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摘 要：则习水发电厂于2001年8月份首台机组投运，全厂四台机组运行至今已经14年。在这14年运行期间，因为燃煤煤种为当地高硫煤无烟煤种，硫份高达2.5%以上至7%，因为当地煤种均为小煤窑煤种，燃煤硫份非常不稳定，挥发分（干燥无灰基）10～13%，煤种热值在16～20MJ/kg。本文就该电厂高硫煤的使用问题和应对策略进行阐述。
关键词：锅炉结焦；烟气露点；空预器；布袋
中图分类号：X701.3 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）26-0292-01
1 前 言
我国煤炭资源丰富，总量占据世界第三。但是因我国区域地质条件差异较大，煤炭分布不均，煤炭种类较多，其化学成分也十分复杂。高硫煤因其硫成分较大，而硫元素化学属性特殊，因此如何合理利用成为了发电厂运行管理优化的重点。本文就高硫煤对于发电厂锅炉的具体影响进行总结，为生产工艺优化奠定基础。
2 锅炉燃用高硫煤的运行现象
原锅炉设计燃烧器为四角切圆集中送粉燃烧器，一、二、三次风从下至上布置为二、一、一、二、一、二、三、二次风，中下层一次风火嘴均采用上下浓淡分离技术。下层为下淡上浓、中层为下浓上淡。2001～2011年期间，锅炉运行中积焦比较严重，曾经发生过两次锅炉结焦从冷灰斗堆积到锅炉9m，将锅炉底部全部密封。锅炉垮焦熄火较为频繁，年熄火最低26次/年，最高熄火110次/年，锅炉积焦无规律可循。
2010年左右，全国煤炭市场紧缺，电厂燃煤热值大幅度下降，从设计煤种的22MJ/kg下降到16MJ/kg，为了能让電厂锅炉适应煤种变化，2012年将电厂#1、2锅炉燃烧器进行改造，由原来的集中送粉改为均等配风。配风方式为二、一、二、一、二、一、二、三次风，下层和上层火嘴采用水平浓淡技术进行风粉分离，中层火嘴采用上下浓淡加双通道技术，即双通道下步为淡粉上部为浓粉。
因改造后的锅炉燃烧器浓淡分离技术为百叶窗分离技术，分离隔板只有两片分离隔板，且分离后的浓淡粉又在同一管道内流动800mm后才经过V钝体喷射进入炉膛燃烧，分离效果非常差。投运后锅炉结焦严重，垮焦熄火频繁，2012～2014年锅炉垮焦熄火更加严重，2012年全年熄火225次，2013年全年熄火322次，2014年因为进行一些针对性治理，降低到97次。
2015年初，因要对电厂进行脱硫、脱硝全面改造，锅炉燃烧器进行低氮燃烧器技术改造，锅炉燃烧器采用风包粉技术，采用彻底分离的水平浓淡百叶窗技术将浓粉分离出来射入炉膛中心燃烧，将分离出来的淡粉靠水冷壁侧射入阻碍煤粉贴墙。配风方式采用二、一、二、一、二、一、三、二次风加燃尽风。
改造运行后运行三个月来，除发生过三次启动初期因为卫燃带少、炉温低造成燃烧不稳熄火；一次硫份高达5.5%以上造成垮焦熄火外，没有发生非正常熄火事件。
3 高硫煤对锅炉运行的影响
