鍋爐結(jié)焦原因分析及解決措施

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摘要：分析鶴煤公司熱電廠鍋爐結(jié)焦的原因，提出解決鍋爐結(jié)焦的措施，并取得效果。 

關(guān)鍵詞：鍋爐  結(jié)焦  分析與措施  鶴煤公司熱電廠2×135wm機(jī)組分別于06年、07年相繼投產(chǎn)，自投產(chǎn)以來(lái)鍋爐過(guò)熱汽溫一直達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，影響機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，核定的額定負(fù)荷僅為114mw。經(jīng)過(guò)組織專家反復(fù)計(jì)算和論證，最終確定改造方案：①在水冷壁燃燒器區(qū)域敷設(shè)衛(wèi)燃帶，區(qū)域?yàn)槿紵鞲叨龋ㄉ先物L(fēng)至下二次風(fēng)以下1m左右），標(biāo)高12740至19800區(qū)域范圍，衛(wèi)燃帶為分塊布置，總面積約為100m2；①燃燒器所有噴口上擺12°；③增加高溫過(guò)熱器受熱面，沿?zé)煔饽媪鞣较蛟黾?排，增加受熱面積386.6m2；三個(gè)方案同時(shí)實(shí)施，改造效果很好，各項(xiàng)參數(shù)均能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。但是由于水冷壁敷設(shè)100m2衛(wèi)燃帶，鍋爐結(jié)焦問(wèn)題嚴(yán)重，甚至引發(fā)掉大焦滅火事故。僅2009年#1爐掉大焦滅火事故4起，嚴(yán)重影響到鍋爐安全運(yùn)行。  鶴煤公司熱電廠鍋爐是由東方鍋爐廠生產(chǎn)和設(shè)計(jì)，型號(hào)為dg445/13.7-ⅱ型。  鍋爐為一次中間再熱，超高壓自然循環(huán)汽包爐，單爐膛，四角切圓燃燒，全懸吊，平衡通風(fēng)，中間倉(cāng)儲(chǔ)式，管式空氣預(yù)熱器，固態(tài)排渣，鋼構(gòu)架露天布量。  1 鍋爐結(jié)焦的原因分析  1.1 設(shè)計(jì)煤種和實(shí)際燃燒的煤種偏差大是鍋爐結(jié)焦的原因之一?；业娜廴谔匦允桥袛嗝悍墼跔t膛燃燒過(guò)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(diǎn)溫度低于設(shè)計(jì)值，粘度大于設(shè)計(jì)值，當(dāng)負(fù)荷升高爐膛溫度隨即升高，灰粒很容易達(dá)到軟化狀態(tài)而引發(fā)受熱面結(jié)焦。  1.2 爐內(nèi)局部出現(xiàn)還原性氣體ch4、co、h2等氣體，同時(shí)局部煙氣的氧含量較低時(shí)，使灰的熔點(diǎn)溫度降低時(shí)，結(jié)焦的概率增加。  1.3 爐膛燃燒區(qū)域熱負(fù)荷不平均，燃料量在某個(gè)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。  1.4 爐內(nèi)空氣動(dòng)力場(chǎng)氣流組織不合理，造成火焰中心偏斜，切圓直徑偏大，造成一次風(fēng)氣流偏斜，造成局部結(jié)焦。  1.5 過(guò)量空氣系數(shù)偏小。當(dāng)爐內(nèi)局部區(qū)域氧量偏小且煤粉與煙氣混合不均勻時(shí)，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(diǎn)溫度就會(huì)降低，有時(shí)會(huì)使熔點(diǎn)下降150～200℃，造成結(jié)焦幾率增加。  1.6 煤粉細(xì)度變粗，煤粉中的粗顆粒在爐內(nèi)切圓燃燒離心力的作用下煤粉氣流中分離出來(lái)與水冷壁發(fā)生沖撞，因煤粉顆粒較粗，燃燒時(shí)間增長(zhǎng)，沒(méi)有完全燃燒的煤粉顆粒在水冷壁衛(wèi)燃帶上繼續(xù)燃燒，造成結(jié)焦。  2 鍋爐結(jié)焦原因判斷  2.1 水冷壁敷設(shè)衛(wèi)燃帶是鍋爐水冷壁結(jié)焦的一個(gè)因素，但不是必然要鍋爐結(jié)焦滅火。通過(guò)理論分析和試驗(yàn)測(cè)量相結(jié)合，得到了與吸熱能力狀態(tài)有關(guān)的特性系數(shù)■值。得出本爐ξ=1.05，屬于輕微結(jié)焦。