高,使得磨出口的温度降低,煤粉含水量增加,延长了煤的着火时间。我们曾经做过试验,在磨制唐山煤时,煤粉含水量2.3%左右,而在磨制其他煤种时水份为1.6%左右。另外,没有长时间单独燃用唐山煤的情况,因此,燃用唐山煤没有出现过烧粉管的现象。
3 应采取的措施 为防止烧给粉管可采取以下措施:一是在燃用古冶煤时,降低一次风温及提高炉膛负压;二是不进古冶煤;三是古冶煤和其他煤种混烧;四是进古冶煤时要求矿方提供煤着火点试验报告,着火点超过一定温度时才能燃用。其中第一种方法是以损失锅炉效率为代价的,不可取;有条件时最好采用第二种方法;由于唐山发电厂上煤条件的限制,掺配煤很难均匀,因此,第三种方法最好不采用;第四种方法是比较可取的。
参考文献
[1]曹长武.电力用煤采制化技术及其应用.北京:中国电力出版社,1999. [2]杨飞,庞亚军.煤的非常规燃烧特性在电厂中的应用研究.北京:华北电力技术.1999,(6).
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