电站锅炉制粉系统在高温空气及可燃煤粉介质的工况下运

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1、电站锅炉制粉系统在高温空气及可燃煤粉介质的工况下运行，如果系统设计或运行调整不当，可能产生热爆等安全隐患，严重影响着电厂的安全经济运行。据国内150台运行锅炉调查统计，约有42%的燃煤锅炉发牛过热爆问题。据美国EPRI统计，在美国的361台燃煤锅炉中，平均每台锅炉毎年发生制粉系统着火1.26次,每年爆炸0.31次，美国有差不多22%的燃煤机组存在着着火或爆炸问题，其中有18%的燃煤机组存在着严重的爆炸问题。因此，制粉系统的热爆问题引起了各发电厂商的高度重视。一次风管内流动的是风粉混合物，由于各种各样的原因，近几年一次风管热爆

2、问题时有发生,有的烧毁火嘴，有的靠近火嘴的一•次风管管段烧红、变形，共至爆裂，导致机纟1［非计划停机，危及机组的安全经济运行。本文结合某厂一台670t/h锅炉,对一次风管煤粉爆燃问题展开实验及理论分析研究。1锅炉概况及研究方案该锅炉型号为HG-670/140-9,锅炉本体采用单炉膛II型布置，炉膛宽度13.66m,深度11.66m,其设计煤种为开滦洗中煤，制粉系统为屮储式，燃烧器采用四角布置切圆燃烧方式。每组燃烧器由6层二次风喷嘴、4层一次风喷嘴和2层三次风喷嘴组成。该锅炉口1997年以來，主要燃用山西贫煤与烟煤的混煤，由丁

3、所燃用的煤种有所变化，锅炉燃烧的稳定性变差。燃用某些煤种(或混煤)时，炉内发生灭火，与此同时，在燃用另一些煤种时，乂出现一次风管爆燃的事故。主要表现：火嘴烧坏，与火嘴连接的一•次风管发牛振动，M至一次风管烧红而爆裂，煤粉泄漏。出现上述情况，故障停机，造成巨人的经济损失。根据事故的特点以及该锅炉燃烧的历史状况，初步认为，造成一次风管爆燃的根本原因是,该锅炉所燃用的煤种发生了变化，而由于锅炉结构的限制，锅炉运行无法根据煤种的变化作出相应调整，导致煤质特性与当前炉型及制粉系统不和适应，从而产牛烧毁喷嘴及一次风管爆燃的事故。根据上述

4、初步分析，有必要首先将该锅炉冃前所用煤种的燃烧特性(尤其是煤的着火特性)研究清楚，为此，木论文将开展如下实验研究：(1)对该锅炉目询燃用的三种典型煤种进行常规特性分析，主耍是煤的工业分析和元素分析；(2)对上述三种煤种进行热失重分析，主要了解其着火燃烧性能；(3)在实验室小型实验炉(一维炉)进行热态实验，进一步了解上述三种煤的着火性能。在上述实验研究的基础上，进行理论分析，提出推荐煤种，指导电厂锅炉运行。2实验设备及煤质特性煤质特性分析采用的是LEC0公司生产的MA-500型工业分析仪，以及CHNS-600型元索分析仪。煤的

5、热重分析(TGA)采用徳国NETSCH公司的STA-409热重分析仪，气氛为空气，温度范围为0〜1000°C,升温速率为20°C/min,样品为煤粉。热态燃烧实验在实验室一维炉上进行，一维炉的结构及流程示意图参见图1。实验系统由给粉机、燃烧器、燃烧室、尾部烟道、烟气净化装置及烟凶组成，燃烧器为同心套管直流燃烧器,内管为一次风口，外管为顶二次风口，燃烧室侧面布置三层二次风口。燃烧室由6段炉体组成,每段炉体上布置有取样孔及热电偶温度测点。通过改变给粉机的振动频率來改变给粉量，给粉量可在1〜3kg/h范围内无级调整，以适应不同工况

6、、不同煤种的实验耍求。燃烧室的温度由敷在保温砖上的耐高温电阻丝加热维持，实验过程屮由控制盘上程序口动控制加热温度。在炉体的每个取样孔及燃烧室尾部均可抽取烟气进行烟气分析，并可获収固体灰样，考察其燃尽性能。I维炉结构及漁讯术童图!—M机M讯门・3itMihl次纯ths魁功洽斡冷山一#rrn»7电sI:从分II屮烧分fUHHil?卜肚分mKfti3实验结果及分析三种典型煤的煤质分析结果参见表1,热失重实验获得的燃烧分布曲线的特征参数参见表2。»1三种典型煤的煤就分析结果.％煤种水分艸发份闰定试氢W1h1817.202356.61

7、3・363.95U09662煤21.6123.3515.085刑眄鯛PSWF.疔8x15“31.2119.97<>859.493.632.49U121.32»2三种典型煤的热■分析燃烧分布曲线特征參敷TJC(dw/dr)MB/mg•min1F/煤113456£WWW?*酬%WET.oti188煤2391547.5652881.8509煤3420557.3o.51574.$581煤粉着火稳定性指数FI表征燃料着火的难易程度，泄义如下：FI=a/Ti+b/Tlmax+c(dw/dt)max式中Ti——着火温度，°C；Umax——

8、最人燃烧速度所对应的温度，°C；(dw/dt)max煤的故大燃烧速度，mg/min；a、b、c——根据煤种不同而不同的计算常数。式中的Ti、Tmax>(dw/dt)max可从热重分析曲线获得。一般而言，煤粉着火稳定性指数FI越大，煤粉的着火性能越好。由实验结果可看出，三科

9、煤的着火性能高低