防止“W”型鍋爐結(jié)焦措施

劉永君

(中煤華晉集團晉城熱電有限公司 山西 晉城 048000)

引言

某公司一期工程建設(shè)2×300MW燃煤汽輪發(fā)電機組，機組采用B&WB-1065/17.5-M型鍋爐，由北京巴布科克·威爾科克斯有限公司生產(chǎn)。由于“W”型鍋爐設(shè)計煤種為無煙煤，各公司為提質(zhì)增效，降低運行成本，一般進行低熱值煤和高硫煤等燃煤摻燒，導(dǎo)致實際燃燒煤種與設(shè)計煤種偏差大，加上來煤種類繁多，極易導(dǎo)致鍋爐結(jié)焦。機組于2015年進行了低氮燃燒器改造，改造后存在鍋爐結(jié)焦、飛灰含碳量偏高的問題。維持鍋爐受熱面清潔、防止鍋爐結(jié)焦是鍋爐運行調(diào)整的一項重要任務(wù)。本文運用燃煤結(jié)渣機理的有關(guān)理論結(jié)合本廠鍋爐運行經(jīng)驗對如何防止鍋爐受熱面結(jié)焦的技術(shù)措施做一些探討。

一、鍋爐形成結(jié)焦基本原理

(一)燃煤的煤灰特性分析

本鍋爐設(shè)計煤種及校核煤種均為山西晉城無煙煤礦業(yè)集團有限責(zé)任公司的成莊煤礦、澤州縣的晉普山煤礦、岳南煤礦、合資的王坡煤礦、蘭花大陽煤礦的無煙煤。

灰熔點如下：變形溫度(DT)1370℃，軟化溫度(ST)1420℃，熔融溫度(FT)1500℃。

(二)鍋爐結(jié)焦的機理

1.煤粉在爐膛燃燒過程中產(chǎn)生顆粒不同的飛灰;

2.高溫區(qū)域熔融態(tài)的飛灰向水冷壁面的輸運過程;

3.飛灰附著在受熱面上冷卻形成結(jié)焦以及焦子的長大過程。

其中，灰顆粒向水冷壁面輸運是結(jié)焦的重要環(huán)節(jié)。灰顆粒的輸運機理主要有三類:第一類為揮發(fā)性灰的氣相擴散;第二類為熱遷移;第三類為慣性遷移。對于尺寸小于1μm顆粒和氣相灰分,擴散是重要的輸運機理;對于小于10μm的顆粒飛灰粒子從高溫區(qū)向低溫區(qū)熱遷移運動是重要的輸運機理。研究表明熱遷移是造成灰分沉積的重要因素之一;對于大于10μm的灰粒，慣性力是造成灰粒向水冷壁面輸運的重要因素。當含灰氣流轉(zhuǎn)向時，具有較大慣性動量的灰粒離開氣流而撞擊到水冷壁面。灰粒撞擊水冷壁面的概率取決于灰粒的慣性動量、灰粒所受阻力、灰粒在氣流中的位置以及氣流速度。在典型的煤粉鍋爐中，氣流速為10m/s～25m/s時，直徑為5μm～10μm灰粒就有脫離氣流沖擊水冷壁面的可能性。

根據(jù)結(jié)焦、積灰的原理，要控制鍋爐的結(jié)渣，就要避免煤灰粒子向水冷壁慣性撞擊:電站鍋爐爐內(nèi)中心溫度約為1500℃～1700℃，煤粒燃燒時其本身溫度要比爐內(nèi)溫度高200℃～300℃，因而煤灰在爐膛中心幾乎全部為液態(tài)。在液態(tài)灰顆粒受慣性作用而向水冷壁運動過程中，由于灰顆粒運動速度快，受到的冷卻效果差，熔融的灰顆粒很容易粘附，使焦子迅速積聚長大。因此，慣性撞擊灰粒在撞擊水冷壁時的狀態(tài)對焦子的積聚、長大具有重要影響。

二、結(jié)焦原因分析

1.設(shè)計煤種和實際燃燒的煤種偏差大是鍋爐結(jié)焦的原因之一。灰的熔融特性是判斷煤粉在爐膛燃燒過程中是否發(fā)生結(jié)焦的依據(jù)。煤種不同，煤的熔性溫度不同，煤的粘度也不同。如灰熔點溫度低于設(shè)計值，粘度大于設(shè)計值，當負荷升高爐膛溫度隨即升高，灰粒很容易達到軟化狀態(tài)而引發(fā)受熱面結(jié)焦。

2.爐內(nèi)局部出現(xiàn)還原性氣體ch4、co、h2等氣體，同時局部煙氣的氧含量較低時，使灰的熔點溫度降低時，結(jié)焦的概率增加。

3.爐膛燃燒區(qū)域熱負荷不平均，燃料量在某個區(qū)域偏高，局部溫度高，未完全燃燒的煤粉顆粒粘結(jié)在水冷壁的衛(wèi)燃帶上面，積聚造成結(jié)焦。

4.爐內(nèi)空氣動力場氣流組織不合理，兩側(cè)風(fēng)量不一致或煙風(fēng)道阻力不一致，導(dǎo)致造成火焰偏斜，造成兩側(cè)墻結(jié)焦。

