燃用巴西高灰分煤種鍋爐的防磨措施

史國梁，康利利，張海勇

(1.山東電力建設(shè)第一工程公司，濟(jì)南 250100； 2.山東電力高等專科學(xué)校，濟(jì)南 271000)

0 引言

巴西某電廠安裝1臺(tái)350 MW燃煤發(fā)電機(jī)組，鍋爐的最大連續(xù)蒸發(fā)量為1 150 t/h，過熱蒸汽出口壓力為18.3 MPa、溫度為541 ℃，是中國在拉美承接的設(shè)計(jì)采購施工(EPC)總承包工程。該項(xiàng)目第1次將中國的熱電廠技術(shù)輸出到巴西，帶動(dòng)了國內(nèi)一流電力設(shè)備制造商走出國門。

該機(jī)組燃用巴西坎迪奧塔CRM露天煤礦的煤，該煤礦的開采以露天挖掘?yàn)榛痉绞?，工作面的礦層具有明顯的地質(zhì)分段，平均每6 m就出現(xiàn)煤層夾石層的結(jié)構(gòu)，挖掘過程中石層全部摻入原煤中，造成電廠用煤品質(zhì)的波動(dòng)。目前礦區(qū)以35巴幣/t的價(jià)格將煤出售給電廠，是國內(nèi)煤價(jià)的1/8左右，即使不考慮政府補(bǔ)貼，電廠的盈利空間也是巨大的。但是，該煤種灰分較高(45.16%)，熱值較低(10 MJ/kg)，磨損指數(shù)為45，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了世界知名鍋爐公司設(shè)計(jì)規(guī)范的上限，燃用這種特殊煤種時(shí)，出現(xiàn)了鍋爐受熱面頻繁磨損泄漏的問題，因此，應(yīng)從設(shè)計(jì)到運(yùn)行等各個(gè)方面采取有效的對策。

1 問題分析與解決措施

1.1 控制煙氣流速

受熱面金屬的磨損量與沖擊管壁的灰粒動(dòng)能、沖擊次數(shù)、灰粒性質(zhì)等有關(guān)?；伊５膭?dòng)能越大、沖擊次數(shù)越多，則磨損越嚴(yán)重，而灰粒的動(dòng)能和沖擊次數(shù)取決于煙氣流速。飛灰磨損量可用下式確定

δ∝v3d2，

(1)

式中：δ為磨損量；v為煙氣流速；d為顆粒直徑。

由式(1)可知：磨損量δ大約與氣流速度的三次方成正比，與顆粒直徑的平方成正比，煙氣流速越大、灰粒粒徑越大，則磨損越嚴(yán)重。

(1)若長期燃用高灰分煤，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采用降低煙氣流速的結(jié)構(gòu)。尾部煙道深度增加約1 140 mm，低溫過熱器橫向節(jié)距增加約15 mm，低溫過熱器管屏減少12片。

(2)將低溫過熱器和省煤器煙速分別控制在9.4 m/s 和10.0 m/s以下，350 MW機(jī)組鍋爐燃用灰分小于30%的煤種時(shí)， 垂直煙道的煙速通常為9.8～11.3 m/s。

1.2 設(shè)置防磨裝置

磨損導(dǎo)致的泄漏點(diǎn)主要集中在燃燒器區(qū)域的水冷壁管、省煤器、包墻管和低溫過熱器、長伸縮吹灰器附近的受熱面等處，上述位置均設(shè)置了防磨裝置。

(1)過熱器和再熱器防磨。在末級再熱器立管上、立式低溫過熱器及水平低溫過熱器上布設(shè)防磨裝置，拆除低溫過熱器區(qū)域局部導(dǎo)流板(長約1 m)，并在附近集箱管接頭上加裝防磨板。如圖1所示。

圖1 過熱器和再熱器防磨護(hù)瓦

(2)包墻管防磨。在包墻鰭片處增加防磨罩(如圖2所示)，在折邊板上部的水平阻流板下方沿爐寬通長方向布置豎向阻流板，其與支撐彎板共同夾持折邊板，同時(shí)也防止水平阻流板產(chǎn)生的渦流沖刷前、后包墻管。在2個(gè)側(cè)包墻管屏上、水平低溫過熱器的上下方各加1道煙氣阻流板結(jié)構(gòu)，降低煙氣走廊產(chǎn)生的幾率。

圖2 前包墻吊掛管增加防磨罩

(3)省煤器防磨。該鍋爐采用了H型省煤器，在省煤器第1根管上覆蓋防磨罩，省煤器出口集箱管接頭增加防磨罩，省煤器角部設(shè)置折流板，防止省煤器管屏角部磨損，省煤器角部加裝一層傾斜的阻流板。新設(shè)計(jì)的阻流板、折流板均加厚至10 mm，均采用高強(qiáng)度耐磨鋼板NM400，延長沖刷時(shí)間，如圖3所示。

圖3 H型省煤器安裝導(dǎo)流板

1.3 運(yùn)行調(diào)整措施

針對煙氣流速過快造成磨損的情況，在運(yùn)行調(diào)整時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。

(1)在同一負(fù)荷下，盡量降低煙氣流速。如改善煙氣偏流、減少煙道漏風(fēng)缺陷、控制好爐膛負(fù)壓、適當(dāng)調(diào)整爐膛氧量等。

(2)在同一負(fù)荷下，盡量降低煙氣溫度。運(yùn)行統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，省煤器區(qū)域煙溫每降低50 ℃，平均煙速將從9.9 m/s降低至9.1 m/s，磨損速度將會(huì)降低22.4%，煙溫的降低可有效減輕受熱面的磨損。因此，運(yùn)行中可采取適當(dāng)分配磨煤機(jī)負(fù)荷、控制爐底漏風(fēng)、控制爐膛氧量等措施。

(3)在同一負(fù)荷下，盡量將灰的臨界粒徑降至90 μm。從省煤器灰斗和一級電除塵器取樣進(jìn)行化驗(yàn)，總結(jié)飛灰的粒徑分布規(guī)律，并觀察不同粒徑飛灰的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。如果大粒徑飛灰(粒徑大于90 μm)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化超過20%，則從分散控制系統(tǒng)(DCS)中查看運(yùn)行數(shù)據(jù)是否有變化，找出變化規(guī)律，最終通過運(yùn)行調(diào)整使較大粒徑飛灰的質(zhì)量分?jǐn)?shù)降至最小。

2 結(jié)束語

鍋爐受熱面磨損后的泄漏點(diǎn)主要集中在燃燒器區(qū)域的水冷壁管、省煤器和低溫過熱器等處。磨損主要原因是設(shè)計(jì)規(guī)劃有精煤處理裝置，而實(shí)際工程中沒有安裝，煤炭不經(jīng)任何處理直接破碎輸送至電廠；而挖掘時(shí)石塊摻入原煤，煤的灰分較大，導(dǎo)致了磨損的加劇。建議按原設(shè)計(jì)方案建設(shè)精煤處理裝置，改善入爐煤灰分偏高的現(xiàn)狀。

針對燃用高灰分煤種帶來的磨損問題，采取一系優(yōu)化改進(jìn)措施后，鍋爐磨損泄漏問題得到了有效控制。

參考文獻(xiàn)：

[1]張雪然，張磊.超臨界機(jī)組電廠鍋爐高溫受熱面失效分析[J].華東電力，2013(6):1390-1392.

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