關(guān)于預(yù)防火電鍋爐塌焦的分析

錢磊 嚴(yán)海連

摘 要：文章通過對鍋爐運行結(jié)焦、落焦原因的分析，結(jié)合實際運行中可能采取的措施及運行注意事項進(jìn)行深度分析，得出了一些措施可以在運行過程中防止鍋爐塌焦，保證了機(jī)組的運行安全，并在此基礎(chǔ)上給出了相應(yīng)的操作思路。

關(guān)鍵詞：鍋爐運行；結(jié)焦；塌焦

1 概述

目前，隨著火電機(jī)組的容量越來越大，鍋爐熱負(fù)荷越來越高。受燃煤市場調(diào)節(jié)的影響，企業(yè)為實現(xiàn)最大利潤，往往摻燒更為廉價的低熱煤中或進(jìn)口煤種。煤種的多變對爐內(nèi)結(jié)焦有著重要的影響。鍋爐塌焦（也稱落渣）是指燃煤灰分在爐內(nèi)高溫環(huán)境下軟化粘附于鍋爐受熱面上，鍋爐結(jié)焦不僅影響受熱面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，更甚者當(dāng)大塊焦塊集中掉落時，對爐內(nèi)燃燒產(chǎn)生極大的擾動，爐膛負(fù)壓將大幅晃動。實際運行中因鍋爐塌焦而造成爐膛熄火的情況時常發(fā)生，可以說鍋爐塌焦時威脅鍋爐安全運行的重要因素之一。

某廠兩臺1000MW超超臨界鍋爐，也不止一次發(fā)生爐膛塌焦。文章以該廠運行情況為例，對鍋爐結(jié)焦、塌焦做一分析。

2 某電廠鍋爐塌焦情況

4月16日#2機(jī)組負(fù)荷420MW，D、E、F三磨運行，4：46發(fā)生塌焦，爐膛負(fù)壓-1016Pa～+1485Pa，火檢D3、E2、F3、F4信號消失。投用E、F層油槍穩(wěn)燃，4：55恢復(fù)正常。

4月30日#2機(jī)組負(fù)荷560MW，D、E、F三磨運行，22：43發(fā)生塌焦，爐膛負(fù)壓-406Pa～+493Pa，火檢信號正常。

5月02日#1機(jī)組負(fù)荷510MW，D、E、F三磨運行，3：09發(fā)生塌焦，爐膛負(fù)壓-586Pa～+1028Pa，給煤機(jī)F跳閘，火檢信號大面積消失。投用E、F層油槍穩(wěn)燃，3：15恢復(fù)正常。

3 鍋爐塌焦原因分析

鍋爐塌焦是一個連續(xù)發(fā)生的過程，其脫落原因主要有：

（1）渣塊累積過程中，在重力作用下渣塊不斷自然脫落。

（2）人為清潔受熱面，利用吹灰選擇性清除受熱面上的渣塊。

（3）由于變負(fù)荷過程中受熱面受熱不均，渣塊與金屬受熱面收縮、膨脹程度不同產(chǎn)生應(yīng)力，使渣塊與受熱面出現(xiàn)部分剝離，當(dāng)渣塊自身重力大于其粘附力時，渣塊集中脫落。

爐灰在高溫下軟化，遇到受熱面冷卻并粘附在受熱面上形成渣塊。在鍋爐變負(fù)荷情況下，因渣塊與受熱面膨脹系數(shù)不同產(chǎn)生應(yīng)力，應(yīng)力大小正比于爐膛溫度的波幅及波動速率，在應(yīng)力作用下渣塊與受熱面接觸部分逐漸剝離，應(yīng)力越大其剝離面積越大，相應(yīng)粘附力越小，當(dāng)粘附力不足以平衡其自身重力時渣塊掉落。由于高負(fù)荷期間爐內(nèi)溫度較高，結(jié)渣程度遠(yuǎn)大于低負(fù)荷階段，因此低負(fù)荷出現(xiàn)掉渣的概率大于高負(fù)荷階段。4月16日#2爐塌焦，其原因正是長時間超低負(fù)荷運行中渣塊冷卻脫落所致。檢修啟動之后負(fù)荷率較高，特別是4月10日至14日，日均負(fù)荷達(dá)到80%以上，最低負(fù)荷也大于600MW。而4月16日當(dāng)日機(jī)組負(fù)荷長時間維持400MW，該負(fù)荷為并網(wǎng)以來最低、維持時間最長，對爐內(nèi)溫度沖擊最大，大量以往在降負(fù)荷過程中未掉落的渣塊集中脫落。

