1000MW燃煤发电厂锅炉运行及安全性能研究

1000MW燃煤发电厂锅炉运行及安全性能研究

高志远

广东惠州平海发电厂有限公司

摘要：在燃煤发电厂中，锅炉设备是保证生产环节顺利运行的必备设备之一，其自身的运行安全跟供电质量挂钩，因此要重视对锅炉设备的维护。本文以某1000MW燃煤发电厂进行研究，剖析锅炉运行中的安全问题，并提出对应的解决对策，确保锅炉的稳定运行。

关键词：火力发电厂；1000MW燃煤锅炉；安全性能

引言

近年来，火力发电生产中所使用的锅炉是一种高能耗且具有较高危险性的设备，而锅炉设备能否安全运行关乎着发电的效率以及电厂的安全隐患问题。因此，在燃煤发电厂中，为提升火力发电厂供电水平，就需加强对锅炉设备的调整，本文以1000MW的燃煤电厂为例，剖析锅炉运行及安全问题。

1 1000MW燃煤火力发电厂锅炉装置

锅炉采用了超临界参数设计，具备变压直流炉的特性，结构上为单炉膛设计，采用一次再热技术。其通风系统为平衡通风，布置方式为露天岛式，排渣系统为固态排渣[1]。锅炉的架构为全钢结构，采用全悬吊结构设计，燃烧方式为对冲燃烧。具体型号为ⅡI型锅炉，型号标识为DG3000/26.15-Ⅱ1。在制粉系统方面，锅炉配备的是ZGM133N型中速磨煤机，该系统采用冷一次风正压直吹的方式。每台锅炉配置了6台磨煤机，其中在锅炉最大连续出力下，5台磨煤机处于运行状态，另有1台作为备用。此外，还配备了6台与磨煤机相匹配的电子称重式给煤机，以确保燃煤供应的精确和稳定。燃煤报表及工业分析如表1和表2所示。

表１燃煤报表

表２ 煤的工业分析

在该燃煤电厂中，采用前后墙相对吹流式燃烧方式对每个锅炉进行加热，每台锅炉上共有8个燃烧器，分布在前后墙各自的3层位置。下图展示了燃烧器的布置图。

图1锅炉燃烧器布置

2锅炉运行存在的安全隐患

在锅炉运行中存在两个方面的问题，即自身隐患问题和管理不当问题，以下是锅炉运行存在的安全隐患。

2.1结焦问题

过热器结焦在锅炉运行中并不少见，主要是随着温度的提升造成两侧的蒸汽温度出现偏差，这一系列的反应会导致锅炉管壁温度会大于管理人员设定的安全值，此时从火孔位置看去，就能看到悬挂在官壁的焦渣，这是锅炉结焦的直接体现[2]。随着锅炉管壁温度的不断攀升，炉膛排烟口的温度也会随之增高，从冷灰斗掉落的较大焦块表面了结焦问题的严重性，为了应对这种情况，需要用减温水对其降温，也就造成了煤炭资源总成本增加分析其原因发现跟以下因素有关：

（1）跟灰的主要成分有关。表３为某煤电厂灰成分，在锅炉出现结焦时，与燃烧产生的灰分性质有密切的联系，两者成反比关系，即灰分燃烧越充分，锅炉结焦的可能性就越小，反之越高。

表３ 某煤电厂灰成分

硅铝比、铁钙比是判断灰分结焦常用的方法，根据表3可得：

（2）在硅铝比计算中，结焦临界值的计算方法为：

2SiO2/Al2O3=2*64.08/27.15=4.72>1.18，二氧化硅（SiO2）是一种常见的煤灰成分，在特定条件下，可以与氧化钙（CaO）、氧化镁（MgO）发生反应生成结晶体。这种结晶体会导致煤灰的熔点降低，造成结焦问题

    （3）在铁钙比计算中，当计算结果Fe203/CaO=3.57/1.06=3.36>3为结渣煤，铁钙比与结焦成正比，铁钙比只有小于0.3时，才不属于结渣煤。

（4）在锅炉的运行过程中，煤、油混烧时间过长也会导致锅炉水冷壁结焦，特别是因为燃烧不充分而暂停机器进行手动投油助燃时，长时间的油煤混烧以及配风不合理都会造成结焦问题[3]。在煤油混烧时，由于油的熔点更低，在燃烧中消耗了大量的氧气，导致锅炉内的煤不能充分燃烧形成大量一氧化碳，这些还原气体容易和完全雾化的油滴融合，导致锅炉局部结焦。

