华润菏泽发电厂锅炉结焦分析及处理

申 旭，张书位

（山东中实易通集团有限公司，山东 济南 250002）

0 引言

锅炉结焦问题严重影响锅炉运行的安全性和经济性，虽然锅炉结焦现象比较常见，但各厂情况都有不同之处，需要具体情况具体分析。华润菏泽发电厂1号机组在启动试运带负荷阶段锅炉出现了结焦现象，严重影响了机组带负荷及后续的试运工作。在对结焦情况进行细致分析后，采取了多种调节手段，有效地控制了结焦问题。

1 设备概述

华润菏泽发电厂600 MW机组锅炉是由北京巴布科克·威尔科克斯有限公司设计制造的超超临界变压直流煤粉炉，型号为B&WB-1909/26.15-M，形式为单炉膛、一次中间再热、平衡通风、固态排渣、全悬吊结构Π型锅炉。共五层燃烧器前后墙对冲布置（图1），前墙三层，后墙两层，每层设有6支燃烧器。另外设计有前后各一层过燃风喷口，布置在燃烧区域上部。燃烧器为DRB型旋流燃烧器，配有双层强化着火的调风机构，二次风分两股进入到内层和外层调风器，少量的内层二次风作引燃煤粉用，大量的外层二次风用来补充已燃烧煤粉燃尽所需的空气。

图1 燃烧器布置形式图

2 现象分析

在机组首次启动期间带负荷至500 MW时，发生了锅炉掉大焦将捞渣机卡死，机组紧急降负荷至400 MW，结焦现象有所缓解，但仍有掉焦现象。现场检查，焦块成片状面积较大，约有15 m2，厚度约10 cm，表面有明显的管排痕迹，断面分层明显，说明结焦区域较广，结焦时间不长，但如果继续高负荷运行，结焦问题肯定会恶化，无法保证机组的安全运行。因此锅炉结焦问题已经严重影响了机组带负荷以及168 h连续运行试运。

2.1 结焦位置的判断

机组保持400 MW负荷运行，对锅炉进行了细致检查，就地观火孔处检查受热面结焦情况，发现分隔屏管壁表面洁净，无挂焦现象，冷渣斗处也无积渣现象，掉焦时炉膛负压波动不大，可见结焦位置不高，据此可判断出结焦主要集中在过燃风层与最上层燃烧器之间的高温区域。

2.2 锅炉设计煤种、校核煤种和实际入炉煤种着火指标比较

对锅炉设计煤种、校核煤种和实际入炉煤种的着火指标进行比较，如表1所示。

表1 设计煤种、校核煤种和实际入炉煤种参数

式中：Mad为空气干燥基水份，%；Vad为空气干燥基挥发份，%；FCac为固定碳，%。

无烟煤的着火指标在0.5左右，贫煤的着火指标在1.0左右，低挥发份烟煤的着火指标在1.5左右，普通烟煤的着火指标在2.0左右，着火指标达到2.5以上的则是非常容易着火的烟煤。由表中可以看出，入炉煤种与设计煤种的着火指标相差较大，说明实际燃用煤种非锅炉适合燃烧的煤种，而入炉煤种着火指标高达3.8到4.1左右，煤粉着火距离变近，容易造成贴壁燃烧，很容易出现燃烧区域水冷壁结焦问题。

2.3 分析

从锅炉设计参数上进行分析，本锅炉设计容积热负荷为84.8 kW/m3，截面热负荷为4.587 MW/m2，炉膛深15935.7 mm，宽20117.7 mm，总高63 000 mm，BMCR工况燃烧器喷口一次风速为16.26 m/s，一次风率为18.94%，煤粉细度R90为9%。从设计参数可以看出，在600 MW等级的锅炉中，本锅炉偏“瘦矮”，而断面热负荷与容积热负荷的设计值也偏向于保证稳燃。对于同样炉型，设计燃烧烟煤的费县电厂锅炉设计容积热负荷为81.3 kW/m3，截面热负荷为4.31 MW/m2，通过比较可以看出华润菏泽电厂锅炉设计适合燃烧贫煤和低挥发份烟煤，即校核煤种2或者校核煤种3，目前实际燃烧的煤种是极易燃烧的高挥发份烟煤，容易形成大量煤粉在过燃风层与最上层燃烧器之间的高温区域集中燃烧，造成高温区域水冷壁结焦。