（1）高硫煤种着火温度较低，极易造成锅炉积焦加剧。进入炉内的煤粉挥发分成分最先着火，当硫份升高后燃煤提前着火燃烧，软化温度降低，如果水平浓淡分离不好，软化后的燃烧物直接黏贴在水冷壁上，造成快速积焦而且形成特别坚硬的大焦块，附着在水冷壁上可承受数十吨甚至上百吨重的大焦。一旦大焦块达到水冷壁无法支撑的情况下就掉落下来，在掉落大焦期间形成的炉膛负压扰动、水蒸气扰动等等多种因素叠加就造成锅炉垮焦熄火。2015年电厂锅炉进行低氮燃烧器改造后，因为采用了较为彻底的水平浓淡分离技术，将一次风中风粉混合物进行彻底分离，80%以上的煤粉靠炉膛中心喷射进入燃烧，只有少数煤粉随分离出来的一次风淡侧沿水冷壁方向射入将多数煤粉形成包围形势进行组织燃烧，这样就使得贴墙的可燃物大大减少，所以至2015年进行低氮燃烧改造技术以后，该厂锅炉运行稳定性得到大幅度提升，彻底改变了以前燃烧3.5%以上硫份的高硫煤就频繁熄火的局面。
（2）水冷壁高温硫腐蚀严重，高硫煤燃烧后在燃烧区域产生大量的高温硫化物气体，改气体在高温状态下极易与水冷壁表面进行硫化腐蚀作用，加剧水冷壁腐蚀，缩短水冷壁使用寿命。
（3）高硫煤燃烧后形成的高含硫化产物烟气露点升高，根据计算和测量，烟气硫份露点温度与烟气含硫量有成正比关系，当燃用3%以上高硫煤，烟气露点温度将达到120℃以上，而且随着硫份上升后烟气露点温度会随之上升。烟气露点上升将导致空预器和烟道腐蚀加剧，特别是空预器和烟道腐蚀后又进入冷空气，加剧了烟气对烟道内所有金属物体的腐蚀，形成恶性循环。最终导致设备使用寿命大幅度下降。
（4）高硫煤燃烧后形成的高含硫化产物烟气对除尘器布袋寿命的影响；高含硫烟气不仅对金属设备产生氧化反应缩短金属设备使用寿命，而且对除尘器布袋使用寿命也产生很大的影响，特别是在低温潮湿环境下，高硫氧化物在水分和低温的情况下与布袋材料进行氧化反应，最终大大缩短布袋使用寿命。
（5）高硫煤增加脱硫设备运行维护压力，习水电厂以前脱硫设备设计处理能力按照2.5%硫份设计，因为煤种硫份大幅度提升，脱硫系统已经无法满足脱硫排放要求。2015年进行增容改造，按照4.5%硫份进行设计，目前脱硫厂用电率达到3%以上，石料消耗接近燃煤消耗的1/3，脱硫系统修理维护费用极高。
4 应对措施
4.1 减少锅炉结焦的应对措施
根据锅炉燃烧特性，对煤种硫份进行混配煤试验，摸索电厂锅炉适应燃烧的最佳煤种，从源头上控制锅炉煤粉燃烧最佳经济和稳定的煤种；运行中进行调整，例如降低给粉机转速、降低一次风速度、调整煤粉细度、控制着火距离等等尽量减少煤粉贴墙，必要时对煤种进行分析，根据煤种进行燃烧器改造，彻底控制煤粉贴墙燃烧。
4.2 降低高温腐蚀的应对措施
采用彻底的风粉分离技术，提高水冷壁表面的空气含量，阻止高温硫化物在水冷壁表面产生氧化还原反应；对水冷壁进行喷涂防腐，在水冷壁表面喷涂一层喷涂材料，阻止水冷壁表面与高温硫化物进行氧化还原反应。
4.3 提高烟道内金属设备的使用寿命
运行中对烟道和空预器进行漏风监测和烟风道温度测点监测，锁定烟风道和空预器漏风情况，利用每一次停炉机会对烟风道的空预器进行漏风治理，防止低温空气漏入烟道内造成恶性循环腐蚀；加强空预器疏通和堵漏工作，保证烟道内各点温度尽量均衡，流速尽量均衡稳定，防止烟气走廊形成偏流而造成温度不平衡。
4.4 提高除尘器布袋使用寿命
停炉期间要尽量采取措施，防止布袋受潮氧化，防止临炉烟气倒流，在除尘器内的布袋在低温、受潮的环境里极易氧化，对布袋腐蚀性最大；选择布袋材质要专门考虑抗氧化材质，增强布袋材质抗氧化能力。
5 结束语
