600MW機組鍋爐結焦原因分析及預防

時間：2019-06-24作者：河北國源電氣股份有限公司瀏覽：124

　　【摘 要】灰渣在高溫下熔化后結焦粘結在鍋爐受熱面上會影響機組正常燃燒工況，降低鍋爐出力，破壞正常水循環(huán)，嚴重時會造成爆管事故，影響機組效率和安全。
　　【關鍵詞】結焦；燃燒；效率
　　1.前言
　　隨著我國電力工業(yè)的快速發(fā)展，大容量高參數的大型火力發(fā)電機組得到了很快的發(fā)展。但在火電廠鍋爐運行中鍋爐結焦問題嚴重影響機組效率及安全性。鍋爐結焦是指灰渣在高溫下熔化后粘結在爐墻、受熱面上的現象。鍋爐結焦是燃煤工業(yè)鍋爐運行中比較普遍的現象。它會破壞正常燃燒工況，減少鍋爐出力，破壞正常水循環(huán)，造成爆管事故，嚴重時還會使爐膛出口堵塞而被迫停爐。
　　2.結焦的原因
　　2.1煤質因素
　　煤在燃燒時，其灰分熔融特性溫度用變形溫度t1、軟化溫度t2和熔化溫度t3數值表示。軟化溫度t2的高低是判斷煤灰是否*結焦的主要指標?；业某煞植煌?，其熔點也不同。燃用煤種的煤質對電廠鍋爐的結焦有著根本的影響，結焦的內因受灰質的組成成分和熔化溫度的影響。
　　鍋爐是根據設計煤種的著火特性、沾污腐蝕磨損特性、燃盡性能和結焦性能進行耦合設計的，對于一臺定型的鍋爐，其對每種的適應性是存在一定范圍的。因此實際燃用煤質偏離設計煤種，煤的結焦性能**出鍋爐設計參數范圍是鍋爐結焦的主要原因。
　　2.2設計、安裝原因
　　爐膛容積熱負荷、斷面熱負荷、幾何尺寸以及燃燒器區(qū)域熱負荷對鍋爐結焦有直接關系。爐膛容積熱負荷設計值的選取不但影響煤的燃盡，而且影響爐膛出口溫度和爐膛溫度，特別對于灰熔點低的煤種，選取較大的爐膛容積和截面積是必然的，否則爐膛上部及爐膛受熱面*結焦。爐膛容積大小或鍋爐**負荷運行，造成爐膛熱負荷過高；輻射受熱面布置較少，水冷壁管間距過大，吸熱量?。粻t膛出口煙氣溫度選得太高；爐膛出口流通截面狹窄，火焰中心位置太高。這些都會成為鍋爐在運行中產生結焦的原因。
　　2.3操作使用
　　除煤質原因外，鍋爐運行工況也可能加劇鍋爐結焦。
　　2.3.1爐膛出口過量空氣系數
　　爐膛出口過量空氣系數減少，爐膛出口煙溫增加，熔點較低的灰份易在過熱器上積灰；
　　爐膛壁面處煙溫增加，爐膛沉積物增加；爐內出現還原性氣氛，熔點較高的三氧化二鐵還原為熔點較低的氧化鐵，從而使灰熔點大大降低（100～200℃），結焦可能性增大。
　　2.3.2 爐膛出口煙氣溫度
　　爐膛出口煙溫**煤灰軟化溫度，熔融狀的灰還未冷卻，易在對流受熱面上吸附、冷卻后結渣。
　　2.3.3 爐膛熱負荷過高，造成爐內溫度水平提高、煙溫水平也提高。堿金屬化合物易氣化后冷卻凝在受熱面管壁上形成強粘結灰，同時阻礙吸熱，維持負荷勢必要增加燃料量，從而進一步提高爐內溫度，隨著爐溫提高，受熱面結渣將呈指數規(guī)律上升，形成惡性循環(huán)。
　　2.3.4 鍋爐風粉不平，爐內空氣動力場紊亂，造成燃燒中心偏斜，灰渣撞擊水冷壁，易粘附于爐壁上結渣。
　　2.3.5 煤粉細度過粗，火炬長度增加，易刷墻造成水冷壁結渣。
　　2.3.6 一次風速低、剛性弱，火焰易偏斜刷墻，造成水冷壁結渣。
　　3.鍋爐結焦的危害
　　3.1 鍋爐結焦會引起過熱汽溫升高，并導致過熱汽、再熱器減溫水開大，甚至會招致汽水管爆破；結焦會使鍋爐出力降低，嚴重時造成被迫停爐；結焦會縮短鍋爐設備的使用壽命；排煙損失增大，鍋爐效率降低；引風機耗電量增加；由于結焦往往是不均勻的，因而水冷壁結渣會對自然循環(huán)鍋爐的水循環(huán)安全性帶來不利的影響。
　　3.2 鍋爐大塊結焦嚴重時會造成渣溝受堵，不得不降負荷運行。
　　3.3 鍋爐結焦若熔合成大塊時，因重力從上部落下，導致砸傷冷灰斗水冷壁。低負荷會因掉大塊焦而引起燃燒不穩(wěn)甚至熄火。
　　3.4 若造成水冷壁全部結焦時，由于吸熱惡化，只有停爐進行人工清焦。
　　3.5 鍋爐的大焦塊掉下后，瞬時產生大量的水蒸氣，使爐底漏入大量冷風，造成燃燒器區(qū)域（尤其是下排燃燒器區(qū)域）煤粉火焰著火狀況的嚴重惡化，使爐膛負壓產生劇烈波動（**限）而引起鍋爐滅火。
　　4.防止和消除鍋爐結焦措施
　　4.1選擇合理的運行氧量
