发电厂锅炉运行中炉内结渣产生过程及防止措施的探讨

2010-01-01鲍勇

中国新技术新产品 2010年17期

鲍勇

(贵州华电大龙发电有限公司，贵州玉屏 554001)

1 炉内结渣过程及结渣的危害

运行中锅炉炉膛内燃烧中心的温度可高达1500～1600%:以上，在此温度下，煤粉灰多处于熔化状态。设计合理的炉膛具有必要的冷却能力，使炉烟在接近炉膛出口或水冷壁附近时降到灰的软化温度以下。这时燃烧中心的熔灰在接近水冷壁或炉膛出口时已凝结为固态灰，不会粘附在受热面上形成渣，但是，如果炉膛设计的冷却能力不够，或者运行操作不当，使燃烧中心偏斜，以及超负荷运行等，则会使水冷壁附近的烟温过高。在此过高的温度下，熔灰凝固不了，碰到水冷壁上就会粘结成渣。水冷壁上一旦形成渣膜，进一步降低了水冷壁对烟气的冷却能力，使后来的熔渣更容易粘结其上，如此恶性循环的结果，使渣层迅速加厚。同时渣层外的烟温迅速升高，当此烟温升高到灰熔化温度及以上时，再来的熔渣不再在渣层上凝结而会沿渣层表面向下流动。使结渣面积迅速向下扩大，结渣过程是一个自动加剧的恶性循环过程，炉膛结渣对锅炉的安全经济运行有许多危害:

1.1 炉膛结渣会增大水冷壁的传热阻力。减少水冷壁的吸热量，造成炉膛出口温度升高。严重时，由于超温，要降负荷运行。

1.2 被渣块覆盖的水冷壁管，受热强度减弱，使水循环速度降低。正常的水循环被破坏，有可能造成水冷壁爆管事故。

1.3 当在燃烧器喷口结渣时，一、二次风气流常常不能按设计流速正常喷射，致使炉内粉、风、烟不能均匀分布混合，使燃烧切圆不能完善的形成。一次风喷口结渣，造成一次风阻力增大，易引起一次风管堵塞。

1.4 炉膛受热面大面积发生结渣，大渣块一旦脱落，容易打坏冷灰斗的水冷壁管。我国曾发生过600MW机组锅炉炉膛焦渣脱落引发炉膛爆炸事故。

2 防止结渣的原则

影响炉膛结渣主要有3点关键的因素:①燃料的灰熔点；②烟气的温度高于灰熔点。灰渣呈熔融状态；③这样的气流只有冲刷受热面时。才会造成结渣。因此，防止炉膛结渣的措施原则上可从以下几方面着手:

2.1 燃料的灰熔点主要取决于燃料中灰分的成分组成。灰熔点低、灰分高或发热量高的煤容易发生炉内结渣，运行时必须充分注意。

2.2 燃料的灰熔点还会由于炉内的还原性气氛而下降，而炉内还原性气氛是不可避免的，这可以通过设法在受热面附近人为制造氧化气氛以减轻灰熔点降低倾向。

2.3 当炉膛中烟气的温度很高时，例如燃烧器区域，一定要避免火焰直接冲刷受热面。

2.4 对易受到烟气冲刷的受热面部位，例如炉膛上部分隔屏式过热器区域，要适当控制该处的烟气温度；当烟气冲刷受热面不可避免，例如烟气离开炉膛进入对流烟道时。应保证炉膛出口烟温低于燃料的灰熔点。

2.5 运行中要经常、及时地吹灰打渣，清洁水冷壁受热面。防止结渣现象积累加重。

3 运行中防止炉膛结渣的方法

3.1 加强燃料管理

保证按设计煤种运行是电厂锅炉保持良好运行性能的关键因素，由于每台锅炉及其辅助设备都是依据一定煤质特性设计的。所以只有燃用与设计煤质相近的煤，才能保证其安全经济运行。但是由于当前煤炭供应市场的紧张，很多电站入厂煤质不符合设计要求，且煤炭种类复杂多样。因此，要加强煤场存煤管理，应设法将不同煤质进行分堆存放。当煤质不符合要求时，应根据不同煤质特性和数量进行配煤。以保证锅炉在燃用与设计煤质相近。燃料化验部门除了及时准确地提供入炉煤的工业分析外，还应提供混煤的灰熔点。由于各种煤所含的矿物质不同，在高温下发生复杂的化学反应而形成新的共熔体，使混煤煤灰的熔融性发生变化。因此，必须通过试验对不同配比混煤煤灰的熔融特性进行测定。建立合理的配煤方案，提供入炉煤的灰熔点，供运行人员参考。

