洗煤工藝對(duì)燃用高灰分煤質(zhì)鍋爐受熱面防磨的意義

宋克英

（山東電力建設(shè)第一工程公司,濟(jì)南 250131）

洗煤工藝對(duì)燃用高灰分煤質(zhì)鍋爐受熱面防磨的意義

宋克英

（山東電力建設(shè)第一工程公司,濟(jì)南 250131）

摘要：針燃用對(duì)高灰份煤煤質(zhì)火電機(jī)組磨損嚴(yán)重的原因，通過(guò)原煤與精煤煤質(zhì)及灰份粒徑變化的對(duì)比，論證了通過(guò)增加洗煤工藝可以有效降低飛灰顆粒粒徑、改變飛灰粒度分布，從而降低對(duì)鍋爐受熱面的磨損。

關(guān)鍵詞：高灰份煤；磨損；洗煤工藝；降低；顆粒濃度；防磨方案

1　引言

巴西某燃煤電站項(xiàng)目位于巴西南里約格蘭德州，該項(xiàng)目電廠用煤具有高灰、低熱、磨損性強(qiáng)等特點(diǎn)。此種煤質(zhì)灰的磨損指數(shù)高達(dá)45。該項(xiàng)目鍋爐投運(yùn)后，遇到了受熱面頻繁磨損的問(wèn)題，多次直接由磨損原因?qū)е洛仩t停爐，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此基于該項(xiàng)目特殊煤質(zhì)，對(duì)受熱面防磨方案進(jìn)行了研究，認(rèn)為今后面對(duì)類(lèi)似高灰份煤質(zhì)的項(xiàng)目時(shí)，應(yīng)從設(shè)計(jì)工藝上提前解決該問(wèn)題。

2　高灰份煤質(zhì)磨損嚴(yán)重的原因

含有硬顆粒的流體相對(duì)于固體流動(dòng)，使固體表面產(chǎn)生的磨損有兩種類(lèi)型。一種是沖刷磨損，顆粒相對(duì)于固體表面沖擊角較小，甚至平行；另一種是撞擊磨損，顆粒相對(duì)于固體表面沖擊角較大，或接近于垂直。一般鍋爐受熱面的磨損，沖擊角在0-90°之間，因此鍋爐受熱面的磨損是沖刷和撞擊兩種磨損類(lèi)型的綜合結(jié)果。

根據(jù)原煤煤質(zhì)分析報(bào)告（見(jiàn)表1）可以看出，該原煤煤種的煤灰成分以二氧化硅、三氧化二鋁和三氧化二鐵為主，三者含量之和占煤灰總量的91.42％。煤在鍋爐爐膛燃燒時(shí)，其中的堿性氧化物（鈣，鐵，鉀，鎂等）會(huì)將二氧化硅顆粒的表面軟化，在以鐵為核心的顆粒上增量團(tuán)聚，形成質(zhì)量和硬度都很大的顆粒物。比較而言，輕質(zhì)顆粒物容易避開(kāi)管道，顆粒相對(duì)于管道的沖擊角較小，屬于沖刷磨損，但具有一定速度的較大顆粒物，由于慣性力的作用，運(yùn)動(dòng)曲線不容易改變，會(huì)對(duì)管道造成破壞力較大的撞擊磨損。

3　降低煤燃燒后顆粒粒徑及物濃度的方案

關(guān)于如何降低濃度及減少煤燃燒后的顆粒物，以降低對(duì)鍋爐受熱面的磨損。解決方案為洗煤。

（1）經(jīng)洗煤后精煤檢測(cè)數(shù)據(jù)與原煤檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比情況見(jiàn)表1。

（2）煤質(zhì)變化主要體現(xiàn)在如下方面：1）原煤每輸入一兆焦的熱量產(chǎn)生的灰量為43.3g。精煤每輸入一兆焦的熱量產(chǎn)生的灰量為30.25g。即在輸入熱和熱效率不變的情況下，每輸入一兆焦熱量產(chǎn)生的灰量降低13.05g，相比原煤43.3g的灰量降低30.14％；2）游離態(tài)二氧化硅又稱(chēng)為石英。石英不僅非常堅(jiān)硬，而且顆粒相對(duì)較粗，在較高的溫度下玻璃化。試驗(yàn)表明，粉煤灰中游離態(tài)二氧化硅含量和形狀與火焰溫度有關(guān)，一般煤粉爐內(nèi)火焰溫度不太高，石英粒不能完全球化，故含石英多的煤灰磨損嚴(yán)重。從上表對(duì)比中可以看出精煤中游離態(tài)二氧化硅含量由13.14％降低到6.69％，降低幅度49.09％

因此，精煤由于水分下降、灰分降低、熱量升高，以及煤中游離態(tài)二氧化硅含量的大幅下降，能夠一定程度上緩解煙氣含灰量高所造成的受熱面磨損問(wèn)題。

（3）在鍋爐設(shè)計(jì)中磨損指數(shù)是用來(lái)衡量鍋爐受熱面磨損的重要指標(biāo)，磨損指數(shù)通常是根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出的，經(jīng)驗(yàn)公式為Hm=Aar/100× （SiO2+0.8Fe2O3+1.35AL2O3），當(dāng)Hm＜10為輕度磨損；10＜Hm＜20為中度磨損；Hm＞20為嚴(yán)重磨損。

原煤煤灰磨損指數(shù)Hm=44.82/100×（65.9+0.8×6.99+1.35×18.53）= 43.25，大于20，屬于嚴(yán)重磨損等級(jí)；精煤煤灰磨損指數(shù)Hm=40.39/10 0×（72.29+0.8×3.43+1.35×17.58）=39.89，雖然仍大于20，還屬于嚴(yán)重磨損等級(jí)；但磨損指數(shù)已有所降低。

表1　原煤與精煤煤質(zhì)分析對(duì)比表

（4）雖然精煤仍屬于高灰分煤，磨損性也很強(qiáng)，但通過(guò)對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，飛灰顆粒粒徑明顯降低（見(jiàn)表2）。

表2　飛灰顆粒粒徑變化對(duì)比表

精煤飛灰顆粒平均粒徑從原煤飛灰平均粒徑155.2μm降低到41.75μm，中粒徑從原煤飛灰平均粒徑的81.55μm降低到23.66μm。整體顆粒粒徑水平降低幅度較大?；诟呋曳菝嘿|(zhì)磨損嚴(yán)重的原因分析，這些變化都是對(duì)降低磨損有利的。

4　結(jié)論

通過(guò)原煤和精煤煤質(zhì)分析對(duì)比表和飛灰顆粒粒徑變化對(duì)比表，可以看出原煤煤中游離態(tài)二氧化硅含量高、飛灰顆粒粒徑大。

這是由于從煤礦開(kāi)采到入爐之間環(huán)節(jié)未經(jīng)過(guò)分選剔矸的工序，造成大量的矸石及雜質(zhì)混雜與煤炭直接進(jìn)入鍋爐，造成鍋爐受熱面磨損嚴(yán)重。因此，在類(lèi)似高灰分煤質(zhì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)增加洗煤工藝作為受熱面防磨方案，可以減少入爐煤中的雜質(zhì)，改變煤灰粒徑分布特性，降低飛灰顆粒粒徑，從而避免鍋爐受熱面金屬磨損。同時(shí)也可極大緩解制粉系統(tǒng)、煙風(fēng)系統(tǒng)和除塵系統(tǒng)的磨損。

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作者簡(jiǎn)介：宋克英（1982—），男，山東聊城人，鍋爐專(zhuān)工、助理工程師。