4++煤質(zhì)變化對(duì)鍋爐的影響及其對(duì)策

1、燃料管理全國(guó)發(fā)電機(jī)組優(yōu)化運(yùn)行與節(jié)能技術(shù)交流研討會(huì)論文集1016煤質(zhì)變化對(duì)鍋爐的影響及其對(duì)策煤質(zhì)變化對(duì)鍋爐的影響及其對(duì)策周茂德石占山于智遠(yuǎn)（國(guó)電太原第一熱電廠）摘要：摘要：介紹國(guó)電太原第一熱電廠4300MW火力發(fā)電機(jī)組燃用煤種嚴(yán)重偏離設(shè)計(jì)煤種對(duì)鍋爐的影響。分析煤質(zhì)變化對(duì)鍋爐的危害，介紹了生產(chǎn)中由于煤種變化引發(fā)的各類(lèi)典型問(wèn)題，提出了解決問(wèn)題的有效措施。關(guān)鍵詞鍵詞：鍋爐煤質(zhì)變化分析對(duì)策引言引言隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，能源的需求越來(lái)越大，對(duì)火力

2、發(fā)電廠而言，既是發(fā)展的良好機(jī)遇，同時(shí)也面臨著新的挑戰(zhàn)。由于煤碳市場(chǎng)出現(xiàn)了供不應(yīng)求的局面，使電煤質(zhì)量嚴(yán)重偏離設(shè)計(jì)值，更為嚴(yán)重的是煤質(zhì)變化幅度非常大，這對(duì)火力發(fā)電廠的安全運(yùn)行是非常不利的，有些問(wèn)題已經(jīng)暴露出來(lái)，還有許多問(wèn)題是潛在的，我們對(duì)這些問(wèn)題必須有一個(gè)正確的認(rèn)識(shí)，并積極采取相應(yīng)的措施，盡量減小煤質(zhì)變化對(duì)火力發(fā)電廠的影響。下面針對(duì)國(guó)電太原第一熱電廠4300MW發(fā)電機(jī)組近期暴露的一些問(wèn)題，分析煤質(zhì)變化對(duì)機(jī)組安全運(yùn)行的影響以及采取的對(duì)策。1設(shè)

3、備概況設(shè)備概況國(guó)電太原第一熱電廠裝有4臺(tái)300MW發(fā)電機(jī)組，是典型的熱電聯(lián)產(chǎn)企業(yè)。其中兩臺(tái)鍋爐是由波蘭拉法克公司生產(chǎn)的亞臨界、中間再熱、全懸吊、平衡通風(fēng)、低倍率循環(huán)、直吹式、半塔式燃煤鍋爐，與東方電站集團(tuán)生產(chǎn)的汽輪發(fā)電機(jī)組相配套，該機(jī)組冬季向市區(qū)居民采暖供熱，其余時(shí)間為純凝汽工況運(yùn)行，于1992年12月正式投產(chǎn)發(fā)電。另兩臺(tái)鍋爐是由東方電站集團(tuán)生產(chǎn)的亞臨界、中間再熱、自然循環(huán)、全懸吊、平衡通風(fēng)、中間儲(chǔ)倉(cāng)式、π型燃煤鍋爐，與東方電站集團(tuán)生產(chǎn)

4、的汽輪發(fā)電機(jī)組相配套，連續(xù)向化工企業(yè)供熱，于1999年6月正式投產(chǎn)發(fā)電。機(jī)組投產(chǎn)后運(yùn)行情況良好，但由于近幾年來(lái)煤質(zhì)偏離設(shè)計(jì)煤種，并且煤質(zhì)變化幅度很大，鍋爐暴露出了不少的問(wèn)題。表1為鍋爐設(shè)計(jì)煤種的特性，表2為近幾年的煤質(zhì)變化情況表3為2004年8月份的煤質(zhì)情況。表1鍋爐的設(shè)計(jì)煤種的特性設(shè)計(jì)煤種校核煤種項(xiàng)目符號(hào)單位波蘭鍋爐東方鍋爐波蘭鍋爐東方鍋爐應(yīng)用基碳Cy%53.9856.539.8449.85應(yīng)用基氫Hy%32.942.652.83應(yīng)用

