高硫煤對(duì)電廠運(yùn)行穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性的影響探討

摘 要：則習(xí)水發(fā)電廠于2001年8月份首臺(tái)機(jī)組投運(yùn)，全廠四臺(tái)機(jī)組運(yùn)行至今已經(jīng)14年。在這14年運(yùn)行期間，因?yàn)槿济好悍N為當(dāng)?shù)馗吡蛎簾o煙煤種，硫份高達(dá)2.5%以上至7%，因?yàn)楫?dāng)?shù)孛悍N均為小煤窯煤種，燃煤硫份非常不穩(wěn)定，揮發(fā)分（干燥無灰基）10～13%，煤種熱值在16～20MJ/kg。本文就該電廠高硫煤的使用問題和應(yīng)對(duì)策略進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞：鍋爐結(jié)焦；煙氣露點(diǎn)；空預(yù)器；布袋

中圖分類號(hào)：X701.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）26-0292-01

1 前 言

我國(guó)煤炭資源豐富，總量占據(jù)世界第三。但是因我國(guó)區(qū)域地質(zhì)條件差異較大，煤炭分布不均，煤炭種類較多，其化學(xué)成分也十分復(fù)雜。高硫煤因其硫成分較大，而硫元素化學(xué)屬性特殊，因此如何合理利用成為了發(fā)電廠運(yùn)行管理優(yōu)化的重點(diǎn)。本文就高硫煤對(duì)于發(fā)電廠鍋爐的具體影響進(jìn)行總結(jié)，為生產(chǎn)工藝優(yōu)化奠定基礎(chǔ)。

2 鍋爐燃用高硫煤的運(yùn)行現(xiàn)象

原鍋爐設(shè)計(jì)燃燒器為四角切圓集中送粉燃燒器，一、二、三次風(fēng)從下至上布置為二、一、一、二、一、二、三、二次風(fēng)，中下層一次風(fēng)火嘴均采用上下濃淡分離技術(shù)。下層為下淡上濃、中層為下濃上淡。2001～2011年期間，鍋爐運(yùn)行中積焦比較嚴(yán)重，曾經(jīng)發(fā)生過兩次鍋爐結(jié)焦從冷灰斗堆積到鍋爐9m，將鍋爐底部全部密封。鍋爐垮焦熄火較為頻繁，年熄火最低26次/年，最高熄火110次/年，鍋爐積焦無規(guī)律可循。

2010年左右，全國(guó)煤炭市場(chǎng)緊缺，電廠燃煤熱值大幅度下降，從設(shè)計(jì)煤種的22MJ/kg下降到16MJ/kg，為了能讓電廠鍋爐適應(yīng)煤種變化，2012年將電廠#1、2鍋爐燃燒器進(jìn)行改造，由原來的集中送粉改為均等配風(fēng)。配風(fēng)方式為二、一、二、一、二、一、二、三次風(fēng)，下層和上層火嘴采用水平濃淡技術(shù)進(jìn)行風(fēng)粉分離，中層火嘴采用上下濃淡加雙通道技術(shù)，即雙通道下步為淡粉上部為濃粉。

因改造后的鍋爐燃燒器濃淡分離技術(shù)為百葉窗分離技術(shù)，分離隔板只有兩片分離隔板，且分離后的濃淡粉又在同一管道內(nèi)流動(dòng)800mm后才經(jīng)過V鈍體噴射進(jìn)入爐膛燃燒，分離效果非常差。投運(yùn)后鍋爐結(jié)焦嚴(yán)重，垮焦熄火頻繁，2012～2014年鍋爐垮焦熄火更加嚴(yán)重，2012年全年熄火225次，2013年全年熄火322次，2014年因?yàn)檫M(jìn)行一些針對(duì)性治理，降低到97次。

