燃煤锅炉煤粉仓停炉后清仓新方法介绍及其可行性分析

2022-09-28

瑞明电厂有2台上海锅炉厂生产的SG-4 2 0/1 3.7-M 4 1 8 A型锅炉, 与N 1 2 5-1 3.24/535/535汽轮机配套为两台125MW单元制机组。锅炉采用中间储仓式制粉系统, 乏气送粉, 四角切圆燃烧, #1炉采用少油枪点火, #2炉采用重油枪点火, 燃用烟煤设计煤种。每台锅炉配有两套制粉系统, 一个煤粉仓, 1 2台G F-9型给粉机。两台锅炉煤粉仓之间设有螺旋输粉机, 用以调节两炉煤粉仓粉位。收到基的烟煤煤样分析, 挥发分为23%~26%, 该煤粉很容易自燃, 爆炸可能性很大。瑞明电厂地处我国南方, 空气湿度大, 停炉后煤粉容易受潮, 停炉后再启动, 长期受给粉机下粉不畅、缺角燃烧等问题的困扰。

1 锅炉停运后清空煤粉仓的重要性

1.1 停炉后不清空煤粉仓的危害性

进入煤粉仓的煤粉颗粒为20Чm~60Чm, 锅炉停运后煤粉仓里面的煤粉停止流动而堆积在煤粉仓里面。煤粉仓无法做成绝密结构, 如机械粉尺的钢丝绳须穿进煤粉仓, 螺旋输粉机的下粉插板等处均有少量空气漏入煤粉仓等等。积存的煤粉与空气中的氧长期接触氧化时, 会发热使温度升高, 而温度升高又会加剧煤粉的氧化, 若散热不良时会使氧化过程不断加剧, 最后使温度达到煤的燃点而引起煤粉的自燃, 条件合适时可能引起爆炸, 给煤粉仓带来极大的安全隐患。

停炉后煤粉仓里面的煤粉还会受潮结块。原进入煤粉仓的煤粉温度为65℃~70℃, 并带有一定的水分。停炉后若没有清空煤粉仓, 煤粉的水分会被析出。检查可知, 煤粉仓壁面上会布满煤粉析出的水分, 水分凝结成足够大的水滴时, 在其重力作用下落入粉仓。一定粉位的煤粉在自重和水分的作用下, 造成煤粉结块。锅炉再次启动时, 由于煤粉结块, 造成给粉机下粉不畅, 严重影响了锅炉少油枪点火, 延长锅炉启动时间, 增加油耗量。同时, 因给粉机下粉不畅, 进入炉膛的燃料量会产生偏差, 引起炉膛缺角燃烧, 长时间会造成锅炉水冷壁超温而引发爆管。

1.2 停炉后清空煤粉仓的好处

(1) 停炉后将煤粉仓清空, 避免了煤粉仓积粉自燃, 消除了煤粉仓在停炉期间的安全隐患。

(2) 煤粉仓清空后, 锅炉重新启动时, 煤粉仓的煤粉为新磨制好的干燥煤粉, 不存在煤粉受潮结块的问题, 故给粉机下粉畅顺。从而避免了因锅炉燃料量偏差而造成的缺角燃烧、水冷壁超温等情况。

(3) 煤粉仓清空后锅炉再次启动时, 由于进入炉膛的煤粉畅顺均匀, 煤粉能迅速被点燃, 缩短了锅炉启动时间, 减少锅炉启动油耗量。

(4) 消除了给粉机下粉不畅问题, 运行人员操作方便, 减少了误操作的可能性。

2 常规停炉清空煤粉仓的方法与存在的问题

2.1 停炉过程中清空煤粉仓的方法与特点

在滑参数停炉过程中, 可采用在降负荷的同时逐步降低粉位, 在锅炉灭火前将煤粉仓的煤粉烧空。即在停炉过程中同时清空煤粉仓。这种方法比较环保, 但缺点明显, 主要表现在以下几个方面:

