火力發(fā)電廠煤粉鍋爐結(jié)渣的危害、原因分析與對策

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1 鍋爐結(jié)渣的危害

(1)引起過熱汽溫升高、甚至造成管道爆破。鍋爐結(jié)渣后,爐膛部分吸熱減少,造成經(jīng)過過熱器的煙溫升高,由于鍋爐過熱器管材允許承受的最高溫度往往比正常值僅有幾十度的裕量,加上隨著溫度升高、管材的強(qiáng)度快速下降,往往造成過熱管道加速老化、提前爆破。如果是汽包鍋爐,水冷壁局部結(jié)渣,往往造成管子受熱不均,嚴(yán)重時會導(dǎo)致水冷壁管路中水循環(huán)破壞,短期過熱管道爆破。

(2)可能發(fā)生掉渣滅火、造成受熱面或人身傷害。鍋爐結(jié)渣后,如果發(fā)現(xiàn)不及時或采取措施不力,結(jié)渣會不斷加劇,形成惡性循環(huán),當(dāng)受熱面上粘結(jié)的渣塊受到的重力大于粘結(jié)力時,自行脫落可能塌滅爐膛火焰造成鍋爐滅火。大渣塊掉落還可能砸壞爐底水冷壁管、同時造成爐內(nèi)嚴(yán)重冒正壓,導(dǎo)致火焰噴出造成火災(zāi),渣水溢出對周邊人員造成人身傷害。

(3)導(dǎo)致鍋爐出力下降,甚至被迫停爐。受熱面結(jié)渣后,鍋爐同樣熱負(fù)荷下吸熱量就會減少,導(dǎo)致鍋爐出力下降,為了保證鍋爐出力就必然要加大燃料量,造成鍋爐熱負(fù)荷增加,進(jìn)一步加劇鍋爐結(jié)渣和汽溫上升,當(dāng)汽溫調(diào)整手段不足以保證汽溫在安全范圍時,必然被迫降低鍋爐出力。陷入惡性循環(huán)后,只能被迫停爐。

(4)使排煙損失增大、降級鍋爐熱效率?；以菬岬牟涣紝?dǎo)體,灰渣粘結(jié)在受熱面上,使?fàn)t膛內(nèi)有效吸熱減少,造成排煙溫度升高,排煙熱損失增大,鍋爐熱效率降低。

2 原因分析

鍋爐結(jié)渣的機(jī)理為爐膛內(nèi)的溫度過高,灰渣在接觸到水冷壁管(或爐墻)前沒有得到有效的冷卻,軟化(熔融)狀態(tài)下的灰渣粘結(jié)性強(qiáng),就容易粘結(jié)到受熱面上形成結(jié)渣。同時灰渣沉積會使管壁變得更加粗糙,加重了灰渣粘附在管壁上的可能,導(dǎo)致整個管壁的粘結(jié)厚度不斷增加,因此不及時采取措施,灰渣沉積會不斷發(fā)展、愈演愈烈。

鍋爐結(jié)渣的原因是多方面的,本文主要從灰分的熔融特性和運(yùn)行調(diào)整的角度分析其形成原因:

2.1 灰分的熔融特性 結(jié)渣主要取決于灰分的熔融特性(一般取灰的軟化溫度代表灰的熔點),灰的熔點越高越不容易結(jié)渣,反之灰渣的熔點越低越容易結(jié)渣。影響灰的熔點的因素主要取決于灰的成分組成、存在的介質(zhì)氣氛、灰的黏度和濃度。(1)灰的組成成分中,酸性氧化物一般熔點較高,例如二氧化硅為1470℃,三氧化二鋁為2015℃。堿性氧化物一般熔點較低,例如氧化鉀、氧化鈉的熔點為700℃。也就是說,灰中酸性成分增加,熔點會提高;堿性成分增加,熔點會下降。(2)介質(zhì)氣氛對熔化特性的影響。同一煤種,半還原氣氛中灰分的熔點一般比氧化氣氛下約低30-300℃。(3)灰的黏度越高,越容易結(jié)渣?；覞舛纫矔绊懟业娜埸c,灰濃度越高,一些高熔點的氧化鈣、氧化鎂在高溫作用下,更容易與其他氧化物結(jié)合,生成低熔點共晶體,降低灰的熔點。

2.2 運(yùn)行調(diào)整方面

(1)火焰刷墻。采用四角切圓燃燒的鍋爐,火焰切圓超過預(yù)定情況,就會使煤粉氣流發(fā)生偏斜,或者采用旋流式燃燒器的鍋爐,由于氣流旋流強(qiáng)度過大,也會導(dǎo)致火焰刷墻,處于熔融狀態(tài)的灰渣來不及冷卻就碰到水冷壁管,導(dǎo)致火焰刷墻部位大量結(jié)渣。

