鍋爐運行調整防止鍋爐結焦優化分析

張 良

（晉控電力長治發電公司， 山西 長治 046000）

引言

鍋爐運行過程中，需要工作人員對其運行狀態加以調整。這也是鍋爐運行時最基礎的流程之一。燃燒調整的目的在于保證鍋爐運行質量，能夠根據外界工況為參考，保證各項機組運行穩定。鍋爐結焦影響鍋爐自身使用壽命，還會降低企業生產效益。鍋爐結焦現象嚴重時，會影響爐內正常燃燒，甚至導致鍋爐停運。基于鍋爐結焦影響因素加以探究，科學總結結焦現象。在當前的處理技術上進行調整，提高處理質量，保證鍋爐結焦現象減少，實現穩定運行的目的。

1 鍋爐結焦運行危害

鍋爐運行過程中，燃燒器兩側出現結焦現象。結焦現象是灰粒大量積聚后，附著于燃燒器水冷壁表面，形成粘結性的焦渣。這種焦渣在鍋爐運行時，是可以通過人工的方式清理的。但是鍋爐爐膛深處產生的結焦現象，無法深入進行處理。運行一段時間便會產生焦塊，掉落在鍋爐底部的撈渣機內，對鍋爐運行工況造成影響。結焦現象使得爐內燃燒的煙氣壓力波動，造成鍋爐熄火，影響鍋爐正常運行[1]。

2 鍋爐結焦影響因素

為了保證鍋爐正常運行，結合部分煤炭企業的生產情況對鍋爐結焦影響因素進行分析，可以發現存在多項因素，導致鍋爐結焦現象發生。

1）揮發分因素的存在，使得鍋爐燃燒過程中，內部熱量難以快速點燃煤粉，造成煤粉燃燒不夠充分，被煙氣帶入到爐膛出口處，造成煙道溫度升高，致使過熱器出現結焦現象。煤粉的成分中硫含量較高，也是造成鍋爐內結焦的部分原因。

2）煤粉細度會影響燃燒效果，細度較高更易燃，細度較粗難以點燃，還會影響煙氣溫度，造成爐膛內溫度過高，形成結焦現象。

3）燃燒器一二次風門配比情況不同，調整風門大小也會影響爐內燃燒的穩定性。風量較大，造成爐內中心切圓不穩定，導致爐內燃燒混亂；人員操作不合理，導致鍋爐斷水、少水等現象發生，也會影響鍋爐燃燒質量；入爐煤灰中含有吸熱的物質，與灰分融合對鍋爐燃燒工況造成影響，影響鍋爐正常燃燒，導致鍋爐結焦降低了生產質量[2]。

3 鍋爐結焦調整優化分析

根據鍋爐運行情況來看，鍋爐結焦后對于鍋爐運行產生較大影響。對此，通過對入爐原料、工藝操作、設備本身這三方面進行探究，合理控制燃料配比與煤粉細度，保證燃燒器一二次風的調節，使燃燒器處于良好的配風流場狀態。

3.1 鍋爐結焦狀態

3.1.1 結焦狀態成因

鍋爐爐膛噴燃器的水冷壁管出現焦塊，形成的焦塊難以去除。過熱器管管束中間的焦塊，覆蓋在表面的灰顆粒傳熱性換熱系數較低，影響過熱器管的換熱效果，并且內部可燃物含有較高的碳元素，造成燃燒后的爐膛溫度增高。高溫導致產生的灰渣無法被高溫煙氣帶走，后續的灰顆粒團粘接加劇這一現象，造成鍋爐內部結焦停爐的運行狀態。經過對比，能夠發現在多種煤質中，混煤是導致鍋爐結焦的最終因素，混煤特征如表1 所示。

表1 混合煤種特征

3.1.2 防止結焦的技術分析

減少燃燒煤質種類后，對比發現依舊存在結焦現象，但是情況稍微趨向穩定。對此，為了保證結焦現象得到處理，需要根據實際需求選擇適合的燃煤；基于風門調整時，需要根據風量大小進行觀察和調整，確保風門對結焦不產生明顯影響。調整過程中，采用了一二次風量調整、混合調整、風均滿開等方式，對于爐內結焦現象均無明顯影響。經過調整對比，熱狀態下鍋爐內部結焦現象無明顯改變，可以證明結焦現象與風門調整無直接關系；燃燒器由一二次風噴口構成，設計偏置風結構門能夠實現水平擺動的操作。燃燒器結構包含了風噴口，風速與高低位確定是影響結焦的主要原因。一二次風的二次風旋流強度較大，造成煤粉在燃燒器周圍燃燒，引發結焦現象。通過對風門調節、入爐煤等手段進行調整，發現依舊難以改變鍋爐結焦現象，并且燃燒器不受到影響，那么分析結焦與熱態運行以及鍋爐自身有因果關系，為了進一步明確結焦原因，采取實驗的方式進行檢驗，測試具體的數據，為解決結焦現象奠定基礎。