計(jì)算方法、判別方法如下：  ■  t1——灰的軟化溫度（t1=t1+273）°k  m ——幾何特性系數(shù)  ξ與爐膛平均溫度水平及灰渣特性有關(guān)，是這樣劃分的  ξ＞1.16       不結(jié)渣  ξ=1.06～1.15  基本不結(jié)渣  ξ=0.98～1.05  輕微結(jié)渣  ξ=0.91～0.97  結(jié)渣較強(qiáng)  ξ＜0.91       強(qiáng)結(jié)渣  2.2 鍋爐切圓偏斜。經(jīng)冷態(tài)動(dòng)力場(chǎng)試驗(yàn)，在爐內(nèi)縱橫“十”字線，坐標(biāo)在a層一次風(fēng)處。爐內(nèi)觀察可知：俯視一次風(fēng)為逆時(shí)針的切圓，爐內(nèi)冷態(tài)模擬切圓為橢圓形，橢圓圓心坐標(biāo)為150mm，300。切圓的前后直徑為3457mm，左右直徑為3745mm，切圓直徑略小，切圓偏于右后墻。  2.3 煤粉細(xì)度較粗。統(tǒng)計(jì)09年1月份#1爐#1制粉系統(tǒng)煤粉細(xì)度r90=17.68%，#1爐#2制粉系統(tǒng)煤粉細(xì)度r90=17.29%。我廠設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)要求煤粉細(xì)度r90=10%±2，實(shí)際煤粉細(xì)度高于設(shè)計(jì)煤粉細(xì)度40%左右?？梢?jiàn)煤粉細(xì)度粗是我廠結(jié)焦的一個(gè)方面。  3 鍋爐結(jié)焦解決的措施  3.1 降低一次風(fēng)風(fēng)速，防止一次風(fēng)氣流沖擊對(duì)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22m/s左右。70mw時(shí)調(diào)整一次風(fēng)箱壓力為2.3kpa，每升高10mw負(fù)荷提高一次風(fēng)箱壓力0.1kpa。煤質(zhì)灰分高時(shí)，在原有基礎(chǔ)上，一次風(fēng)壓提高0.2kpa。  3.2 保持一次風(fēng)粉均勻性。一方面是同層各角一次風(fēng)管的風(fēng)速均勻，另一方面是同層各燃燒器的風(fēng)粉成比例。不均勻的一次風(fēng)粉配比會(huì)使機(jī)械不完全損失增大、氮氧化合物生成增加、火焰中心偏移、爐內(nèi)結(jié)焦和噴燃器燒壞。同層一次風(fēng)速均勻解決辦法，根據(jù)冷態(tài)動(dòng)力場(chǎng)試驗(yàn)報(bào)告各層一次風(fēng)調(diào)平數(shù)據(jù)為：1a、2a一次風(fēng)門開(kāi)度80%，3a、4a全開(kāi)；1b一次風(fēng)門開(kāi)度80%，2b、3b、4b全開(kāi)；1c一次風(fēng)門開(kāi)度78%、2c一次風(fēng)門開(kāi)度80%，3c、4c一次風(fēng)門全開(kāi)。同層一次風(fēng)給粉機(jī)轉(zhuǎn)速偏差不大于30rpm，低負(fù)荷時(shí)，c層給粉機(jī)對(duì)角投入運(yùn)行。#1制粉系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，投入1c、3c給粉機(jī)運(yùn)行；#2制粉系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，投入2c、4c給粉機(jī)運(yùn)行，保證爐膛熱負(fù)荷均勻。  3.3 周界風(fēng)的開(kāi)度。在一次風(fēng)噴口外緣布置周界風(fēng)，目的是有四；一是冷卻一次風(fēng)噴口，防止噴口燒壞、變形；二是一次風(fēng)煤粉氣流著火首先從外邊緣開(kāi)始，在火焰外圍容易出現(xiàn)缺氧現(xiàn)象，影響揮發(fā)分的析出，使煤粉在爐內(nèi)燃燒時(shí)間增長(zhǎng)，開(kāi)啟周界風(fēng)起著補(bǔ)氧作用。三是周界風(fēng)的速度在43m/s，一次風(fēng)速在22m/s，周界風(fēng)速高于一次風(fēng)速，這樣的好處在于增加一次風(fēng)煤粉氣流剛性，防止煤粉氣流偏斜，沖擊臨側(cè)水冷壁；最后是43m/s的周界風(fēng)更利于卷吸高溫?zé)煔?，促進(jìn)一次風(fēng)煤粉氣流盡早著火，加劇一、二次風(fēng)的混合強(qiáng)度。