660MW超臨界鍋爐結焦的原因分析及預防措施

摘 要：針對華電新鄉發電有限公司2臺鍋爐出現的結焦情況，開展從運行調整、摻配煤種、擾動除焦等方面進行研究分析，以及針對不同情況的結焦問題采取不同應對處理措施，以期達到預防和緩解鍋爐結焦掉焦對機組安全穩定運行的影響。

關鍵詞：鍋爐;結焦;運行調整; 擾動除焦

引言：

鍋爐結焦是火力發電廠運行中比較常見的問題，結焦對鍋爐運行的安全性和經濟性帶來不利影響，結焦嚴重時會發生鍋爐掉大焦滅火事故。隨著單機組容量的不斷擴大，鍋爐掉焦滅火對電網安全的威脅也越來越大，因此研究預防鍋爐結焦掉焦對電廠的安全經濟運行意義重大，根據不同結焦情況及時采取有效應對措施可極大緩解鍋爐結焦情況。

一、設備概述

華電新鄉發電有限公司（以下簡稱新鄉公司）為DG2102/25.4-II1型鍋爐，660MW超臨界變壓運行直流鍋爐，單爐膛、一次中間再熱、平衡通風、選擇性催化還原煙氣脫硝（SCR）工藝、固態排渣、Π型布置燃煤鍋爐。制粉系統共配有6臺BBD3854型雙進雙出筒式、單電機驅動鋼球磨煤機，采用正壓直吹式，燃燒器共24個，共分三層前后墻對沖布置。設計燃用長治三元礦和鶴壁十礦的混煤。

二、鍋爐結焦的機理分析

煤粉燃燒過程中會產生大量飛灰顆粒，灰熔點有如下特征溫度：變形溫度（DT）1370℃，軟化溫度（ST）1420℃、流動溫度（FT）1500℃。熔融態的飛灰顆粒由于爐膛內空氣動力場的作用極易附著粘貼在各個受熱面上形成焦子，焦子的不斷聚集成長為大焦塊。

三、鍋爐結焦原因分析

根據新鄉公司2臺機組實際運行期間鍋爐爐渣形態、掉焦位置、鍋爐運行參數等綜合判斷爐膛結焦位置，分析結焦原因如下：

1、鍋爐實際摻配摻燒煤種與設計煤種煤質偏差大。低灰熔點的煤質燃燒后極易軟化造成受熱面結焦。

2、鍋爐設計原因，爐膛截面熱負荷高達5.48MW/㎡，在高負荷或者鍋爐結焦情況下爐內溫度偏高，達到飛灰的熔融溫度。

3、過量空氣系數偏低，導致煤粉不完全燃燒，產生還原性氣氛，造成鍋爐結焦加劇。

4、燃燒調整不當，發生火焰偏斜飛邊燃燒，沖刷水冷壁，造成水冷壁結焦。

5、煤粉細度不合理，當煤粉細度變粗后，煤粉完全燃燒時間變長，未燃盡煤粉積聚在受熱面上，造成結焦。

四、鍋爐結焦的預防措施

針對鍋爐不同結焦情況和結焦位置，不斷試驗、調整并總結出預防鍋爐結焦措施如下：

1、運行燃燒調整。根據機組負荷、鍋爐燃燒情況及入爐煤特性，嚴格控制磨煤機出力，使每臺磨在合理出力范圍，控制各燃燒器粉管的一次風速在22m/s-25m/s范圍內，防止一次風氣流沖刷對側水冷壁，保證爐膛熱負荷均勻;控制運行磨煤機風粉比在1.1～1.4范圍內，二次風箱的壓力維持在0.2～0.4kPa范圍內，三次風門開度在50%～80%之間，保證過量空氣系數，防止燃燒器出現飛邊燃燒現象;負荷允許時，盡量運行中下層磨煤機，降低火焰中心，增加煤粉在爐膛停留時間，減少屏式過熱器和高溫過熱器結焦;燃燒調整時盡量將前、后墻同層兩臺磨煤機出力和相應層二次風調整均衡，防止鍋爐燃燒發生偏斜造成鍋爐結焦。

2、摻配摻燒措施。底層磨煤機入爐煤熱值不低于4850千卡/千克，干燥無灰基揮發份不低于15%。中層磨煤機入爐煤熱值不低于4200千卡/千克，干燥無灰基揮發份不低于12%。上層磨煤機在機組高負荷時間段不摻配灰熔點低于1400℃（ST）的煤種，入爐煤熱值不低于4500千卡/千克，干燥無灰基揮發份不低于11%。機組剛啟動后和高負荷時段，及時改變摻配摻燒計劃，不摻配灰熔點低于1500℃的煤種。

3、加強吹灰管理。運行人員按規定進行爐膛吹灰，保證受熱面清潔，加強對各吹灰參數的調整和監視，提升吹灰效果。

4、保證煤粉細度。磨煤機運行中或清理分離器后檢查分離器折向擋板開度在30%位置，根據磨煤機電流及時補加鋼球，保證在最佳煤粉細度。

5、人工擾動除焦。加強對過熱度、水冷壁管壁溫度、再熱器煙氣調節擋板開度等運行參數與負荷對應關系的監視分析，同時綜合焦渣形狀判斷鍋爐有結焦現象時應及時采取擾動除焦措施，防止進入因結焦導致爐膛溫度升高，又加劇鍋爐結焦的惡性循環。新鄉公司經過不斷探索試驗，總結出一套人工擾動除焦方法：一是利用降負荷機會，快速停運一臺中層或上層磨煤機，依次吹掃停運磨煤機粉管，完畢后切回正常運行方式;二是改變燃盡風和上層停運燃燒器二次風門開度的擾動方式。將二次風箱母管壓力增加至1.3kPa，將上層停運磨煤機對應的二次風箱開至50%，10分鐘后恢復正常方式;再將單個燃燼風門開至80%后全關，再開至原開度。依次進行鍋爐前后墻燃盡風門開關擾動。三是關閉運行磨煤機的出粉管加強鍋爐燃燒擾動方式。在鍋爐燃燒穩定的情況下，將中、上層單臺磨煤機單個煤粉關斷門關閉，維持5分鐘以上后打開該單個煤粉關斷門。四是深度調峰至280MW方式擾焦，投入下層2～4支點火油槍，逐步降低一臺中層磨煤機出力直至停運，機組負荷逐步降至280MW，依次吹掃停運磨煤機粉管，同時調整給水流量，使汽水分離器出口過熱度在5～25℃左右變化，加強水冷壁壁溫擾動，促使鍋爐結焦分批掉落。采用人工除焦方法，不同類型的爐膛結焦掉焦明顯（如圖1）。

五、結語

通過對鍋爐結焦機理和實際運行期間結焦情況的深入研究分析，正確的燃燒調整，合理的爐膛配風，精準精細的摻配摻燒，及時進行人工擾動除焦，可極大預防和緩解鍋爐結焦掉焦問題。新鄉公司根據鍋爐結焦情況，及時進行原因分析，不斷優化運行調整措施，確保鍋爐燃燒安全，極大降低鍋爐掉焦滅火次數，從而保證機組長周期的安全、穩定、經濟運行。

參考文獻：

[1]董文強，超臨界鍋爐結焦原因分析及預防措施。

[2]張新才，董海思淺析電廠鍋爐結焦原因及防治措施。

作者簡介：

王建峰（1990 -），男，河南滑縣人，本科，助理工程師，從事電廠集控運行工作.