2.2 粉煤问题

受其化学组成和物理特性的影响，煤粉存在自燃或爆炸的风险。在将原煤加工成煤粉后，煤粉的粒度细度以及可燃气体浓度都会造成煤粉自燃或爆炸。此外，在生产煤粉的过程中，氧气浓度不能太高，否则会引起锅煤粉发生自燃，影响锅炉的正常运行和安全。作为助燃气体，氧气会加快煤粉的氧化反应，因此，在煤粉的生产中要控制氧气的含量，从而降低安全风险。

2.3 烟道问题

在锅炉运行过程中，烟尘会发生二次燃烧，具体表现为尾部烟道烟气温度会快速攀升。此情况下，炉膛气压会因为温度的变化而出现剧烈的反应，导致负压会変正影响锅炉正常运行。此外，如果是在空气预热器区域发生二次燃烧，因为电流的影响会造成火灾监视系统预警，随着烟气温度的攀升，氧气量急剧减少排除的烟气会变成浓重的黑烟。情况严重时，会在引风机轴和烟道等密封性不强的地方喷出火星，不仅会导致引风机轴承温度持续升高，还会引发火灾，造成人员死亡，引发严重的安全隐患。

3 1000MW燃煤电厂锅炉安全性能优化
3.1调整燃烧情况

为降低结焦概率，要适当提高炉膛内的氧气含量保证煤能够充分燃烧，减少还原性气体的产生能够降低结焦的可能。为提高燃烧效率，燃烧出口与火球边缘的距离要尽量靠近，但在掺杂有劣质煤的情况下，要保证煤粉管道没有煤灰并减少一次风的比例，保证劣质煤能够充分燃烧[4]。因此，在调整燃烧参数时，要根据烟煤的燃烧特性为出发点，以较低的风速进行测试，找出最佳的一次风速提高燃烧的稳定性。通过调整，不仅优化了锅炉的燃烧效率，还延长了设备的使用寿命，安全性也得到了保障。

3.2加强制粉控制

在锅炉运行过程中，要做好密封检查的准备工作，特别是对于粉层连接位置要更加重视，这关乎着电厂锅炉运行的安全，因此，粉仓中的煤粉要留有3至6米的可操作范围，当磨煤机工作时，要注意粉位的位置不能过高，一旦过高，就要停止磨煤机的使用，此时用根据锅炉的燃烧情况进行适当的调整。在重启磨煤机时，为保证出口温度不超过50℃，要多使用冷空气，并在设备运行3分钟内启动预热装置，减少设备的热应力。在在抽粉过程中，要注意设备进出口的压差不能超过1 kPa。
3.3实施蒸汽吹灰

对于锅炉烟道排烟温度异常问题，首先有对相应的温度表进行核查，确保数据的准确性，在核对无误后，使用蒸汽吹灰对烟道内可能导致烟气升温的煤粉进行清除，调整燃烧器的角度减少烟道中烟气滞留时间。另外，对烟道二次燃烧问题，要暂停加热器的使用，以此来降低设备的运转负荷。总之，在电厂锅炉运行时，要加强监测力度，当排气温度超过250℃时，紧急停止锅炉，待各烟道温度降下来后后，使用蒸汽吹灰器进行灭火处理，并重新启动锅炉。

总结

本文通过对电厂的锅炉运行情况以及安全性能研究，指出在优化锅炉运行方法后，能够提高企业经济效益。但在优化电厂锅炉运行时，要注意防范安全隐患，将其控制在一定的范围。本文主要对1000MW电厂的锅炉运行隐患进行分析，针对结焦问题、烟道二次燃烧等问题，提出相应的解决对策，确保锅炉的运行安全。

参考文献：

[1]朱明皓.火力发电厂锅炉运行优化策略的相关研究[J].机械管理开发,2023,38(10):107-109.

[2]钱娟.火力发电厂锅炉运行优化策略研究[J].中国设备工程,2020,(15):248-249.

[3]薛洪刚.火力发电厂锅炉运行优化策略的相关研究[J].计算机产品与流通,2020,(06):92.

[4]陈永东.浅析300MW燃煤火力发电厂锅炉运行及安全性能[J].时代农机,2018,45(10):77+79.