3.2 建立完善的燃烧调整试验制度

通过燃烧调整试验建立在不同工况下合理的燃烧工况，并制定成相应的运行调整措施，提供合理的运行方案。燃烧调整试验的目的是使锅炉在最佳工况下运行。其内容应包括:

3.2.1 制定锅炉在不同负荷下最佳工况运行的操作卡。确定不同负荷下燃烧器及磨煤机的投运方式，防止燃烧器区域热负荷过于集中；确定锅炉不投油稳燃的最低负荷。

3.2.2 确定煤粉经济细度；保证各支燃烧器热功率尽量相等，且煤粉浓度尽量均匀。

3.2.3 确定摆动式燃烧器允许摆动的范围，避免火焰中心上移造成屏区结渣，或火焰中心下移导致炉膛底部热负荷升高和火焰直接冲刷冷灰斗。

3.2.4 确定不同负荷下的最佳过剩空气系数，调整一、二次风率、风速和风煤配比，以及燃料风、辅助风的配比等，使煤粉燃烧良好而不在炉壁附近产生还原性气氛，避免火焰偏斜直接冲刷炉壁等等。锅炉的运行和操作，必须严格按运行规程的规定和燃烧调整试验结果进行。

3.3 加强日常生产运行中的检查、维护与调整

由于入炉煤煤质的多变和不稳定，以及锅炉燃烧的复杂性，炉膛结渣也存在众多不可预见的因素。因此，要通过加强日常生产运行中的检查、维护和调整，对炉膛结渣做到早发现，早处理。

3.3.1 锅炉运行中要经常进行检查。通过炉膛看火孔，观察炉膛内火焰的着火情况，火焰的着火颜色，火焰的充满度，着火气流是否有冲刷炉墙现象，炉墙表面和喷燃器出口是否有大面积结渣情况出现。发现有结渣，应及时予以清除。

3.3.2 运行中应严格控制炉膛出口烟温，保证炉膛出口烟温不超过设计值，如经过多方调整，烟温仍高于设计值，应进行降负荷处理。

3.3.3 运行中应密切监视过热器和再热器汽温的变化，总结变化规律。与近期情况进行对比。如发现过热汽温和再热汽温异常升高，减温水用量明显增大，燃烧器摆角向下发展，过热器和再热器管壁温度有超温现象，应进行分析，加强炉膛吹灰，降低炉膛热负荷。如调整无效，应实施停炉处理。

3.3.4 加强运行中的吹灰和除渣。锅炉受热面吹灰器必须完善投用。运行时必须严格按运行规程对各受热面进行吹灰。运行人员要加强吹灰器的现场检查，发现吹灰器因泄漏或卡涩故障或程控失灵，应立即手工操作退出，避免吹坏炉管和烧坏吹灰器。炉除值班人员应加强对渣斗情况的监视和分析，保证及时进行放渣，避免灰渣堆积，引起灰斗结渣。保证及时进行放渣，避免灰渣堆积，引起灰斗结渣。

3.3.5 炉渣值班人员要注意倾听是否有渣块碰撞渣斗异音，注意观察渣斗水封水是否有突然的外溢现象，发现情况应进行及时汇报。

3.3.6 对于带基本负荷的锅炉，应定期利用用电低谷时间，进行降负荷掉渣。此过程中应控制好降负荷速率，并及时投油稳燃，防止因掉焦扰动引起炉膛灭火事故。

3.3.7 锅炉停炉期间，检修人员应进炉进行检查水冷壁受热面结渣情况，记录结渣情况，并进行清渣。同时，要利用停炉时间，对受热面进行全面的冲洗，保证受热面管材表面的光洁度。降低炉灰粘附系数，减少结渣现象的发生。

3.3.8 应定期利用锅炉大、小修时间，进行炉膛空气动力场试验。保证炉内气流充满度好。涡流停滞区小，火炬不直接和炉墙冲刷。