電廠鍋爐結(jié)焦的原因及防治措施分析

徐錫貴

摘要：直流鍋爐結(jié)焦主要原因是實(shí)際燃燒煤種較大程度地偏離設(shè)計(jì)煤種，爐膛界面熱負(fù)荷較小，當(dāng)煤質(zhì)波動(dòng)時(shí)增加了爐膛出口結(jié)焦的機(jī)會(huì);燃燒含硫量大于0.8%的煤時(shí)增加了結(jié)焦的可能性;在燃燒方面，高負(fù)荷時(shí)爐膛出口含氧量偏低、燃燒器的配風(fēng)或多或少存在缺陷、鍋爐長(zhǎng)期低負(fù)荷運(yùn)行無法全面吹灰等因素都會(huì)加劇結(jié)焦;鍋爐吹灰器的布置存在不合理的地方，使結(jié)焦不能及時(shí)清除。

關(guān)鍵詞：電廠鍋爐;結(jié)焦;原因;防治措施

鍋爐由東方鍋爐（集團(tuán)）股份有限公司獨(dú)立設(shè)計(jì)，為單爐膛、超臨界、一次中間再熱、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、露天布置、全鋼構(gòu)架懸吊結(jié)構(gòu)Π型結(jié)構(gòu)，變壓運(yùn)行直流鍋爐。鍋爐燃燒系統(tǒng)采用東方鍋爐自行設(shè)計(jì)的外濃內(nèi)淡型低NOX旋流煤粉燃燒器，采用對(duì)沖式燃燒，滿足燃燒穩(wěn)定、高效、可靠、低NOX的要求。點(diǎn)火及助燃油采用0#輕柴油，鍋爐采用兩級(jí)點(diǎn)火，即高能點(diǎn)火器點(diǎn)燃輕柴油，輕柴油點(diǎn)燃煤粉。2015年9月神華國華孟津發(fā)電有限責(zé)任公司進(jìn)行#1鍋爐氣化微油點(diǎn)火技術(shù)改造工程，#1鍋爐8臺(tái)（A/C層）燃燒器氣化微油點(diǎn)火技術(shù)改造，內(nèi)容包括冷風(fēng)蒸汽加熱系統(tǒng)、鍋爐改造煤粉燃燒器及油槍及油系統(tǒng)管路閥門、配風(fēng)系統(tǒng)管路閥門、火檢及控制系統(tǒng)部分。

1、設(shè)備內(nèi)容

在大型火力發(fā)電廠中主要采用直流爐，它的主要特點(diǎn)是鍋爐給水靠給水泵的壓頭，一次通過鍋爐各受熱面產(chǎn)生蒸汽，直流鍋爐隊(duì)負(fù)荷變化比較敏感，鍋爐工作壓力變化較快，如果燃料、給水等比例失調(diào)，會(huì)影響穩(wěn)定燃燒。同時(shí)直流路以燃煤的參數(shù)臨界點(diǎn)，通過改變壓力的方式來運(yùn)行鍋爐，不僅使得鍋爐能夠處于一個(gè)良好的燃燒環(huán)境，還能夠使其受到保護(hù)。

2、對(duì)結(jié)焦中存在的問題進(jìn)行研究考察

2.1煤里所含的種類比較多，熔點(diǎn)降低，容易結(jié)焦

在對(duì)煤進(jìn)行燃燒的時(shí)候會(huì)發(fā)現(xiàn)不同性質(zhì)的煤的軟化溫度不是一樣的，經(jīng)過一系列的混合后的熔點(diǎn)也不是簡(jiǎn)單的對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)單的相加，它會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，性質(zhì)相差越多的煤它的變化程度就會(huì)越大，很難判斷。除此之外，含有馬克煤的燃煤的熔點(diǎn)會(huì)更低，這就使得出現(xiàn)結(jié)焦的現(xiàn)象更加常見。

2.2煤中含有較多的堿金屬，使得鍋爐結(jié)渣

經(jīng)過分析鍋爐的結(jié)渣問題會(huì)發(fā)現(xiàn)其主要原因就是因?yàn)槿济褐杏羞^多的堿金屬。常見的廣匯煤中就含有較多數(shù)量的Na，在受熱時(shí)Na會(huì)揮發(fā)，進(jìn)而會(huì)形成一些沉積物，時(shí)間久了就會(huì)使得鍋爐不能正常的傳熱，這樣就會(huì)出現(xiàn)結(jié)渣的現(xiàn)象。

