大型燃煤鍋爐安全問題分析及對策探討

摘 要：本文針對大型燃煤電站鍋爐存在的爐膛結(jié)渣、水冷壁腐蝕、爐墻振動、受熱面磨損以及煙塵排放問題及其產(chǎn)生原因進行詳細的分析，針對上述安全問題提出了相應(yīng)的對策，為保證大型燃煤鍋爐的安全運營提供了一些參考。

關(guān)鍵詞：大型燃煤鍋爐；安全問題；對策

中圖分類號：F40 文獻標識碼：A

1大型燃煤鍋爐存在的主要安全問題

1.1爐膛結(jié)渣

隨著燃煤機組容量的大幅提升，結(jié)渣現(xiàn)象愈加明顯。水冷壁、燃燒器以及爐膛出口處的高溫屏式過熱器是產(chǎn)生結(jié)渣的主要部位。水冷壁處結(jié)渣使得該部位吸熱量不足，降低了鍋爐出力，使爐膛出口處煙溫升高，進一步促使主蒸汽溫度和再熱蒸汽溫度升高，導致所需降溫水量突然加劇，嚴重時會使鍋爐被迫降負荷運行，導致爆管甚至停爐。燃燒器結(jié)渣會影響爐內(nèi)動力場，增加燃燒損失，可能造成燃燒器燒毀。大塊焦渣掉落會沖滅煤粉火炬，嚴重的結(jié)渣甚至會阻塞灰斗，引起主燃料跳閘動作，被迫停爐打焦。爐膛結(jié)渣主要與燃燒煤品質(zhì)、爐膛設(shè)計形式、爐內(nèi)空氣動力工況以及燃燒方式有關(guān)。據(jù)統(tǒng)計，當前運行和在建的大機組，用煤有半數(shù)以上在不同程度上屬易結(jié)渣類型，爐內(nèi)結(jié)渣將是長期困擾鍋爐安全的重要問題。

1.2水冷壁腐蝕

由于劣質(zhì)煤、混煤在電廠燃煤中使用量的增加，使得鍋爐受熱面出現(xiàn)沾污、積灰、腐蝕以及磨損情況日益嚴重，導致機組在運行過程中故障增多，降低了機組可用率，燃用劣質(zhì)煤帶來的鍋爐水冷壁高溫腐蝕問題格外突出。水冷避高溫腐蝕是由燃燒區(qū)煙氣中硫化物和氯化物與管壁金屬發(fā)生化學反應(yīng)引起的。其腐蝕速度與管壁溫度、清潔度、硫化物、氯化物濃度、還原性氣氛強度等有較大關(guān)系。煤粉鍋爐水冷壁的高溫腐蝕一般有硫酸鹽型腐蝕、硫化物型腐蝕、氯化物型腐蝕和還原性氣體引起的腐蝕，大型鍋爐燃煤品質(zhì)差、采用高硫煤或劣質(zhì)煤是造成高溫腐蝕的主要原因，而由于燃煤特性的改變而造成的運行不當，進而影響爐內(nèi)燃燒狀況，生成近壁面的還原性氣體是水冷壁高溫腐蝕的直接原因。

1.3爐墻振動

影響鍋爐安全運行的主要因素就是爐墻的振動。水冷壁出現(xiàn)的疲勞破壞以及剛性梁連接部位的大規(guī)模損壞都與爐墻的長期振動有著較大的關(guān)系，這對鍋爐的安全運行危害極大。爐墻振動產(chǎn)生的原因與其運行方式、安裝質(zhì)量和制造工藝等因素有關(guān)。

運行期爐墻振動的主要原因是由于鍋爐在非采暖季通常處于40%～50%低負荷運行狀態(tài)，而采暖季又通常滿負荷運行，這種運行的不穩(wěn)定使得鍋爐經(jīng)常處于正壓和負壓交替運行的狀態(tài)，而爐墻受交變應(yīng)力的影響，造成剛性梁連接部位產(chǎn)生松動，嚴重的會將連接銷軸拉斷。

1.4受熱面磨損

受熱面的磨損對于正常運行的鍋爐設(shè)備是磨損問題中影響最大的。研究認為，煙氣速度是影響磨損量的主要因素，鍋爐的磨損量與煙氣速度的3～3.5次方成正比。此外，磨損量也與飛灰的物理化學性能、飛灰濃度、顆粒和鍋爐管子的耐磨性等因素有關(guān)。由于其爐膛出口存在殘余旋轉(zhuǎn)引起流速分布不均勻，當采用四角切圓燃燒方式的鍋爐時，尾部煙道單側(cè)磨損的問題會比較突出些。而采用前后墻對沖燃燒方式的爐子，因其爐膛出口煙氣流速分布比較均勻，所以尾部煙道受熱面的磨損相對均勻。