5.過量空氣系數(shù)偏小。當爐內(nèi)局部區(qū)域氧量偏小且煤粉與煙氣混合不均勻時，可能產(chǎn)生還原性氣氛，而煤粉在還原性氣氛不能充分氧化，灰分中的fe2o3被還原成feo，feo與sio2等形成共晶體，其熔點溫度就會降低，有時會使熔點下降150～200℃，造成結(jié)焦幾率增加。

6.煤粉細度變粗，因煤粉顆粒較粗，燃燒時間增長，沒有完全燃燒的煤粉顆粒在受熱面上繼續(xù)燃燒，造成結(jié)焦。

7.干排渣設(shè)備故障，無法及時進行排渣，處理缺陷期間導(dǎo)致液壓關(guān)斷門上部積渣高度超過冷灰斗，爐渣和爐灰在爐內(nèi)高溫作用下融化，變?yōu)榱鹘苟掣皆谑軣崦妫瑢?dǎo)致結(jié)焦。

三、防止鍋爐結(jié)焦措施

1.降低一次風(fēng)風(fēng)速，防止一次風(fēng)氣流沖擊對側(cè)水冷壁，未完全燃燒的煤粉積聚在衛(wèi)燃帶上結(jié)焦。調(diào)整一次風(fēng)箱壓力，保持一次風(fēng)速在23—27m/s左右。摻燒劣質(zhì)煤時灰分大，在原有基礎(chǔ)上提高一次風(fēng)壓0.2—0.3kpa。

2.保持一次風(fēng)粉均勻性，根據(jù)粉管前后墻布置方式，定期對各分管進行測速，調(diào)整風(fēng)粉流速，保證爐膛熱負荷均勻。

3.根據(jù)不同工況，進行燃燒調(diào)整，控制爐膛出口氧量不低于3%，避免在爐壁附近形成還原性氣氛，導(dǎo)致灰熔點溫度降低而結(jié)焦。根據(jù)近年來燃燒調(diào)整經(jīng)驗，乏氣風(fēng)門開度保持開度60%情況下，負荷與風(fēng)門擋板關(guān)系以下表作為參考：

蒸汽量t二次風(fēng)%分級風(fēng)%燃盡風(fēng)%氧量%備注≥80085—10085—10020—303.5672—80080—10080—10020—254—3.5576—67280—10080—10010—204.5—4480—57680—10075—805—106—4.5

4.調(diào)整煤粉細度。運行中調(diào)節(jié)煤粉細度的方法主要是調(diào)整磨煤機加球量和調(diào)節(jié)粗粉分離器折向擋板。控制磨煤機電流在125A—130A，煤粉細度r90=8%左右，分離器折向擋板開度保持30%的位置。

5.加強燃煤管理，煤場存煤要按不同煤質(zhì)進行分堆存放，根據(jù)實際煤質(zhì)情況進行摻配。對灰熔點低易結(jié)焦煤種，燃灰專業(yè)提前告知運行人員，以便于運行人員做出相應(yīng)燃燒調(diào)整。

6.運行人員按規(guī)定進行鍋爐吹灰，保證受熱面清潔。加強對吹灰壓力、疏水溫度監(jiān)視，保證吹灰質(zhì)量和效果。

7.機組正常運行中，運行人員加強巡視檢查，確保0米液壓關(guān)斷門上部無積渣，8米、12.6米人孔門觀察孔透光正常，冷灰斗無積渣。每四小時檢查一次12.6米、18.2米、22.2米觀火孔無流焦，結(jié)焦無擴大趨勢，每班至少檢查一次31.6米以上觀火孔，主要檢查折焰角和屏過處無掛焦。

8.熱工保證液壓關(guān)斷門上部積焦情況的工業(yè)電視攝像頭良好使用，輔控人員應(yīng)每1小時至少翻看工業(yè)攝像頭畫面1次。

9.維護單位要保證干排渣系統(tǒng)良好運行狀態(tài)，有缺陷及時處理，對涉及到幾個專業(yè)的缺陷，當班值長應(yīng)通知維護單位主管負責(zé)人，維護單位主管負責(zé)人應(yīng)積極協(xié)調(diào)，加派精干力量，盡快處理。

10.干排渣系統(tǒng)每班至少檢查兩次，除按巡檢儀規(guī)定項目外，重點檢查液壓關(guān)斷門上部無積渣，設(shè)備運行正常，并保持渣倉料位不大于7米，防止渣倉料位滿倉導(dǎo)致干排渣系統(tǒng)跳閘，拉渣人員按規(guī)定進行拉渣，保證渣倉料位不高于4米。

11.燃灰專業(yè)每天早會匯報#1、#2爐拉灰、拉渣量，并根據(jù)耗煤量和煤質(zhì)工業(yè)分析分析灰渣量是否正常。

四、結(jié)束語

通過對鍋爐結(jié)焦過程的分析以及電廠鍋爐運行實際狀況的總結(jié)，防止鍋爐結(jié)焦主要在于：

1.根據(jù)鍋爐設(shè)計煤種，保證爐膛合理的熱負荷。

2.運行中合理組織燃燒，加強風(fēng)煤配比。

3.加強巡視檢查，發(fā)現(xiàn)結(jié)焦嚴重及時匯報，改變配煤方式。