2.3沒有足夠的吹灰器

經(jīng)過實(shí)驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)吹灰器是一個(gè)很重要的設(shè)備，它可以在一定程度內(nèi)改善鍋爐結(jié)焦的現(xiàn)象，實(shí)際上吹灰器的工作原理是在一個(gè)特定的容器內(nèi)對(duì)空氣和燃?xì)膺M(jìn)行混合，之后通過一系列的步驟使得其能夠發(fā)生爆燃，這樣就會(huì)有高溫、高壓的氣體生成，以特定的形式進(jìn)入鍋爐里，之后會(huì)對(duì)鍋爐表面的灰塵進(jìn)行清理，將其帶出爐外，因此在條件運(yùn)允許的情況下可以增加吹灰器的數(shù)量，這樣就可以在一定程度上降低出現(xiàn)結(jié)焦的現(xiàn)象。

3、對(duì)燃燒進(jìn)行合理調(diào)整

調(diào)整燃燒的進(jìn)行可以通過以下幾個(gè)方面來進(jìn)行：一是對(duì)一次風(fēng)的均勻性進(jìn)行調(diào)整，對(duì)風(fēng)管進(jìn)行一定的調(diào)整，這樣會(huì)改善風(fēng)量的均勻程度，不會(huì)出現(xiàn)很大的誤差;二是對(duì)煤粉進(jìn)行調(diào)整控制，研究表明，采用很細(xì)的煤粉可以有效地降低結(jié)焦問題的發(fā)生，調(diào)整后可以使得煤粉能夠充分的燃燒，這樣就不會(huì)有大量的沉積物;三是改變煤種的混合比例，在對(duì)煤進(jìn)行摻雜的時(shí)候一定要保證廣匯煤的質(zhì)量不超過總質(zhì)量的一半，過高成分的硫會(huì)加大出現(xiàn)結(jié)焦的可能;四就是改善鍋爐漏風(fēng)的現(xiàn)象，有些結(jié)焦比較嚴(yán)重的鍋爐，人們往往會(huì)選擇以人工的方式進(jìn)行清除，這樣會(huì)使得漏風(fēng)量加大，在處理的過程中會(huì)使得火焰集中在中心區(qū)域進(jìn)行燃燒，這樣會(huì)加大結(jié)焦現(xiàn)象的發(fā)生，相應(yīng)的部門，可以通過對(duì)鍋爐進(jìn)行改裝，減緩清理口的漏風(fēng)現(xiàn)象，這樣就可以有效地降低出現(xiàn)結(jié)焦地問題。

4、對(duì)出現(xiàn)結(jié)焦的現(xiàn)象進(jìn)行分析

4.1煤質(zhì)因素

煤質(zhì)因素是導(dǎo)致鍋爐結(jié)焦的重要原因。以孟津電廠為例，他主要以錦界煤和義馬煤為主要摻燒煤種，錦界煤發(fā)熱量一般在5000kcal/kg以上，義馬煤在4000kcal/kg～5000 kcal/kg之間，錦界煤根據(jù)燃料庫存和特殊的運(yùn)行方式會(huì)調(diào)整不同的摻燒比例，特別是近年來摻燒比例變化頻繁，鍋爐不能在某一個(gè)煤質(zhì)下保持長(zhǎng)期運(yùn)行，在一定程度上促進(jìn)了鍋爐結(jié)焦的發(fā)生。

4.2一次風(fēng)配風(fēng)不均

在鍋爐正常運(yùn)行中應(yīng)定期進(jìn)行燃燒調(diào)整試驗(yàn)，測(cè)量一次風(fēng)配風(fēng)情況是否均勻，如果實(shí)際磨煤機(jī)出口一次風(fēng)管道風(fēng)速偏差較大，同層一次風(fēng)速偏差最高達(dá)20%以上，一次風(fēng)速不均直接造成爐內(nèi)空氣動(dòng)力場(chǎng)組織混亂，從而導(dǎo)致燃燒器火焰嚴(yán)重偏斜，從而發(fā)生嚴(yán)重結(jié)焦。

4.3煤粉細(xì)度不合理

為確保鍋爐燃燒的安全性和經(jīng)濟(jì)性，應(yīng)每月對(duì)煤粉細(xì)度進(jìn)行化驗(yàn)和調(diào)整（10%≤R90≤20%）;定期對(duì)飛灰、底渣進(jìn)行取樣分析（含碳量≤3%），定期對(duì)鍋爐爐膛測(cè)溫，分析爐內(nèi)熱負(fù)荷分布情況，及時(shí)調(diào)整燃燒。如果煤粉偏細(xì)，導(dǎo)致著火提前，燃燒器區(qū)域熱負(fù)荷驟增，容易發(fā)生結(jié)焦。將煤粉細(xì)度適當(dāng)調(diào)粗后，結(jié)焦?fàn)顩r有所減輕。