(1) 能耗增加。停炉时间由于要兼顾清空煤粉仓, 停炉时间加长, 停炉过程耗油量也就增多, 锅炉维持低负荷运行时间也会加长, 厂用电量也会增加。

(2) “四管爆漏”危险性加大。停炉清煤粉仓过程中, 当煤粉仓处于低粉位时, 煤粉的流动性变差, 引起给粉机下粉不畅, 即给粉机下粉时有时无, 这会引起锅炉燃烧偏差, 局部水冷壁超温, 长时间便会造成水冷壁管子过热爆管。由于锅炉处于低负荷运行的时间加长, 也加大了锅炉爆管的危险性。

(3) 操作复杂。运行人员在执行滑参数停炉的过程中还要进行清空煤粉仓操作, 这便会加大运行人员的负担, 操作变得复杂, 误操作的可能性也会相对加大。

2.2 停炉后常规清空煤粉仓的方法与特点

若是紧急停炉, 便不能采用停炉过程中清空煤粉仓的方法。一般采用停炉后再清仓的方式。常见的方法是停炉后由检修人员拆下给粉机, 打开给粉机上部进口闸板进行放粉, 放出来的煤粉用压力水冲至专门设计的管道, 经管道排至渣沟, 再打到灰塘沉淀。这种方法虽然能节约助燃油, 消除“四管瀑漏”的祸患, 但也存在严重的问题:停炉后煤粉仓积存的煤粉直接排走, 浪费燃料;放粉过程中严重污染环境, 且有引起工作人员中毒、窒息的可能;放粉工作量大, 劳动力投入增大。

3 停炉后清空煤粉仓的新方法介绍及其可行性分析

3.1 新方法的设计理念

停炉过程中不清空煤粉仓, 停炉后再利用邻炉制粉系统负压对煤粉仓进行抽粉, 最终实现清空煤粉仓目的, 这样就可以克服停炉过程中清仓和常规停炉后清仓所存在的弊端;在锅炉启动时, 利用现设有的螺旋输粉机将邻炉制粉系统已磨制好的合格煤粉送入本炉煤粉仓, 实现启动初期便可燃用新磨制好的煤粉, 达到减少助燃油的节能目的。

3.2 新方法的设计要点与操作

(1) 在位于给粉机层的邻炉磨煤机出口管预接短管, 并加装手动门隔绝备用。

(2) 用接驳的每段长为5m的φ159×2的碳钢管作为临时输粉母管。临时输粉母管放置于平台地面上。接驳处采用法兰连接。临时输粉母管的一端与邻炉磨煤机出口管连接, 另一端接通大气, 尾部装有手动碟阀, 用以调节进风量。母管近给粉机处开有与给粉机出口短管连接的法兰口。母管两端装有压力表, 用以监视输粉压力。

(3) 进行清仓抽粉时, 先拆下给粉机出口处的可拆短管, 并用堵板封好进入一次风管的管口。

(4) 临时输粉母管与给粉机出口用软管连接。软管两端均为法兰连接, 用螺丝紧固即可。

这样, 就构成了一个以邻炉制粉系统负压为动力源, 以冷风作为输送介质的负压式密闭输送系统。当需要清煤粉仓时, 接通所有连接管道, 打开邻炉磨煤机出口管处的隔绝手动门, 再开启给粉机。煤粉仓的煤粉就源源不断地被抽进邻炉磨煤机出口管。抽粉量可通过控制给粉机的转速来调节。抽粉时, 应逐台开启给粉机, 防止下粉量过大而引起管道堵塞。

3.3 新技术的可行性分析

(1) 临时输粉母管阻力计算:两炉之间有一定距离, 从煤粉仓最远处的给粉机到邻炉最近的磨煤机出口管。距离为L=35m。

根据管道阻力计算公式:

式中ΔPm c、ΔPj b分别表示摩擦阻力、局部阻力, Pa;λu表示管道内带粉气流的摩擦阻力系数;L表示管道长度, m;d表示管道内径, m;v表示管道内带粉气流流速, m/s;ρ表示管道介质密度, k g/m 3;ζ1、ζ2、ζ3表示局部阻力系数。