在實(shí)際運(yùn)行中，運(yùn)行中的一次風(fēng)所對(duì)的周界開(kāi)度在30%，停運(yùn)一次風(fēng)所對(duì)的周界風(fēng)開(kāi)度不小于50%。停爐檢修中發(fā)現(xiàn)三次風(fēng)噴口變形嚴(yán)重，c層一次風(fēng)噴口的格柵有明顯的變形。原因是三次風(fēng)所對(duì)的制粉系統(tǒng)停運(yùn)后冷卻風(fēng)量過(guò)??；c層一次風(fēng)給粉機(jī)停運(yùn)，冷卻風(fēng)量過(guò)小，致使噴口格柵變形。  3.4 控制爐膛出口空氣過(guò)剩系數(shù)，并保證機(jī)械不完全燃燒和排煙熱損失最小。50%負(fù)荷時(shí)爐膛出口氧量控制在5%-7%；60%-75%負(fù)荷爐膛出口氧量控制在4%-6%。  75%負(fù)荷以上時(shí)控制爐膛出口氧量控制在3%-5%。  3.5 配風(fēng)方式。采取縮腰型的配風(fēng)方式，將cc層和aa層的二次風(fēng)擋板開(kāi)度調(diào)節(jié)為45%，ab層、bc層二次風(fēng)擋板開(kāi)度調(diào)為30%。采取這種配風(fēng)方式可提高火焰中心的溫度，加強(qiáng)煤粉氣流的著火，提高燃燒的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性，爐膛結(jié)焦也可加以改善。原因在于ab層、bc層二次風(fēng)處于三個(gè)一次風(fēng)煤粉氣流的中間，當(dāng)其動(dòng)量較小時(shí)，一次風(fēng)煤粉氣流對(duì)其的卷吸能力較小，負(fù)壓也較小，因此從上角來(lái)的主氣流所造成的沖擊力也較小，從而不會(huì)使一次風(fēng)煤粉氣流發(fā)生嚴(yán)重偏轉(zhuǎn)沖刷水冷壁而引起在衛(wèi)燃帶上結(jié)渣。針對(duì)火焰中心偏右后墻問(wèn)題，采取增大右后墻角的二次風(fēng)量，將火焰中心推至爐膛中心。保證#4角的二次風(fēng)門開(kāi)度大于#1、#2、#3角5%的開(kāi)度。  3.6 調(diào)整煤粉細(xì)度。運(yùn)行中調(diào)節(jié)煤粉細(xì)度的方法主要是調(diào)整制粉系統(tǒng)的通風(fēng)量和調(diào)節(jié)粗粉分離器折向擋板。通風(fēng)量大時(shí)，攜帶煤粉的能力增大，煤粉細(xì)度變粗；通風(fēng)量小時(shí)，攜帶煤粉的能力變小，煤粉細(xì)度變細(xì)。調(diào)整通風(fēng)量調(diào)節(jié)煤粉細(xì)度的方法調(diào)節(jié)范圍較小，實(shí)際煤粉細(xì)度與設(shè)計(jì)煤粉細(xì)度差40%左右，這種方法不能將煤粉細(xì)度調(diào)至正常范圍內(nèi)，所以采用調(diào)節(jié)粗粉分離器折向擋板的方法。我廠使用的是雙軸向、多通道粗粉分離器。原#1爐兩個(gè)粗粉分離器折向擋板的開(kāi)度在45%，煤粉細(xì)度r90=17.5%左右，將兩個(gè)粗粉分離器折向擋板的開(kāi)度關(guān)至35%，煤粉細(xì)度r90=11.5%左右，詳見(jiàn)數(shù)據(jù)。  ４ 結(jié)論  通過(guò)對(duì)鍋爐結(jié)焦的原因分析和判斷，得出了操作過(guò)程中降低鍋爐結(jié)焦具體措施：  ①調(diào)整一次風(fēng)風(fēng)速和一次風(fēng)的均勻性。  ②控制爐膛出口氧量，防止缺氧燃燒爐內(nèi)結(jié)焦。  ③采取縮腰型的配風(fēng)方式，調(diào)整火焰中心。  ④調(diào)整煤粉細(xì)度在合格范圍內(nèi)。  采用以上措施后，鍋爐燃燒穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)性提高，衛(wèi)燃帶結(jié)焦現(xiàn)象明顯減少。自2009年10月至今，未發(fā)生鍋爐掉大焦滅火事故。本文所介紹的電站鍋爐運(yùn)行方面有關(guān)鍋爐結(jié)焦的分析和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，可供廣大工程技術(shù)人員及電站鍋爐運(yùn)行人員參考。  參考文獻(xiàn)：  [1]容鑾恩等主編.鍋爐原理.中國(guó)電力出版社，1997.  [2]黃新元編著.電站鍋爐運(yùn)行與燃燒調(diào)整.中國(guó)電力出版社，2003.