1.5煙氣排放

大型燃煤鍋爐在運行過程中產(chǎn)生大量廢氣，對環(huán)境造成較大污染，影響了經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，限制了大型燃煤鍋爐的發(fā)展。

2大型燃煤鍋爐安全問題的對策

2.1防止爐膛結(jié)渣的對策

（1）加強煤質(zhì)管理。使用劣質(zhì)煤是產(chǎn)生爐膛結(jié)渣的主要原因，在使用前應(yīng)加強對燃煤的質(zhì)量分析，盡量選擇符合鍋爐設(shè)計的媒質(zhì)。（2）加強燃燒調(diào)整。通過科學的計算確定出鍋爐在不同負荷下燃燒器及磨煤機的合理投運方式，防止燃燒器區(qū)域的熱負荷過于集中而導致缺氧現(xiàn)象。（3）加強對鍋爐運行時的監(jiān)控。應(yīng)時刻保持對鍋爐的監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)鍋爐出現(xiàn)結(jié)渣現(xiàn)象，必須及時進行處理，避免出現(xiàn)擴大；定期分析鍋爐的運行情況，尤其在燃用較易結(jié)渣煤的時候，應(yīng)通過對減溫水量及爐膛出口溫度的變化規(guī)律分析，采取適當?shù)拇胧┙档徒Y(jié)渣的產(chǎn)生。（4）及時清除焦渣。通過周期性的調(diào)整鍋爐負荷是避免大量結(jié)渣的有效手段。當電網(wǎng)低負荷運行時通過降低鍋爐負荷，能夠有效的清除爐膛內(nèi)部及過熱器區(qū)域內(nèi)的焦渣；定期對爐膛進行吹灰，及時清除燃燒器區(qū)域內(nèi)的浮焦，也是避免結(jié)渣擴大化的有效手段。

2.2防止水冷壁腐蝕的對策

（1）煤質(zhì)特性。煤質(zhì)的反復多變將會對水冷壁的腐蝕帶來較為復雜的影響，因此，加強對入爐煤質(zhì)的檢測及運行調(diào)整以及優(yōu)化動力配煤，對于防止水冷壁腐蝕具有重要影響。（2）鍋爐制造時的鋼材可考慮選用抗腐蝕性強的高鉻鋼或通過在鋼材表面滲鋁、滲鉻管的形式來提高鍋爐的抗高溫腐蝕性能。（3）合理調(diào)節(jié)爐內(nèi)的空氣動力場，降低一次沖刷墻壁的強度；加強一、二次風的擾動，沖淡煙氣中的腐蝕性硫、氯化物、一氧化碳等氣體的濃度，從而有效降低煙氣對水冷壁的腐蝕。

2.3降低爐墻振動的對策

通過在機組安裝或大修過程中嚴格按照圖紙進行施工，防止不符合圖紙尺寸的零件及部件出現(xiàn)是保證機組正常運行的首要條件，從而能夠有效的降低爐墻振動問題的產(chǎn)生。

2.4降低受熱面磨損的對策

為減少鍋爐管子磨損爆管事故，事先應(yīng)采取使氣流速度均勻的措施，消除局部區(qū)域流速過高現(xiàn)象。另外對一些易磨損的部位，進行防磨涂料處理且加裝防磨蓋板。

2.5環(huán)境保護對策

鍋爐燃燒后會排放大量的有害氣體，對環(huán)境的保護也是應(yīng)重點關(guān)注的問題，可從以下幾個方面入手：（1）采購優(yōu)質(zhì)煤，減少煤中的含灰量，以減少煙塵的排放量。（2）采用電除塵器和布袋除塵器進行除塵。（3）加強對現(xiàn)有落后燃煤電廠的煙塵排放治理，對于新增裝機應(yīng)盡量采用清潔燃燒法，鼓勵開發(fā)清潔的新能源，如燃料電池、風力發(fā)電和太陽能利用。

參考文獻

[1]羅永浩.大型燃煤電站鍋爐若干重大問題的原因分析和改進措施[J].鍋爐技術(shù)，1999，30（02）：1-6.

[2]趙虹，魏勇.燃煤鍋爐水冷壁煙側(cè)高溫腐蝕的機理及影響因素[J].動力工程，2002，22（02）：1700-1704.