假定临时输粉母管的介质流速为20m/s, 计算得φ159×2管的管道阻力为1428Pa

(2) 临时输粉母管的输送性能分析:临时输粉母管出口处的负压为磨煤机出口管道负压, 通过试验测得负压为P=-1 8 0 0~-2000Pa, 即|P|>ΔP阻, 故临时输粉母管的负压足以输送管道内的煤粉。

(3) 抽粉过程的安全性分析:由于输送的煤种是烟煤, 采用冷风送粉, 要防止管道积粉及堵塞, 从上面分析看, 管道输送能力足够, 不会发生管道积粉与堵塞的情况。另根据试验结果, 进入邻炉的煤粉量 (为单台给粉机低速时的下粉量) 为3T/h, 远小于磨煤机出力4 5T/h, 不会对邻炉制粉系统磨煤机出口管道性能产生影响。

3.4 新方法的经济性分析

3.4.1 材料投入

使用该方法需投资的备件材料有:抽粉用的φ159×2碳钢管总长度为35m, 分成7段, 配连接法兰及螺丝;1条专用金属软管;2个阀门 (1个截止阀和1个碟阀) ;两块压力表。

3.4.2 节能效果。

采用该停炉后清煤粉仓新方法带来的节能潜力较为可观, 其节能效益预测如下。

(1) 停炉过程节能。因停炉期间不需要进行清空煤粉仓的操作, 缩短了停炉时间, 减少油耗量。按照现在瑞明电厂滑参数并清空煤粉仓停炉时的耗油量最好记录, #1炉由于采用少油枪, 为5T;#2炉为12T。若采用该停炉后清煤粉仓新方法, 利用较高粉位造成的稳定煤粉喷燃器火焰代替部分油枪, 滑参数停炉耗油量可以降低, #1炉估计可降至2T, #2炉可降至5~6T, 预计节省耗油量#1炉为3T, #2炉为6~7T。并缩短低负荷清煤粉仓阶段运行时间, 估计可缩短近1小时, 降低了停机时耗用的厂用电量。

(2) 启炉过程节能。按照现在瑞明电厂冷态启动耗油量的最好记录#1炉为14T, #2炉为25T。采用该停炉后清煤粉仓新方法后, 冷态启动耗油量估计#1炉可降至6T左右, #2炉可降至1 0 T, 预计冷态启动节省渣油#1炉为8 T, #2炉为1 5 T。

(3) 紧急停炉时节能。紧急停炉时, 煤粉仓的煤粉可不用直接排走, 可利用此清仓新方法将煤粉抽至邻炉制粉系统重新利用。运行状态下一般维持煤粉仓粉位3.5m左右 (煤粉仓高为9m) , 即紧急停炉时可节约煤粉量为3.5m高左右的煤粉仓体积, 计算可得其质量为68.67吨 (煤粉堆积时的密度ρ平均取0.7 T/m3) 。

(4) “四管”安全性提高:采用该停炉后清煤粉仓新技术, 可避免在清空煤粉仓过程中出现的燃烧偏差所造成局部水冷壁管壁超温, 大大降低了“四管爆漏”的可能性。

4 结语

常见的停炉时清煤粉仓和停炉后清空煤粉仓的方法都有其明显的弊端。根据广州市瑞明电厂实际设备生产情况, 设计了这种停炉后清空煤粉仓的方法。在投资制作一定的备件材料后, 就可避免常规清煤粉仓带来的问题, 具有可观的节能潜力, 对瑞明电厂锅炉启停炉一次的节油预测可达近十吨。本停炉后清煤粉仓新方法对中间储仓式制粉系统具有一定的推广性, 该方法在应用过程中也可能存在不足, 有望在应用中加以总结完善。

摘要：论述了燃煤锅炉煤粉仓停炉后清空的必要性, 指出了目前常规清空煤粉仓方法存在的问题。以广州市瑞明电厂锅炉煤粉仓为实例, 提出了一种新的停炉后清仓方法, 并对该方法的可行性进行了分析。

关键词：煤粉仓,清仓,新方法,可行性