鍋爐結(jié)焦原因與治理分析

(大唐石門發(fā)電有限責(zé)任公司 湖南 常德 415300)

一、引言

鍋爐是火力發(fā)電企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中常采用的一項(xiàng)設(shè)備，能夠起到良好的生產(chǎn)效果。但鍋爐在運(yùn)行過(guò)程中易出現(xiàn)爐內(nèi)結(jié)焦問題，嚴(yán)重影響著機(jī)組運(yùn)行的安全可靠性和經(jīng)濟(jì)性，故有必要針對(duì)其進(jìn)行全面細(xì)致的分析、研究，有效明確到其產(chǎn)生結(jié)焦問題的原因，針對(duì)這些原因進(jìn)行有效控制，能夠最大程度的增強(qiáng)鍋爐運(yùn)行效果。

二、鍋爐結(jié)焦問題的產(chǎn)生原因分析

(一)鍋爐爐膛出口溫度的影響。在經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)性因素的比較下，對(duì)于煤粉爐來(lái)說(shuō)，鍋爐爐膛出口溫度保持在1200-1400℃，這一溫度范圍內(nèi)所起到的燃煤效果及經(jīng)濟(jì)性為最佳。但在實(shí)際工作中，為了有效減少對(duì)流收熱面結(jié)焦問題的出現(xiàn)，鍋爐爐膛出口溫度不能設(shè)置過(guò)高，通常爐膛出口位置屏式受熱面的鍋爐，結(jié)焦性煤保持在小于1200℃的情況即可。

(二)鍋爐內(nèi)部過(guò)量空氣系數(shù)的影響。當(dāng)過(guò)量空氣系數(shù)在不斷增加時(shí)，鍋爐內(nèi)部受熱面的結(jié)焦和積灰趨勢(shì)將會(huì)逐漸減弱，這主要是因?yàn)闋t膛本身出口煙溫有所降低，相應(yīng)的爐膛壁面處煙溫也出現(xiàn)了降低情況。當(dāng)過(guò)量空氣系數(shù)較低時(shí)，易導(dǎo)致鍋爐內(nèi)部的氧量不夠充足，這種情況則會(huì)增加還原性氣氛出現(xiàn)的可能性，F(xiàn)e2O3熔點(diǎn)較高，在這樣的情況下易還原成為熔點(diǎn)較低的FeO，這樣將會(huì)大幅度降低灰熔點(diǎn)，從而造成結(jié)焦問題的出現(xiàn)。

(三)鍋爐內(nèi)部空氣和燃料的混合性不足。若空氣和燃料方面的混合效果不夠好，則在水冷壁的附近會(huì)形成還原性成分，鍋爐內(nèi)部的局部將出現(xiàn)結(jié)焦和積灰等問題。同時(shí)，若鍋爐內(nèi)部的一次風(fēng)和二次風(fēng)位置、風(fēng)量以及風(fēng)速設(shè)計(jì)缺乏合理性時(shí)，易導(dǎo)致局部區(qū)域的揮發(fā)分得不到氧量以及熾熱焦炭的情況，相應(yīng)的也會(huì)形成一些還原性成分。

三、鍋爐結(jié)焦的綜合治理

(一)適當(dāng)極大過(guò)量空氣系數(shù)。①有效控制好鍋爐內(nèi)部的燃燒中心，區(qū)人保燃燒中心的溫度能夠達(dá)到1400-1600℃范圍內(nèi)；②將燃燒中心設(shè)置在較為適中的位置，減少火焰出現(xiàn)偏斜和貼邊的問題；③控制好鍋爐內(nèi)旋轉(zhuǎn)氣流的情況，將其沖擊到燃燒器射流的情況進(jìn)行合理控制，使得旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度處在較為合理的狀態(tài)。

(二)提升四角煤粉濃度。需要針對(duì)四角煤粉濃度和各個(gè)燃燒器配風(fēng)情況進(jìn)行有效比對(duì)，使其保持著良好的均勻性效果，有效調(diào)平四角風(fēng)量，減少一些缺角情況的發(fā)生。

(三)保持合適的煤粉細(xì)度。需要有效控制煤粉本身的細(xì)度，使其能夠更加有效適用于現(xiàn)階段的鍋爐運(yùn)行狀況，鍋爐在采用煤粉當(dāng)作燃燒原料時(shí)，可以針對(duì)各種細(xì)度的煤粉進(jìn)行試驗(yàn)，尋找到最為合適的煤粉。

(四)實(shí)時(shí)監(jiān)控鍋爐的運(yùn)行狀態(tài)。針對(duì)于鍋爐運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行全方位的監(jiān)視，及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中存在的不合理問題，比如說(shuō)氧量不足、火焰燃燒情況不合理以及燃料和負(fù)荷出現(xiàn)異常變化等，出現(xiàn)上述情況應(yīng)及時(shí)通知管理人員，有效應(yīng)對(duì)、處理和調(diào)整鍋爐的運(yùn)行問題，積極開展鍋爐最佳的燃燒調(diào)整，以對(duì)結(jié)焦問題進(jìn)行有效控制。

四、實(shí)例分析

(一)鍋爐實(shí)際。某電廠8號(hào)鍋爐的結(jié)焦現(xiàn)象非常嚴(yán)重。2015-2016年期間，8號(hào)爐掉焦50次，約為其他機(jī)組的10倍；2017年，該廠，摻燒中等偏強(qiáng)結(jié)焦煤種，8號(hào)爐結(jié)焦明顯嚴(yán)重。

