簡要剖析爐膛結焦的原因及防止結焦的措施

何中強

四川廣安發電有限責任公司 四川 廣安 638000

前言:爐膛結焦嚴重威脅機組的安全運行,本文通過對結焦原因的分析,聯系實際,簡要分析防止結焦采取的措施

一、本廠簡介

四川廣安電廠三期600 MW 機組型式:亞臨界、自然循環、前后墻對沖燃燒方式、一次中間再熱、單爐膛、平衡通風、固態排渣、尾部雙煙道、全鋼構架的∏型汽包爐。

二、煤源的特點及分類

我國煤的分類法是采用表征煤的煤化程度的主要參數,即干燥無灰基揮發分V daf作為分類指標,將煤分為三大類:褐煤、煙煤和無煙煤。V daf≤10%的煤為無煙煤,10%＜V daf≤37%的煤為煙煤,V daf＞37%的煤為褐煤。其中褐煤燃點低,容易著火,發熱量差；煙煤:含碳量和發熱量較高,燃燒時間長,燃燒時容易結焦；無煙煤發熱量高揮發分含量少,而且揮發分釋出溫度高,焦炭沒有粘結性,燃燒時不容易結焦。

三、爐膛結焦的形成

結焦可產生于水冷壁；也可以產生于爐膛出口處的屏上；還可以堆積于爐底關斷門落渣口處,鍋爐正常運行中爐膛內火焰中心溫度高達1500-1700℃,煤粉通過燃燒器噴出后,經燃燒多處于熔化狀態,設計合理的爐膛具備冷卻能力使爐膛出口或水冷壁附近的溫度降到灰熔點以下,燃燒中心的灰粒接近水冷壁或者到達爐膛出口及爐底關斷門處已經固化,不會沾附在設備上,形成焦渣。然而,由于煤粉在燃燒中的鉀、鈉等堿金屬氧化物尚呈氣態,遇到溫度稍低的過熱器、再熱器即凝結在管壁上,形成白色薄灰層,冷凝在管壁上的堿金屬氧化物與煙氣中的三氧化硫生成硫酸鹽,然后與飛灰中的氧化鐵、氧化鋁等反應生成熔點在500-800℃的復合硫酸鹽,將會粘結飛灰,使灰層加厚從而形成焦渣。

四、影響結焦的原因

1、煤質。不同的煤質燃燒后將會產生不同種類的煤灰,煤灰性質的不同將直接影響焦渣的形成。美國把煤灰分為煙煤型灰和褐煤型灰,它是按煤灰中的/(+)的比值來區分的,當/(+)＞1的煤灰稱為煙煤型灰,/(+)＜1且(+)＞20%的煤稱為褐煤型灰。不同的煤質燃燒后將會產生不同種類的煤灰,煤灰性質的不同將直接影響焦渣的形成。美國把煤灰分為煙煤型灰和褐煤型灰,它是按煤灰中的Fe2O3/(CaO+Mg O)的比值來區分的,當Fe2O3/(CaO+Mg O)＞1 的煤灰稱為煙煤型灰,Fe2O3/(CaO+MgO)＜1且(CaO+MgO)＞20%的煤稱為褐煤型灰。

對于褐煤型灰,其結渣指數用Rt表示。

Rt=(STmax+4DTmin)/5 式中:STmax、DTmin分別為在氧化性介質和還原性介質中測得的較高軟化溫度和較低的變形溫度(℃)。

推薦的判斷指標為:Rt＞1343℃為不結渣煤；Rt=1149-1343℃為中等結渣煤；Rt＜1149℃為嚴重結渣煤。

由于影響結渣的因素不止煤質一個,所以煤種僅作為一個因素分析參考。

2、爐膛結構。爐膛的設計的特點,都會使爐膛內溫度場不均勻,使熱負荷沿爐膛高度和各側爐壁的分布不均勻,爐膛最上排燃燒器與大屏底部距離過小,衛燃帶敷設過多,都會造成爐膛溫度過高,引起爐膛結焦。

3、爐內空氣動力工況。旋流燃燒器若氣流旋轉過強,一次風速過高沖擊對面爐墻都容易引起爐膛結焦,燃燒器口結焦或者燃燒器燒損變形后,會改變出口氣流的方向,破壞正常的空氣動力結構,使燃燒高溫區結焦加劇。此外,各層燃燒器配風,粉管三次風的開度大小等均會影響爐內空氣動力工況,從而影響結焦情況。

4、其他運行工況。其他如鍋爐負荷過高,或者高壓加熱器不能正常投入均會引起燃燒率增大,爐膛出口溫度升高,產生結焦。爐膛漏風增大,一次風速過高或者煤粉過粗會使燃燒滯后,造成爐膛出口處的受熱面結焦。爐膛上部漏風還會導致燃燒器區域風量不足,出現還原性氣氛,使灰熔點降低從而加劇水冷壁結焦、落渣口焦渣堵塞的情況。

四、運行中防止結焦的措施

1、加強煤質的管理與控制

a、新煤種從采購、堆放等燃料管理環節必須進行灰熔點等相關指標的化驗,經過試燒才能上倉。

b、嚴格執行煤源的摻配摻燒工作,采用與鍋爐相匹配的煤種,是防止爐膛結焦的重要措施。

c、當煤種改變時,要進行變煤種燃燒調整試驗,應加強電廠入廠煤、入爐煤的管理及煤質分析,發現易結焦煤質時應及時通知運行人員。

2、加強設備的安裝、維護等監管工作,確保設備可靠

a、監督好鍋爐燃燒器的安裝、檢修和維護,保留必要的安裝記錄,確保安裝角度正確,避免一次風射流偏斜產生貼壁氣流。

b、燃燒器改造后的鍋爐投運前應進行冷態爐膛空氣動力場試驗,以檢查燃燒器安裝角度是否正確,確定鍋爐爐內空氣動力場符合設計要求。

c、加強氧量計、一氧化碳測量裝置、風量測量裝置及二次風門等鍋爐燃燒監視調整重要設備的管理與維護,形成定期校驗制度,以確保其指示準確,動作正確,避免在爐內形成整體或局部還原性氣氛,從而加劇爐膛結焦。

3、強化運行人員意識,提高技能

a、加強運行培訓,使運行人員了解爐膛結焦的危害,防止爐膛結焦的措施,熟悉燃燒調整手段,避免鍋爐高負荷工況下缺氧燃燒。

b、運行人員應堅持每班定期看火,從看火孔監視爐膛結焦情況,一旦發現結焦,應及時處理,對爐底關斷們處察看有無火光透出,防止爐底等部位嚴重結渣,影響鍋爐安全運行。

c、對結焦嚴重的鍋爐應采取降低負荷,增加氧量,加強吹灰,以改變結焦情況,期間加強對鍋爐各部受熱面壁溫、汽溫、減溫水量、煙溫監視,發現參數異常增大,應考慮加除焦劑,仍然無效時,立即停爐處理。

d、低氮燃燒器改造后的鍋爐必須嚴格按試驗廠家或調試要求配風,爐膛氧量維持在規定范圍,避免缺氧燃燒

e、根據鍋爐負荷及煤種和結焦情況,優化吹灰方式,鍋爐吹灰器系統應正常投入運行,吹灰壓力在規定范圍,吹灰前應充分疏水暖管,保證吹灰蒸汽的過熱度。