2015年初，因要對(duì)電廠進(jìn)行脫硫、脫硝全面改造，鍋爐燃燒器進(jìn)行低氮燃燒器技術(shù)改造，鍋爐燃燒器采用風(fēng)包粉技術(shù)，采用徹底分離的水平濃淡百葉窗技術(shù)將濃粉分離出來射入爐膛中心燃燒，將分離出來的淡粉靠水冷壁側(cè)射入阻礙煤粉貼墻。配風(fēng)方式采用二、一、二、一、二、一、三、二次風(fēng)加燃盡風(fēng)。

改造運(yùn)行后運(yùn)行三個(gè)月來，除發(fā)生過三次啟動(dòng)初期因?yàn)樾l(wèi)燃帶少、爐溫低造成燃燒不穩(wěn)熄火；一次硫份高達(dá)5.5%以上造成垮焦熄火外，沒有發(fā)生非正常熄火事件。

3 高硫煤對(duì)鍋爐運(yùn)行的影響

（1）高硫煤種著火溫度較低，極易造成鍋爐積焦加劇。進(jìn)入爐內(nèi)的煤粉揮發(fā)分成分最先著火，當(dāng)硫份升高后燃煤提前著火燃燒，軟化溫度降低，如果水平濃淡分離不好，軟化后的燃燒物直接黏貼在水冷壁上，造成快速積焦而且形成特別堅(jiān)硬的大焦塊，附著在水冷壁上可承受數(shù)十噸甚至上百噸重的大焦。一旦大焦塊達(dá)到水冷壁無法支撐的情況下就掉落下來，在掉落大焦期間形成的爐膛負(fù)壓擾動(dòng)、水蒸氣擾動(dòng)等等多種因素疊加就造成鍋爐垮焦熄火。2015年電廠鍋爐進(jìn)行低氮燃燒器改造后，因?yàn)椴捎昧溯^為徹底的水平濃淡分離技術(shù)，將一次風(fēng)中風(fēng)粉混合物進(jìn)行徹底分離，80%以上的煤粉靠爐膛中心噴射進(jìn)入燃燒，只有少數(shù)煤粉隨分離出來的一次風(fēng)淡側(cè)沿水冷壁方向射入將多數(shù)煤粉形成包圍形勢(shì)進(jìn)行組織燃燒，這樣就使得貼墻的可燃物大大減少，所以至2015年進(jìn)行低氮燃燒改造技術(shù)以后，該廠鍋爐運(yùn)行穩(wěn)定性得到大幅度提升，徹底改變了以前燃燒3.5%以上硫份的高硫煤就頻繁熄火的局面。

（2）水冷壁高溫硫腐蝕嚴(yán)重，高硫煤燃燒后在燃燒區(qū)域產(chǎn)生大量的高溫硫化物氣體，改氣體在高溫狀態(tài)下極易與水冷壁表面進(jìn)行硫化腐蝕作用，加劇水冷壁腐蝕，縮短水冷壁使用壽命。

（3）高硫煤燃燒后形成的高含硫化產(chǎn)物煙氣露點(diǎn)升高，根據(jù)計(jì)算和測(cè)量，煙氣硫份露點(diǎn)溫度與煙氣含硫量有成正比關(guān)系，當(dāng)燃用3%以上高硫煤，煙氣露點(diǎn)溫度將達(dá)到120℃以上，而且隨著硫份上升后煙氣露點(diǎn)溫度會(huì)隨之上升。煙氣露點(diǎn)上升將導(dǎo)致空預(yù)器和煙道腐蝕加劇，特別是空預(yù)器和煙道腐蝕后又進(jìn)入冷空氣，加劇了煙氣對(duì)煙道內(nèi)所有金屬物體的腐蝕，形成惡性循環(huán)。最終導(dǎo)致設(shè)備使用壽命大幅度下降。

（4）高硫煤燃燒后形成的高含硫化產(chǎn)物煙氣對(duì)除塵器布袋壽命的影響；高含硫煙氣不僅對(duì)金屬設(shè)備產(chǎn)生氧化反應(yīng)縮短金屬設(shè)備使用壽命，而且對(duì)除塵器布袋使用壽命也產(chǎn)生很大的影響，特別是在低溫潮濕環(huán)境下，高硫氧化物在水分和低溫的情況下與布袋材料進(jìn)行氧化反應(yīng)，最終大大縮短布袋使用壽命。