　　鍋爐運行氧量即爐內的氧化或還原性氣氛，對鍋爐的結焦有非常大的影響。如果鍋爐運行氧量偏低，爐內還原性氣氛較強，煤的灰熔點就會下降，鍋爐就*結焦。這是因為灰熔點隨著鐵量的增加而下降，鐵對灰熔點的影響還與爐內氣體性質有關，在爐內氧化性氣氛中，鐵可能以三氧化二鐵的形態(tài)存在，這是隨著含鐵量的增加，其熔點的降低比較緩慢；在爐內還原性氣氛中（氧量不足），三氧化二鐵會還原成氧化鐵，灰熔點隨之*降低，而且氧化鐵較*與灰渣中的氧化硅形成熔點很低的合成物，其灰熔點僅為1065℃。
　　提高鍋爐運行氧量，避免爐內出現還原性氣氛。加強爐內吹灰工作，特別是重點區(qū)域要增加吹灰次數，如果運行氧量還偏低，必要時適當降低負荷。機組檢修時，對空氣預熱器進行重點清洗，降低煙風道的阻力，提高風機的出力。
　　4.2選擇合理的爐膛出口溫度
　　對鍋爐進行優(yōu)化燃燒調整試驗，對爐膛出口煙溫進行在線監(jiān)視，保證主參數合格。通過合理的調配一次風和二次風的運行風門開度以及運行氧量，保證主參數合格和爐膛出口煙溫**燃煤灰熔點，從而防止爐膛出口結焦
　　4.3保證空氣和燃料的良好混合，避免在水冷壁附近形成還原性氣氛，防止局部嚴重積灰、結焦。
　　4.4應用各種運行措施控制爐內溫度水平
　　爐內溫度水平高，將使煤中一些易揮發(fā)堿金屬氧化物氣化或升華（1400℃以上），使堿金屬化合物在受熱面上凝結（1000～1100℃）。堿金屬直接凝結在受熱面上會形成致密的強粘結性灰。煤灰呈熔化或半熔化狀態(tài)，熔融灰會直接粘在受熱面上，產生嚴重結焦，應加大運行中過量空氣系數，增加配風的均勻性，防止局部熱負荷過高和產生局部還原性氣氛。
　　4.5要有合適的煤粉細度
　　煤粉粗，火炬拖長，粗粉因慣性作用會直接沖刷受熱面。再則，粗煤粉燃燒溫度比煙溫高許多，熔化比例高，沖墻后*引起結焦。但是，煤粉太細也會帶來問題，一是電耗高，制粉出力受到影響，二是爐膛出口煙溫升高，易引起結焦。
　　4.6組織合理而良好的爐內空氣動力場是防止結焦的前提
　　當灰渣撞擊爐壁時，若仍保持軟化或熔化狀態(tài)，易粘結附于爐壁上形成結焦，因此必須保持燃燒中心適中，防止火焰中心偏斜和貼邊。
　　4.7適當提高一次風速可以減輕燃燒器附近的結焦
　　提高一次風速可推遲煤粉的著火，可使著火點離燃燒器較遠，火焰高溫區(qū)也相應推移到爐膛中心，可以避免噴口附近結焦。其次還可以增加一次風射流的剛性，減少由于射流兩側靜壓作用而產生的偏轉，避免一次風直接沖刷避免而產生結焦。但此風速的提高受煤粉著火條件的限制。
　　4.8加強對爐膛的吹灰，防止低負荷掉灰對燃燒器產生不良的擾動。
　　4.9爐膛出口溫度場應盡可能均勻。
　　4.10防止**負荷運行
　　對于裕量較大的風機來說，**負荷時就要較大幅度調大風量，提高送引風和二次風風速及煙速，增加過剩空氣量。這種強化燃燒的結果使火焰偏高，煙氣里攜帶大量熔融狀態(tài)的煤粒煤灰粘結在爐膛出口捕渣管上，此處平均溫度很快**灰熔點形成結焦。
　　4.11 加強運行操作的調整
　　一般要把爐膛出口溫度維持在850～950℃（沸騰爐維持在750～800℃），應做到以下三點：
　?、俦３诌m當的過剩空氣系數，合理使用一、二次風。若一次風太大，火焰上升得很高，甚至直射后墻，會促使高溫結焦。若二次風使用得當，火焰中心下移，延長了煙氣路線，可使爐膛出口溫度降低50至80℃。爐膛出口過?？諝庀禂低扑]值為：1.2～1.25。
　?、诮o煤要均勻，在負荷變化較大或煤種變化時，應及時調整煤層厚度。
　?、蹖τ诟擅簯m當摻水，對于含硫化鐵粘結性強的煤應及時打焦清渣，對于灰分大的煤應適當增加清爐次數，對于管群、煙管或煙室的堵灰應及時清理。
　　4.12堵漏風
　　爐膛漏風，破壞了正常燃燒工況，造成火焰的充滿度和攪拌混合情況惡化，火焰中心升高或偏斜，會加速結焦的形成。解決的辦法是減少漏風量，使爐膛出口負壓不致過大（煤粉爐為15～30Pa）。
　　參考文獻：
　　[1]鍋爐燃燒試驗研究方法及測量技術，水利電力出版社，1987.
　　[2]鍋爐和熱交換器的積灰、結渣、磨損和腐蝕的防止原理與計算，北京科學出版社，1994.


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• 詞條

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