综上，高硫煤发电是高硫煤高效利用的研究重点，具有良好的发展期前景。但是因高硫煤化学特殊性，易造成锅炉损坏和生产故障，因此，必须做好防治工作。依据常见的应用问题，优化锅炉配置，保证生产安全，对于提高发电厂生产效益具有积极意义。
收稿日期：2018-5-7
关键词：锅炉结焦；烟气露点；空预器；布袋
中图分类号：X701.3 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）26-0292-01
1 前 言
我国煤炭资源丰富，总量占据世界第三。但是因我国区域地质条件差异较大，煤炭分布不均，煤炭种类较多，其化学成分也十分复杂。高硫煤因其硫成分较大，而硫元素化学属性特殊，因此如何合理利用成为了发电厂运行管理优化的重点。本文就高硫煤对于发电厂锅炉的具体影响进行总结，为生产工艺优化奠定基础。
2 锅炉燃用高硫煤的运行现象
原锅炉设计燃烧器为四角切圆集中送粉燃烧器，一、二、三次风从下至上布置为二、一、一、二、一、二、三、二次风，中下层一次风火嘴均采用上下浓淡分离技术。下层为下淡上浓、中层为下浓上淡。2001～2011年期间，锅炉运行中积焦比较严重，曾经发生过两次锅炉结焦从冷灰斗堆积到锅炉9m，将锅炉底部全部密封。锅炉垮焦熄火较为频繁，年熄火最低26次/年，最高熄火110次/年，锅炉积焦无规律可循。
2010年左右，全国煤炭市场紧缺，电厂燃煤热值大幅度下降，从设计煤种的22MJ/kg下降到16MJ/kg，为了能让電厂锅炉适应煤种变化，2012年将电厂#1、2锅炉燃烧器进行改造，由原来的集中送粉改为均等配风。配风方式为二、一、二、一、二、一、二、三次风，下层和上层火嘴采用水平浓淡技术进行风粉分离，中层火嘴采用上下浓淡加双通道技术，即双通道下步为淡粉上部为浓粉。
因改造后的锅炉燃烧器浓淡分离技术为百叶窗分离技术，分离隔板只有两片分离隔板，且分离后的浓淡粉又在同一管道内流动800mm后才经过V钝体喷射进入炉膛燃烧，分离效果非常差。投运后锅炉结焦严重，垮焦熄火频繁，2012～2014年锅炉垮焦熄火更加严重，2012年全年熄火225次，2013年全年熄火322次，2014年因为进行一些针对性治理，降低到97次。
2015年初，因要对电厂进行脱硫、脱硝全面改造，锅炉燃烧器进行低氮燃烧器技术改造，锅炉燃烧器采用风包粉技术，采用彻底分离的水平浓淡百叶窗技术将浓粉分离出来射入炉膛中心燃烧，将分离出来的淡粉靠水冷壁侧射入阻碍煤粉贴墙。配风方式采用二、一、二、一、二、一、三、二次风加燃尽风。
改造运行后运行三个月来，除发生过三次启动初期因为卫燃带少、炉温低造成燃烧不稳熄火；一次硫份高达5.5%以上造成垮焦熄火外，没有发生非正常熄火事件。
3 高硫煤对锅炉运行的影响
（1）高硫煤种着火温度较低，极易造成锅炉积焦加剧。进入炉内的煤粉挥发分成分最先着火，当硫份升高后燃煤提前着火燃烧，软化温度降低，如果水平浓淡分离不好，软化后的燃烧物直接黏贴在水冷壁上，造成快速积焦而且形成特别坚硬的大焦块，附着在水冷壁上可承受数十吨甚至上百吨重的大焦。一旦大焦块达到水冷壁无法支撑的情况下就掉落下来，在掉落大焦期间形成的炉膛负压扰动、水蒸气扰动等等多种因素叠加就造成锅炉垮焦熄火。2015年电厂锅炉进行低氮燃烧器改造后，因为采用了较为彻底的水平浓淡分离技术，将一次风中风粉混合物进行彻底分离，80%以上的煤粉靠炉膛中心喷射进入燃烧，只有少数煤粉随分离出来的一次风淡侧沿水冷壁方向射入将多数煤粉形成包围形势进行组织燃烧，这样就使得贴墙的可燃物大大减少，所以至2015年进行低氮燃烧改造技术以后，该厂锅炉运行稳定性得到大幅度提升，彻底改变了以前燃烧3.5%以上硫份的高硫煤就频繁熄火的局面。