3.2 鍋爐爐內流場實驗

爐內空氣動力場檢驗方法如下，首先對風門、擋板等開關進行檢查。檢查完畢后，對鍋爐內部煙道進行吹掃處理，保證潔凈度后，維持內部壓力為-100 Pa，各層噴口風門全部打開。確保風門無卡塞現象后，對風速進行標定，并根據標定數據分析誤差。試驗原理在于通過設備反映的參數，分析鍋爐結焦的具體原因，為優化改造提供準確的數據。根據不同噴口風速調整的情況，觀察爐內空氣流動現象，能夠發現風速偏差數據反映出開度對鍋爐運行的影響，可知風門風速偏差情況，是導致結焦的一項因素。

3.3 爐膛中心切圓

知曉風門是影響鍋爐結焦的因素后，還需要對爐膛中心切圓進行研究，判定鍋爐停運時，冷態狀況下的動力場速度特性。具體方法是選擇鍋爐爐膛對應一次風水平橫截面，對位置進行測量，采用網格化原理分析各點的流速與流速值，對冷態狀態加以判斷。爐內斷面根據爐膛橫截面選擇，選用的測量值越多，結果更加準確。爐膛內部速度分布穩定，代表運行狀態良好，能夠保障各機組正常運行。確定好爐膛中心點后，對風管進行調整處理，找出中心線位置后，根據左右中心線焦點作為中心點，并下放垂直線。通過測量中心點與對角直線的距離，判定誤差是否在調整要求范圍內，調整準確后使用點焊固定。經過調整后的風門，處于調平狀態，能夠保證爐內負壓始終在-200～-50 Pa 的范圍內，找到最大風速的實際切圓，對其截面距離進行檢測，檢查是否存在刷邊現象。

根據前后左右的風速參數，爐內中心切圓基本完成。一次風速處于穩定狀態，根據實驗數據能夠發現，燃燒器噴口處風速過大，影響爐內空氣場狀態。其中一側的水冷壁風速高度不均勻，存在較大的風速差異，無法滿足鍋爐穩定運行的要求。在安裝角度誤差較小，風門經過調整無法解決沖涮偏斜問題時，需要對噴燃器進行優化，才能從本質上解決問題[3]。

3.4 優化改造措施

一次風與水冷壁之間形成富氧區域，二次風與一次風的夾角無法基于這一條件得到滿足，造成過熱器與水冷壁出現結焦現象，影響鍋爐正常運行。一二次風角度配合不佳，是導致結焦的主要原因。設計方向應明確結焦主要影響因素，對燃燒器進行改造，解決結焦問題。原本布置的一次風速存在風速偏差過高的現象，造成中心切圓明顯的擾動，對爐內空氣造成較大影響。對此，在噴口設計上進行優化處理，抵消偏置二次風對一次風的干擾，增加一次風角度與氣流，降低二次風風量，使爐內的燃燒情況適應調整需求。

由于原本的風門無重大偏差，但是二次風使用偏置配置，造成一二次風夾角強度出現問題，影響爐膛內的中心切圓。為了進一步提升數據的準確性，新增貼壁風一次風壓設計，加強對水冷壁的保護。能夠在一次風作用下降低其作用，使焦塊難以形成。鍋爐采用的四角燃燒器，在燃燒器上下層風噴口處增加額外的斜度噴口，使進口部分尺寸大于貼壁風噴口的出口尺寸，增強噴口部分的風壓，在水冷壁表面形成氣膜作用。保護爐內受熱面，防止結焦現象發生。對風管、噴口界面等流量比進行記錄和對比，推算下一次的風噴口流量，獲得具體的風量范圍，確保貼壁風尺寸符合要求。燃燒器的布置則采取從上至下的方式（高→低→上二→中二→上一→中心偏置→下一下二）。利用一次風攜帶輸送燃料，與部分氧量組合成煙氣流向，形成欠氧燃燒的工況。利用二次風提供大量氧量，降低燃燒中氮氧化物的生成。低位燃盡風口主要增加燃燒，確保燃料充分燃燒。高位燃盡風口增加氧量，確保未燃盡的燃料流過過熱器，保證處于富氧燃燒的狀態。這樣結焦現象難以形成，可以從本質上解決結焦帶來的影響。只有從燃燒器裝置本身改進，才能有效解決問題，保證爐內燃燒工況的要求。

4 結語

經過分析對比，可以發現鍋爐運行過程中，結焦現象普遍存在。為了消除這一現象對鍋爐運行帶來的影響，需要對燃燒器結構進行優化。通過查找結焦原因，對鍋爐結焦現象進行分析，并采取改進實驗，明確改進方向。通過合理設計與測試，保證改進效果。盡管當前針對于鍋爐結構進行了優化整改，但是改造過程存在一定局限性，具體的效果還需經歷長時間的檢驗，才能進一步提高優化效果，保障鍋爐運行質量。