鍋爐結焦原因分析

秦慶平 邰學菊

（通標標準技術服務有限公司青島分公司 266101）

鍋爐結焦原因分析

秦慶平 邰學菊

（通標標準技術服務有限公司青島分公司 266101）

1 鍋爐設備情況

國電第一熱電廠鍋爐為川鍋生產的CG-220/9.81-M9型高溫、高壓，自然循環(huán)，固態(tài)排渣煤粉爐，采用角置煤粉燃燒器，正四角切圓布置，每組燃燒器由三個二次風噴嘴，兩個一次風噴嘴，一次風假想切圓直徑準400mm，二次風假想切圓直徑準800mm，爐膛斷面尺寸7570mm×7570mm，在爐膛出口水平煙道布置有二級過熱器，尾部豎直布置有二級省煤器和預熱器。

2 鍋爐結焦過程

結焦是鍋爐運行中比較普遍的問題，一般情況下，隨著煙氣一起運動的灰渣顆粒，由于爐膛水冷壁受熱面的吸熱而同煙氣一起被冷卻，如果液態(tài)的渣粒在接近水冷壁或爐墻前，已經因為溫度降低而凝固，當附著在受熱面管壁上時，將形成一層疏松的灰層，運行中通過吹灰很容易除掉。當爐膛內溫度較高時，一部分灰顆粒已經達到熔融或半熔融狀態(tài)，若這部分灰顆粒在達到受熱面前未得到足夠冷卻達到凝固狀態(tài)，具有較高的粘結能力，就容易粘附在受煙氣沖刷受熱面或爐墻上，甚至達到熔化狀態(tài)，粘附熔融或半熔融狀態(tài)的灰顆粒和未燃盡的焦炭使結焦不斷發(fā)展。在燃燒過程中，煤粉顆粒中所含的易熔或易氣化的物質迅速揮發(fā)，成氣態(tài)進入煙氣中，當溫度降低時凝結，或者粘附在煙氣沖刷的受熱面或爐墻上。或者凝結在飛灰顆粒表面，成為熔融的堿化物膜，然后粘附在受熱面上形成初始結焦層，成為結焦發(fā)展的條件。

3 影響結焦因素

3.1 煤質特性

在影響結焦的因素中，煤質特性起這主要的作用。煤粉在燃燒時，其灰份熔融特性用變形溫度t1，軟化溫度t2和熔化溫度t3來表示，軟化溫度t2的高低是評價煤灰是否容易結焦的主要指標。飛灰的成分決定著其熔點，當煤粉中堿性氧化物含量大時，灰熔點低，容易結焦；當煤粉中氧化硅，氧化鋁含量大時，灰熔點高，就不容易結焦。

3.2 鋼球質量不合格

因為鋼球質量不合格，使得大量鐵屑混入煤粉中，從而增加了煤粉中的堿性氧化物含量，堿金屬氧化物是組成低熔點共熔體的重要成分。

3.3 爐膛內溫度

燃燒器區(qū)域的溫度越高，飛灰就越容易達到軟化狀態(tài)或熔融狀態(tài)，產生結焦的可能性就越大，另外煤粉中易揮發(fā)的物質氣化也越強烈，也為結焦創(chuàng)造了條件。我廠鍋爐火咀，兩個一次風之間僅隔一個中排二次風，而且中排二次風在運行中開度很小，這就使得燃燒器區(qū)域壁面熱負荷增高，在燃燒低熔點煤粉的時候就很容易結焦。

3.4 風煤配比不當

運行中操作不當，燃燒調整不合理，一、二次風混合不好，氧量表計不準確等都可能造成氧氣供應不足，使爐膛內部局部處于還原性氣氛，使灰中熔點較高的氧化鐵還原成氧化亞鐵，氧化亞鐵易與其他氧化物，如氧化鈣或氧化鎂生成低熔點的共晶體，使灰粒熔點大大降低。在燃燒揮發(fā)份大的煤質時，需要消耗大量的氧氣，如果二次風混入較晚，使燃燒缺氧，生成還原氣氛，容易產生結焦。