4月30日及5月2日兩次鍋爐塌焦，其原因略有差異。以往為控制受熱面結(jié)渣程度，加倉方式上，利用結(jié)渣特性較好的大同煤與神木煤按比例摻燒。但自4月27日起，#1/2機(jī)組全部燃用神木煤，該煤種屬易結(jié)渣煤種，期間爐內(nèi)結(jié)渣速度及結(jié)渣量較以往大幅提高，受熱面整體污濁程度有所增加，期間再熱汽溫度、再熱汽減溫水量及爐膛出口煙溫來看也證明了這一點，兩次爐內(nèi)塌焦的原因在于：

（1）由于神木煤灰熔點較低，以往采用混燒大同煤的方法來控制鍋爐結(jié)渣程度。此次全部燃用灰熔點較低的神木煤，無論從受熱面結(jié)渣的速度還是結(jié)渣量來看，都有遠(yuǎn)大于以往水平。

（2）吹灰操作在解決鍋爐受熱面大面積結(jié)渣與再熱汽溫維持較高水準(zhǔn)之間存在一定矛盾，其對吹灰程度的把握具有相當(dāng)大的難度。在煤種多變的情況下，必然相應(yīng)調(diào)整吹灰頻率。由于對吹灰程度的把握有一認(rèn)識過程，且運行人員對吹灰依據(jù)認(rèn)識程度不同，各班在吹灰量的把握上存在差異，使得運行期間機(jī)組再熱汽溫及鍋爐結(jié)渣情況出現(xiàn)一定波動。

（3）由于低負(fù)荷階段吹灰條件不滿足，吹灰時間及吹灰機(jī)會大大減少，進(jìn)一步加劇了受熱面結(jié)渣情況。

4 預(yù)防大面積塌焦的方法

由于鍋爐受熱面的結(jié)渣及塌焦具有連續(xù)性和必然性，運行人員所需做的是利用加倉方式及吹灰操作，控制結(jié)渣程度范圍并避免渣塊集中脫落，將鍋爐塌焦對爐內(nèi)穩(wěn)燃的影響降到最低。

圖1

5月計劃負(fù)荷率僅為53%，從負(fù)荷趨勢上看，我廠機(jī)組近期將維持連續(xù)低負(fù)荷運行狀態(tài)了，為確保運行安全，防止因塌焦引起的爐內(nèi)擾動，主要有以下幾點：

（1）低負(fù)荷期間，磨煤機(jī)運行方式為D、E、F三磨運行，確保低負(fù)荷時大同煤摻燒比例2：1，大同煤調(diào)整加倉到D倉，以延緩結(jié)渣速度。

（2）通過對班組的培訓(xùn)，進(jìn)一步提高當(dāng)班人員對吹灰判據(jù)（主再汽溫、主再減溫水量、主再汽受熱面屏間偏差、水冷壁溫度偏差等）的認(rèn)識，預(yù)判因煤種變化可能對汽溫、結(jié)渣等方面產(chǎn)生的影響，縮短對新煤種的適應(yīng)時間。

（3）盡可能避免機(jī)組負(fù)荷長時間低于450MW，若機(jī)組長期維持低負(fù)荷運行，應(yīng)向市調(diào)申請吹灰負(fù)荷。

（4）隨著近期煤種的日益多變，在吹灰量的把握上需要一個不斷認(rèn)識調(diào)整的過程，在調(diào)整期間再熱汽溫可能出現(xiàn)一定程度的波動。

（5）加倉煤種平均揮發(fā)份盡量大于25%。

（6）低負(fù)荷期間，減少不必要操作，加減負(fù)荷速率放緩。

（7）磨煤機(jī)風(fēng)量控制在100～110t/h之間，磨后溫度盡量靠上限運行。

（8）若爐膛負(fù)壓大幅晃動，立即投油穩(wěn)燃。

（9）監(jiān)視磨煤機(jī)差壓，若差壓大于6kPa，調(diào)整煤量分配，降低該磨入磨煤量。一旦發(fā)生堵煤或磨煤機(jī)跳閘，立即投油穩(wěn)燃。

（10）吹灰時按原有吹灰措施執(zhí)行，根據(jù)主再汽溫、主再汽減溫水及主再汽受熱面屏間偏差決定吹灰區(qū)域及吹灰頻率，確保再汽溫穩(wěn)定。

5 結(jié)束語

鍋爐結(jié)焦、塌焦是一個連續(xù)發(fā)生的過程，其結(jié)焦速度的快慢與燃煤灰熔點高低及爐內(nèi)燃燒強(qiáng)度相關(guān)。機(jī)組負(fù)荷的波動對爐膛產(chǎn)生的溫度變化是爐內(nèi)焦塊掉落的主要因素，加之輔助于吹灰系統(tǒng)的投用，以防止鍋爐大面積塌焦帶來的運行風(fēng)險。在燃煤煤質(zhì)變化或長期維持某一負(fù)荷運行時，應(yīng)注意利用吹灰手段防止鍋爐大面積結(jié)焦，必要時可申請將機(jī)組負(fù)荷升降一次。