(2)爐膛熱負(fù)荷過大。運(yùn)行中配風(fēng)不當(dāng),造成爐膛火焰過于集中,爐膛局部熱負(fù)荷過大,周邊部位就容易結(jié)渣。另外由于其他原因,鍋爐本身超負(fù)荷運(yùn)行也是導(dǎo)致爐膛熱負(fù)荷過大,引起鍋爐結(jié)渣的重要原因。

(3)火焰中心過高。運(yùn)行中配風(fēng)不當(dāng),如果下層風(fēng)量較大、上層風(fēng)量較小,容易造成火焰中心過高,造成爐膛上部冷卻條件較差的部位,由于熱負(fù)荷過大引起結(jié)渣。

(4)爐內(nèi)還原性氣氛增加。過量空氣系數(shù)過小加之風(fēng)粉混合不好,使?fàn)t內(nèi)還原性氣氛增加,導(dǎo)致灰熔點降低,這時爐膛出口煙氣溫度可能并不高,仍然可能出現(xiàn)較為嚴(yán)重的結(jié)渣現(xiàn)象。

2.3 其他方面 燃燒器制造質(zhì)量不高、安裝不正、風(fēng)筒磨損后沒有及時修復(fù),風(fēng)門擋板卡澀調(diào)整不動都可能造成流場破壞、氣流偏斜,導(dǎo)致噴燃器區(qū)域結(jié)渣。同時吹灰器故障不能投用、或運(yùn)行人員不及時吹灰,導(dǎo)致受熱面積灰不能及時清除,也會加劇該區(qū)域受熱面結(jié)渣。

3 鍋爐結(jié)渣的解決對策

(1)由于燃燒器的質(zhì)量會對結(jié)渣情況產(chǎn)生直接的影響,所以保證燃燒器的設(shè)計、制造和安裝質(zhì)量,并在停爐期間及時檢查修復(fù),控制并保證燃燒器的性能,對預(yù)防鍋爐結(jié)渣非常重要。只有保障煤粉燃燒的穩(wěn)定性才能夠同步提高燃煤鍋爐的效率,同時能夠有效的改善爐內(nèi)結(jié)渣的情況。

(2)重視運(yùn)行觀察和調(diào)整,只有合適的風(fēng)量供給才能夠使著火點位置正常,使?fàn)t內(nèi)火焰中心位置適合,保證爐內(nèi)火焰能夠穩(wěn)定的燃燒,呈現(xiàn)出金黃色的火焰,使火焰的中心保持在燃燒室中部,從而可以有效的避免出現(xiàn)火焰刷墻的情況發(fā)生。

(3)對鍋爐系統(tǒng)進(jìn)行經(jīng)常性的檢查,對鍋爐設(shè)備中漏風(fēng)的情況進(jìn)行及時的處理,重點是空預(yù)器的漏風(fēng)率,防止大量漏風(fēng)導(dǎo)致進(jìn)入爐膛助燃的風(fēng)量不足,進(jìn)而影響鍋爐的燃燒,還應(yīng)該保證合適的空氣過剩量,防止出現(xiàn)缺氧燃燒的情況。

(4)使用不同的煤種會對熱值產(chǎn)生直接的影響,所以電廠鍋爐應(yīng)該盡量采用設(shè)計煤種,不能保證的情況下,對不同煤種進(jìn)行分類后進(jìn)行摻配摻燒,兼顧入爐熱值和灰渣的結(jié)渣性能,從而既能保證煤粉在鍋爐中充分燃燒,又要盡量避免出現(xiàn)結(jié)渣的情況。煤種跟熱值的相對穩(wěn)定能夠保證鍋爐燃燒過程的適合性,當(dāng)采購的煤種出現(xiàn)變化時不應(yīng)該直接進(jìn)行使用,需要先進(jìn)行化學(xué)測驗,制定合理的摻配摻燒方案后才可以使用,并在運(yùn)行中及時修正。

(5)使用煤種變化較大時,要及時進(jìn)行燃燒方式調(diào)整,并調(diào)整吹灰頻率,及時清除受熱面積灰。鍋爐運(yùn)行當(dāng)中,當(dāng)發(fā)現(xiàn)較為嚴(yán)重的結(jié)渣情況時,可以適當(dāng)增加吹灰頻次、及時調(diào)整摻配摻燒方案、必要時可以申請進(jìn)行負(fù)荷快速升降進(jìn)行除渣。因為鍋爐結(jié)渣是一個不斷加劇的惡性循環(huán),因此提前預(yù)防、盡早發(fā)現(xiàn)、及時處理是預(yù)防鍋爐結(jié)渣并進(jìn)一步加劇的根本措施。

總結(jié)

綜上所述,火力發(fā)電廠要想有效控制鍋爐結(jié)渣問題,就需要通過燃料控制、運(yùn)行調(diào)整、檢修質(zhì)量等多方面采取措施,從而保障鍋爐機(jī)組能夠安全穩(wěn)定長周期運(yùn)行。