4.4一次風(fēng)量偏大

鍋爐總風(fēng)量等于鍋爐兩次二次風(fēng)量和一次風(fēng)量之和，如果磨煤機(jī)入口一次風(fēng)量實(shí)際嚴(yán)重偏高，一方面影響磨煤機(jī)出口溫度，同時(shí)鍋爐為了維持鍋爐總風(fēng)量不變，則會(huì)減少二次風(fēng)量，由于一次次風(fēng)量過大，二次風(fēng)量就會(huì)相應(yīng)減少，二次風(fēng)剛性就會(huì)減弱，一、二次風(fēng)比例嚴(yán)重失衡，容易導(dǎo)致水冷壁結(jié)焦。

4.5爐底嚴(yán)重漏風(fēng)

直流爐一般配置濕式撈渣機(jī)系統(tǒng)，爐底采用兩級(jí)水封，如果水封水位控制不當(dāng)或者鍋爐掉大焦導(dǎo)致?lián)圃鼨C(jī)漏水，使得水封破壞，造成鍋爐漏風(fēng)，這樣將導(dǎo)致大量冷風(fēng)冷灰斗處進(jìn)入爐膛，鍋爐無組織漏風(fēng)增大，二次風(fēng)量減少，除了造成排煙溫度升高，同時(shí)火焰中心也將上移，上層燃燒器區(qū)域熱負(fù)荷升高，也將加劇鍋爐發(fā)生嚴(yán)重結(jié)焦。

5、解決對(duì)策

5.1鍋爐受熱面改造

通過在末級(jí)過熱器上增加受熱面管長(zhǎng)度來增加換熱面積，達(dá)到冷卻爐膛出口煙氣、防止受熱面結(jié)焦的目的。孟津電廠#1爐增加了低溫省煤器和高溫省煤器，#2爐增加了高溫省煤器，在一定程度上減緩了鍋爐結(jié)焦的發(fā)生。

5.2燃煤的摻燒

當(dāng)燃用煤的灰熔點(diǎn)比設(shè)計(jì)灰熔點(diǎn)低時(shí)，灰粒很容易達(dá)到軟化狀態(tài)而發(fā)生結(jié)渣，堵塞燃燒器噴嘴。因此要根據(jù)鍋爐的燃燒特性，制定合理的燃煤摻燒措施，并密切關(guān)注鍋爐燃燒的情況，如果鍋爐燃燒不好或鍋爐頻繁掉焦，應(yīng)及時(shí)調(diào)整上煤比例，確保鍋爐安全穩(wěn)定運(yùn)行。

5.3優(yōu)化鍋爐吹灰措施

根據(jù)鍋爐長(zhǎng)期運(yùn)行的情況，優(yōu)化吹灰器布置，合理增加吹灰器數(shù)量，每次吹灰時(shí)保證吹灰蒸汽參數(shù)和吹灰時(shí)間符合規(guī)定。積累不同煤質(zhì)摻燒比例下的鍋爐燃燒特性經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)不同摻燒比例制定特定的鍋爐吹灰措施。利用停爐時(shí)機(jī)檢查爐內(nèi)各個(gè)受熱面的結(jié)焦情況，便于對(duì)后續(xù)的吹灰進(jìn)行優(yōu)化。合理的吹灰能夠在很大程度上壁溫鍋爐結(jié)焦的發(fā)生。

6、結(jié)論

通過上文我們可以發(fā)現(xiàn)使用混煤燃燒的方法會(huì)對(duì)鍋爐帶來一定的副作用，使其不能正常運(yùn)行，會(huì)有很大可能出現(xiàn)結(jié)焦或者降低負(fù)荷能力的現(xiàn)象，如果可以采取有效的技術(shù)加以改正，控制好煤的燃燒比例，對(duì)設(shè)備進(jìn)行零件的改裝，這樣就可以在一定程度上提高鍋爐的性能，降低出現(xiàn)結(jié)焦的可能性，這樣就能幫助鍋爐的使用周期增強(qiáng)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王傳奇.超臨界直流鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)研究[J].華東電力，2017，40（10）：1855-1857.

（作者單位：神華國華孟津發(fā)電有限責(zé)任公司）