某电厂锅炉一次风管煤粉爆燃问题实验及理论分析研究

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 某电厂锅炉一次风管煤粉爆燃问题 实验及理论分析研究 摘要：由于设计或运行调整不当， 导致燃煤发电厂锅炉制粉系统热爆燃的 现象较普遍，严重影响着电厂的安全经 济运行，应当引起高度重视。本文结合 某电厂一台 670 th 锅炉一次风管煤粉 爆燃实验，对制粉系统热爆燃问题进行 了理论分析。 中国论文网 /2/view-12910943.htm 关键词：燃煤锅炉制粉系统热爆 燃 Abstract: Coal-fired boiler coal pulverizing system to adjust the design or operation due to improper heat more general phenomenon of thermal explosion, -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 seriously affecting the safe operation of power plants, should be attention. In this article, a power plants 670 t / h pulverized coal boiler exploding primary air tube experiments, the milling system thermal deflagration issues of theory. 朗读 显示对应的拉丁字符的拼音 Key Word:Coal-fired Boiler,Milling System, Thermal Explosion 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，可能产生热爆燃 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%的燃煤锅炉发生过热爆问 题。据美国 EPRI 统计，在美国的 361 台燃煤锅炉中，平均每台锅炉每年发生 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 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 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， 甚至爆裂 ，导致机组非计划停机，危 及机组的安全经济运行。本文结合某电 厂一台 670 th 锅炉一次风管煤粉爆燃 实验，对制粉系统热爆燃问题进行了理 论分析。 1 锅炉概况及研究方案 该锅炉型号为 HG-670140-9， 锅炉本体采用单炉膛 型布置，炉膛宽 度 13.66 m，深度 11.66 m，其设计煤种 为开滦洗中煤，制粉系统为中储式，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。 该锅炉自 1997 年以来，主要燃 用山西贫煤与烟煤的混煤，由于所燃用 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 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，又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 风管发生振动，甚至一次风管烧红而爆 裂，煤粉泄漏。出现上述情况，故障停 机，造成巨大的经济损失。 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 系统不相适应，从而产生烧毁喷嘴及一 次风管爆燃的事故。根据上述初步分析， 有必要首先将该锅炉目前所用煤种的燃 烧特性(尤其是煤的着火特性)研究清楚， 为此，本论文将开展如下实验研究： (1) 对该锅炉目前燃用的三种典 型煤种进行常规特性分析，主要是煤的 工业分析和元素分析； -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 (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 LECO 公 司生产的 MA-500 型工业分析仪，以及 CHNS-600 型元素分析仪。 煤的热重分析(TGA)采用德国 NETSCH 公司的 STA-409 热重分析仪， 气氛为空气，温度范围为 01 000， 升温速率为 20min，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、烟气净化装置及烟囟 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， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 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 机的振动频率来改变给粉量，给粉量可 在 13 kgh 范围内无级调整，以适应 不同工况、不同煤种的实验要求。燃烧 室的温度由敷在保温砖上的耐高温电阻 丝加热维持，实验过程中由控制盘上程 序自动控制加热温度。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，并可获取固体灰样，考察其燃 尽性能。 3 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。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 煤粉着火稳定性指数 FI 表征燃 料着火的难易程度，定义如下： FI a/Ti+b/T1max +c(dw/dt)max 式中， Ti 着火温度，； T1max 最大燃烧速度所对应 的温度，； (dw/dt)max 煤的最大燃烧速 度，mgmin； 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，三种煤的着火性能高低排 列为：煤 2煤 3煤 1，可见，在其它 条件相同的情况下，煤 2 较其它两种煤 更容易着火，也就是说，在爆燃的外部 条件具备的情况下，煤 2 较其它两种煤 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 在一次风管内更具有潜在的爆燃危险性。 三种典型煤的一维炉实验结果参 见图 25。 由不同煤种沿燃烧室纵向温度分 布曲线图可看出： (1) 各燃烧 工况下炉内气相温度分布各不相同，对 于煤 1 和煤 3，在 700、800 炉温下， 其炉内气相温度分布趋于平坦，虽然有 放热反应发生，但不明显，当炉温控制 在 900、1 000时，才有明显的燃烧放 热曲线；对于煤 2，在所有的实验炉温 下,都呈现明显的燃烧放热过程，说明煤 2 较煤 1 和煤 3 有着较好的着火性能。 (2) 各燃烧工况下炉内最高气相 温度各不相同，由高到低排序为煤 2 煤 3煤 1，说明在同样的外部条件下， 煤 2 更容易着火燃烧。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 (3) 不同煤种不同加热温度的燃 尽性能以飞灰含碳量表示，其实验结果 如图 5 所示。由图 5 看出，炉温越高， 燃烧室出口的飞灰含碳量越小；在相同 的炉温、相同的停留时间及配风工况下， 燃用煤 2 时，其炉膛出口飞灰含碳量较 低，说明煤 2 着火及燃烧性能明显优于 其它两种煤。 (4) 上述分析表明，煤 2 着火点 明显低于其它两种煤，着火性能优越， 考虑到该锅炉一次风管的结构特点及运 行情况，为防止一次风管爆燃的频繁发 生，在该锅炉选用煤种时，建议不选用 煤 2，优先燃用煤 1，慎用煤 3，如燃用 煤 2，必须同时实施其它防爆燃措施。 4 结束语 本文从煤粉着火燃烧的角度出发， 采用实验的方法，分析了三煤种的着火 性能,为预防一次风管爆燃，提出了建议 采用的煤种。应该