（2）水冷壁高温硫腐蚀严重，高硫煤燃烧后在燃烧区域产生大量的高温硫化物气体，改气体在高温状态下极易与水冷壁表面进行硫化腐蚀作用，加剧水冷壁腐蚀，缩短水冷壁使用寿命。
（3）高硫煤燃烧后形成的高含硫化产物烟气露点升高，根据计算和测量，烟气硫份露点温度与烟气含硫量有成正比关系，当燃用3%以上高硫煤，烟气露点温度将达到120℃以上，而且随着硫份上升后烟气露点温度会随之上升。烟气露点上升将导致空预器和烟道腐蚀加剧，特别是空预器和烟道腐蚀后又进入冷空气，加剧了烟气对烟道内所有金属物体的腐蚀，形成恶性循环。最终导致设备使用寿命大幅度下降。
（4）高硫煤燃烧后形成的高含硫化产物烟气对除尘器布袋寿命的影响；高含硫烟气不仅对金属设备产生氧化反应缩短金属设备使用寿命，而且对除尘器布袋使用寿命也产生很大的影响，特别是在低温潮湿环境下，高硫氧化物在水分和低温的情况下与布袋材料进行氧化反应，最终大大缩短布袋使用寿命。
（5）高硫煤增加脱硫设备运行维护压力，习水电厂以前脱硫设备设计处理能力按照2.5%硫份设计，因为煤种硫份大幅度提升，脱硫系统已经无法满足脱硫排放要求。2015年进行增容改造，按照4.5%硫份进行设计，目前脱硫厂用电率达到3%以上，石料消耗接近燃煤消耗的1/3，脱硫系统修理维护费用极高。
4 应对措施
4.1 减少锅炉结焦的应对措施
根据锅炉燃烧特性，对煤种硫份进行混配煤试验，摸索电厂锅炉适应燃烧的最佳煤种，从源头上控制锅炉煤粉燃烧最佳经济和稳定的煤种；运行中进行调整，例如降低给粉机转速、降低一次风速度、调整煤粉细度、控制着火距离等等尽量减少煤粉贴墙，必要时对煤种进行分析，根据煤种进行燃烧器改造，彻底控制煤粉贴墙燃烧。
4.2 降低高温腐蚀的应对措施
采用彻底的风粉分离技术，提高水冷壁表面的空气含量，阻止高温硫化物在水冷壁表面产生氧化还原反应；对水冷壁进行喷涂防腐，在水冷壁表面喷涂一层喷涂材料，阻止水冷壁表面与高温硫化物进行氧化还原反应。
4.3 提高烟道内金属设备的使用寿命
运行中对烟道和空预器进行漏风监测和烟风道温度测点监测，锁定烟风道和空预器漏风情况，利用每一次停炉机会对烟风道的空预器进行漏风治理，防止低温空气漏入烟道内造成恶性循环腐蚀；加强空预器疏通和堵漏工作，保证烟道内各点温度尽量均衡，流速尽量均衡稳定，防止烟气走廊形成偏流而造成温度不平衡。
4.4 提高除尘器布袋使用寿命
停炉期间要尽量采取措施，防止布袋受潮氧化，防止临炉烟气倒流，在除尘器内的布袋在低温、受潮的环境里极易氧化，对布袋腐蚀性最大；选择布袋材质要专门考虑抗氧化材质，增强布袋材质抗氧化能力。
5 结束语
综上，高硫煤发电是高硫煤高效利用的研究重点，具有良好的发展期前景。但是因高硫煤化学特殊性，易造成锅炉损坏和生产故障，因此，必须做好防治工作。依据常见的应用问题，优化锅炉配置，保证生产安全，对于提高发电厂生产效益具有积极意义。
收稿日期：2018-5-7