（5）高硫煤增加脫硫設(shè)備運(yùn)行維護(hù)壓力，習(xí)水電廠以前脫硫設(shè)備設(shè)計(jì)處理能力按照2.5%硫份設(shè)計(jì)，因?yàn)槊悍N硫份大幅度提升，脫硫系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足脫硫排放要求。2015年進(jìn)行增容改造，按照4.5%硫份進(jìn)行設(shè)計(jì)，目前脫硫廠用電率達(dá)到3%以上，石料消耗接近燃煤消耗的1/3，脫硫系統(tǒng)修理維護(hù)費(fèi)用極高。

4 應(yīng)對(duì)措施

4.1 減少鍋爐結(jié)焦的應(yīng)對(duì)措施

根據(jù)鍋爐燃燒特性，對(duì)煤種硫份進(jìn)行混配煤試驗(yàn)，摸索電廠鍋爐適應(yīng)燃燒的最佳煤種，從源頭上控制鍋爐煤粉燃燒最佳經(jīng)濟(jì)和穩(wěn)定的煤種；運(yùn)行中進(jìn)行調(diào)整，例如降低給粉機(jī)轉(zhuǎn)速、降低一次風(fēng)速度、調(diào)整煤粉細(xì)度、控制著火距離等等盡量減少煤粉貼墻，必要時(shí)對(duì)煤種進(jìn)行分析，根據(jù)煤種進(jìn)行燃燒器改造，徹底控制煤粉貼墻燃燒。

4.2 降低高溫腐蝕的應(yīng)對(duì)措施

采用徹底的風(fēng)粉分離技術(shù)，提高水冷壁表面的空氣含量，阻止高溫硫化物在水冷壁表面產(chǎn)生氧化還原反應(yīng)；對(duì)水冷壁進(jìn)行噴涂防腐，在水冷壁表面噴涂一層噴涂材料，阻止水冷壁表面與高溫硫化物進(jìn)行氧化還原反應(yīng)。

4.3 提高煙道內(nèi)金屬設(shè)備的使用壽命

運(yùn)行中對(duì)煙道和空預(yù)器進(jìn)行漏風(fēng)監(jiān)測(cè)和煙風(fēng)道溫度測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)，鎖定煙風(fēng)道和空預(yù)器漏風(fēng)情況，利用每一次停爐機(jī)會(huì)對(duì)煙風(fēng)道的空預(yù)器進(jìn)行漏風(fēng)治理，防止低溫空氣漏入煙道內(nèi)造成惡性循環(huán)腐蝕；加強(qiáng)空預(yù)器疏通和堵漏工作，保證煙道內(nèi)各點(diǎn)溫度盡量均衡，流速盡量均衡穩(wěn)定，防止煙氣走廊形成偏流而造成溫度不平衡。

4.4 提高除塵器布袋使用壽命

停爐期間要盡量采取措施，防止布袋受潮氧化，防止臨爐煙氣倒流，在除塵器內(nèi)的布袋在低溫、受潮的環(huán)境里極易氧化，對(duì)布袋腐蝕性最大；選擇布袋材質(zhì)要專門考慮抗氧化材質(zhì)，增強(qiáng)布袋材質(zhì)抗氧化能力。

5 結(jié)束語

綜上，高硫煤發(fā)電是高硫煤高效利用的研究重點(diǎn)，具有良好的發(fā)展期前景。但是因高硫煤化學(xué)特殊性，易造成鍋爐損壞和生產(chǎn)故障，因此，必須做好防治工作。依據(jù)常見的應(yīng)用問題，優(yōu)化鍋爐配置，保證生產(chǎn)安全，對(duì)于提高發(fā)電廠生產(chǎn)效益具有積極意義。

收稿日期：2018-5-7