5、基氧Oy%3.793.65.14.18應(yīng)用基氦Ny%0.891.020.750.91應(yīng)用基硫Sy%1.191.280.721.07應(yīng)用基灰分Ay%28.9227.283332.17應(yīng)用基水分Wy%8.267.73118.99分析基水分Wf%0.980.771.060.88燃料管理全國(guó)發(fā)電機(jī)組優(yōu)化運(yùn)行與節(jié)能技術(shù)交流研討會(huì)論文集1018鹽。另外，對(duì)爆管的金相組織進(jìn)行了分析，無(wú)超溫現(xiàn)象。2.1.2水冷壁腐蝕的原因分析從水冷壁損壞的外部特征及腐

6、蝕產(chǎn)物的分析可以看出，水冷壁爆管是由于高溫?zé)煔飧g。高溫?zé)煔飧g分為硫酸鹽型，焦硫酸鹽型和硫化物型三種，根據(jù)以上的測(cè)試結(jié)果，鍋爐水冷壁的損壞屬于硫化物型腐蝕。硫化物型腐蝕的機(jī)理是：當(dāng)煙氣呈還原性氣氛時(shí)（缺氧燃燒），煤中硫的燃燒和SO2的形成十分困難，即不易進(jìn)行下列反應(yīng)：燃燒FeS—→SO2Fe2O3而煤中的FeS2受熱分解出單質(zhì)硫和硫化亞鐵：FeS2—→FeS[S]同時(shí)，硫化氫和二氧化硫反應(yīng)也會(huì)析出單質(zhì)硫：2H2SSO2—→2H2O3[

7、S]在還原性氣氛中，由于缺氧，使硫原子能夠單獨(dú)存在，硫原子很容易沉積在水冷壁的向火側(cè)表面發(fā)生如下的化學(xué)反應(yīng)：Fe[S]—→FeS這樣水冷壁受到腐蝕，腐蝕產(chǎn)物在FeS進(jìn)行緩慢氧化，轉(zhuǎn)變成為Fe3O4：3FeS5O2—→Fe3O43SO2最終形成了腐蝕產(chǎn)物FeS、Fe1XS、Fe3O4和Fe2O3。根據(jù)上述分析和測(cè)試，結(jié)合當(dāng)時(shí)運(yùn)行工況及煤質(zhì)情況，鍋爐水冷壁發(fā)生腐蝕的主要原因是：由于鍋爐的燃燒煤質(zhì)偏離設(shè)計(jì)煤種，煤中灰分增加，發(fā)熱量較低，并且煤

8、質(zhì)變化幅度很大，為了確保燃燒穩(wěn)定，運(yùn)行人員采用了低氧運(yùn)行（爐膛氧量為低限3.5%），在這種情況下，燃燒區(qū)域局部缺氧，形成了還原性氣氛，煤中的硫分變成了硫原子，水冷壁在管壁溫度不太高的情況下（420℃以下）發(fā)生了硫化物型高溫硫腐蝕。2.1.3水冷壁高溫硫腐蝕的處理方法及預(yù)防措施。鍋爐水冷壁高溫硫腐蝕后，技術(shù)人員做了大量的測(cè)試與分析工作，對(duì)鍋爐水冷壁的腐蝕原因及腐蝕過(guò)程有了較清楚的認(rèn)識(shí)，針對(duì)這些問(wèn)題，主要采取了以下措施：（1）杜絕低氧燃燒。

9、運(yùn)行中爐膛出口氧量不得低于4%，盡量避免四臺(tái)磨同時(shí)運(yùn)行，以防止由于三次風(fēng)量過(guò)大，造成燃燒區(qū)域局部缺氧；若必須四臺(tái)磨同時(shí)運(yùn)行時(shí)，爐膛出口氧量不得低于4.6%。另外，將二次風(fēng)的配風(fēng)由均等配風(fēng)改為正寶塔型配風(fēng)（即下二次風(fēng)適度增加，中二次風(fēng)和上二次風(fēng)適度降低），以防止?fàn)t膛的底部缺氧，并將周介風(fēng)全開(kāi)。（2）嚴(yán)禁噴燃器缺角運(yùn)行。為了防止?fàn)t內(nèi)火焰偏斜直接沖刷水冷壁，運(yùn)行中必須按層或?qū)峭锻Ｈ紵?，不得缺角運(yùn)行。（3）更換超標(biāo)的水冷壁。利用搶修和小修，