(二)結(jié)焦原因分析

1.結(jié)焦特點(diǎn)：①大部分結(jié)焦僅限于燃燒器區(qū)及上方，當(dāng)屏底結(jié)焦時(shí)，燃燒區(qū)結(jié)焦已經(jīng)非常嚴(yán)重；②燃燒器區(qū)結(jié)焦不均勻，有的角結(jié)焦非常嚴(yán)重，有的角卻無(wú)一點(diǎn)結(jié)焦現(xiàn)象；③正常煤種的底渣呈自色沙粒狀;屏結(jié)焦呈黃色，結(jié)構(gòu)比較疏松，用手可以捏碎。

2.空氣動(dòng)力場(chǎng)的影響：對(duì)于四角切圓燃燒的鍋爐來(lái)說(shuō)，保證良好空氣動(dòng)力場(chǎng)的核心要求是四角火焰均勻，切圓位于爐膛中心。該要求包含三個(gè)方面的內(nèi)容：①各個(gè)燃燒器等設(shè)備的安裝位置精度問題，需要各燃燒器角度、高度完全正確;②燃燒設(shè)備的動(dòng)作精度問題，包括燃燒器上下擺角一致、二次風(fēng)門特性及其開度內(nèi)外完全一致;③運(yùn)行調(diào)整方面：包括一次風(fēng)四角風(fēng)速偏差在5%以內(nèi)，各燃燒器所攜帶煤粉濃度一致，細(xì)度一致、二次風(fēng)速基本無(wú)偏差等。

2016年小修期間，對(duì)二次風(fēng)系統(tǒng)、燃燒器擺角開度的反饋與實(shí)際對(duì)應(yīng)位置進(jìn)行全面檢查與傳動(dòng)，修復(fù)了所有二次風(fēng)門與擺角小對(duì)應(yīng)的問題。在運(yùn)行調(diào)整上，也采取了根據(jù)負(fù)荷的變化，加大周界風(fēng)量與運(yùn)行氧量的方法，以保證一次風(fēng)火焰有足夠的剛度與充分的氧化性氣氛，如表1所示。

表1 運(yùn)行調(diào)整控制參數(shù)

通過(guò)大量的外部調(diào)整工作，可以確定空氣動(dòng)力場(chǎng)不佳是由燃燒器本身的安裝精度不合理造成的。

(三)綜合治理。2017年小修期間，對(duì)8號(hào)爐的燃燒器進(jìn)行了測(cè)量與調(diào)整工作，調(diào)整方法如下：

1.角度調(diào)節(jié)：①將6臺(tái)磨一次風(fēng)管道在進(jìn)入燃燒器前的一小段白管段割開，再取燃燒器根部中心點(diǎn)為定位點(diǎn)；②將四角最上層燃燒器根部定位點(diǎn)對(duì)角間相互拉對(duì)角線，保證其與爐膛中心線交叉重合于爐膛中心，可以保證燃燒器根部定位點(diǎn)的正確性。依據(jù)設(shè)計(jì)資料，以中心點(diǎn)為圓心，畫出假想切圓，從燃燒器根部定位點(diǎn)引出到假想切圓的假想切線；③根據(jù)燃燒器中心線與假想切線水平調(diào)整燃燒器安裝角度，使燃燒器射流方向線與假想切線重合；④使用重錘把爐膛豎自中心線向下延伸，調(diào)整下一層燃燒器。

2.高度差測(cè)量：在燃燒器水平調(diào)整完成后進(jìn)行高度差測(cè)量，方法為：將一根透明塑料管裝滿水，中間留一個(gè)氣泡，以A角燃燒器為基準(zhǔn)，接到另外三個(gè)角，使氣泡維持在管子中間，測(cè)量另外三個(gè)角與其它燃燒器的高度差。

8號(hào)爐從治理前燃用什么煤種都結(jié)焦，變?yōu)榭梢匀紵?00%煤都不結(jié)焦，與其他鍋爐具有基本相同的抗結(jié)焦能力。

五、結(jié)語(yǔ)

針對(duì)鍋爐結(jié)焦的情況，需要全面分析鍋爐結(jié)焦的產(chǎn)生原因，并以此為根據(jù)，積極采用切實(shí)有效的方式和手段緩解鍋爐結(jié)焦問題的出現(xiàn)，常見的方式手段包括適當(dāng)加大過(guò)量空氣系數(shù)、提升四角煤粉濃度等，能夠起到良好效果。

【參考文獻(xiàn)】

[1]鄒顯宏，羅慶，陳光元，等.3臺(tái)300MW機(jī)組鍋爐結(jié)焦原因分析及治理[J].熱力發(fā)電，2012，41(9)：120+126-127.

[2]黨林貴，陳國(guó)喜，王春玉，等.前后墻對(duì)沖旋流燃燒鍋爐爐膛結(jié)焦試驗(yàn)研究和改造實(shí)踐[J].動(dòng)力工程學(xué)報(bào)，2015，35(10)：781-785.

[3]李明強(qiáng)，杜梅芳，烏曉江，等.鍋爐結(jié)焦初始沉積層微觀沉積機(jī)理研究[J].燃料化學(xué)學(xué)報(bào)，2013，41(2)：157-162.