3.5 空氣動力場特性影響

由于火咀安裝角度不正及配風的不合理，導致爐內空氣動力工況不良而造成燃燒切圓過大火燃燒中心偏離，使高溫煙氣沖刷水冷壁面，熔渣在未凝固前接觸壁面而結焦。

切向燃燒必然造成氣流的偏離，氣流在適當程度上的偏離是組織切向燃燒所需要的，氣流旋轉直徑增大，使上鄰角過來的火焰更靠近射流根部，對著火有利，對混合也有利。實際切圓直徑總是大于假想切圓直徑，切圓直徑越大，一次風射流受上游鄰角橫掃過來的慣性力發(fā)生偏轉越大，越容易發(fā)生貼邊結焦。

我廠目前使用的風粉監(jiān)測系統(tǒng)，煤粉濃度是由一次風溫在混合前后的溫差通過計算而得出下粉量，一、二次風擋板開度與實際開度也有誤差，再加上實際管道走向和噴嘴安裝的誤差最后多個誤差相疊加，使得運行人員很難根據表盤監(jiān)視維持每組燃燒器的均衡出力。

3.6 煤粉濃度與細度的影響

濃度高的煤粉，增加燃燒器出口處熱負荷，如果靠近爐墻，就會在爐墻附近形成還原性氣氛，易引起在爐墻上結焦；粗煤粒從燃燒器出來后，容易脫離主流，導致燃燒的粉粒和灰粒撞擊水冷壁管，形成結焦。煤粉細度對燃燒有很大影響，煤粉細，使著火點提前，易在噴口處結焦；煤粉粗，著火推遲，火焰中心上移，爐膛出口溫度提高，易在爐膛出口處結焦。

4 防止結焦的措施

結焦的因素很復雜，防止結焦的最基本原則是消除產生結焦的基本條件。如果爐膛內的高溫煙氣不沖刷水冷壁，或者當氣流接觸管子前，熔融的灰粒已冷卻呈凝固態(tài)或無粘結性，在水冷壁附近創(chuàng)造氧性氣氛以提高灰熔點溫度，結焦便不會產生，因此防止爐膛中下部結焦，主要改善空氣動力條件入手，防止爐膛上部結焦主要靠降低煙氣溫度。

（1）燃料上煤盡量保證穩(wěn)定的煤質，當煤質發(fā)生變化，應加強配煤，使煤質達到鍋爐設計允許變化范圍內。司爐應根據煤質的化驗分析報告調整燃燒。

（2）司爐人員認真操作，加強運行監(jiān)視與調整，使四角噴燃負荷均勻，火焰充滿度好，避免火焰中心偏移，氣粉貼墻；運行中保持合適的氧量，特別是當燃料或負荷發(fā)生變化時，避免鍋爐因缺氧而結焦，鑒于我廠鍋爐氧量測量裝置安裝在豎直煙道，系統(tǒng)負壓較大，漏風較大，測量結果與實際氧量誤差大，建議在負壓較小的水平煙道加裝氧量測點，提高煙氣含氧量的測量準確度，加裝一氧化碳和飛灰含碳量微波測量在線監(jiān)測裝置，進行鍋爐最佳的燃燒調整，減少結焦。

（3）通過對粗粉分離器及制粉系統(tǒng)的調整，保證合適的煤分細度，同時選用優(yōu)質鋼球，減少煤粉含鐵量。

（4）在燃燒揮發(fā)份高、熱量高的煤粉時，應提高一次風速，推進著火點，減少煙氣回流降低噴口附近的熱負荷，減少結焦。

（5）鍋爐受熱面應定期吹灰，防止受熱面積灰后影響傳熱，運行人員發(fā)現結焦及時清除，防止繼續(xù)惡化。

通過燃燒監(jiān)視，鍋爐的熱負荷，燃燒工況，氧量等數據通過儀表可以監(jiān)測到，發(fā)現有不良情況，及時調整，有結焦及時清除，是防止結焦的有效手段。

TM621.2

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1004-7344（2016）08-0241-01

2016-2-20