3 处理措施

针对锅炉水冷壁结焦，采取了多种调节手段相结合的方式对锅炉运行进行了调整。

3.1 配风方面的调整

根据炉内结焦情况，提高了锅炉运行氧量，将省煤器出口氧量由3.5%左右提高到4.2%至4.5%之间。同时对二次风挡板进行调整，最下层二次风挡板开度由60%调整为100%；中间层二次风挡板开度由50%调整为85%；上层二次风挡板开度保持在50%，过燃风层二次风挡板开度由90%调整为50%。尽量减少过燃风和最上层燃烧器风量，提高主燃烧区域的二次风量，使下两层燃烧器的煤粉在炉膛中下部尽量燃尽，同时延缓上层燃烧器煤粉的燃尽时间，拉大上层燃烧器煤粉的燃烧区域，避免在炉膛上部高温区域集中燃烧，造成高温区域水冷壁结焦。对于一次风的调节，主要是提高一次风速，控制喷口风速在20 m/s左右，远大于设计值的16.3 m/s，使煤粉气流刚性加强，避免风速过低，着火距离与燃烧器喷口接近，造成喷口周围水冷壁结焦。

3.2 燃烧器旋流强度的调整

根据实际燃烧煤种挥发份较高的特点，锅炉稳燃不成问题，所以重点是将燃烧器外二次风旋流强度降低，增加整个风粉射流的刚性，进一步减少煤粉贴壁燃烧的可能。内层二次风保持设计点火位不变。考虑到锅炉点火初期和低负荷工况时的稳燃情况，将每层外侧4支燃烧器旋流降低，中间两支保持不变。 表2以A层为例，1、2、5、6号燃烧器外层二次风角度由45°开大至50°，3、4号燃烧器外层二次风角度保持45°不变。而内层二次风开度与旋流片角度保持在点火位。

表2 A层燃烧器调节装置参数

3.3 煤粉细度的调整

由于磨煤机进出口差压在运行时偏大，分离器转速控制的较低，在取样化验后发现各磨煤机煤粉细度R90在27%左右与设计值偏差较大。锅炉结焦后，在保证不堵磨的前提下，将磨煤机出口分离器转速进一步提高，保证煤粉细度在12%左右，接近设计值。减小了煤粉颗粒较大，容易脱离气流甩到水冷壁上造成锅炉结焦的可能。

3.3 加强入炉煤质控制

由于现场煤种较杂，又缺乏混煤设备，以往上煤时混煤工作比较简单，主要是采取分时间段燃烧不同煤种和分煤仓上不同煤种的混烧方式。负荷较低时上煤多为硫份较高，灰熔点较低的煤种，负荷较高时上煤多为灰熔点较高的煤种；因为下层磨煤机投用时间较长，所以下层煤仓上煤多为灰熔点较高的煤种，中上层煤仓上煤时多为灰熔点较低的煤种。因为机组要进行168 h连续高负荷试运，这种混煤方式，明显无法适应机组高负荷长时间运行的需要，故加强混煤工作十分关键。在现有的条件下采取在上煤时将灰熔点较低的煤种与灰熔点较高的煤种同时取煤，在煤仓中混合的办法，在上煤时避免了单独燃烧灰熔点比较低且挥发份很高的易燃煤种，而且避免了同一台磨单独燃烧灰熔点较低的煤种，在局部形成结焦的情况。

3.4 吹灰器投用的调整

在机组高负荷运行期间，将炉膛短吹灰器规定为12 h吹扫一次，长吹灰器24 h吹扫一次。同时加强运行参数监视，如发现减温水量或烟气温度有明显上升趋势，则根据情况增加炉膛吹灰器的投入频率。

3.5 运行负荷调整

为避免长时间高负荷运行，造成大量结焦，每天调整1～2次运行工况，降低负荷运行一段时间，让炉膛有个冷却过程，加速焦块掉落，避免焦块越结越大，一旦掉落威胁机组运行安全。此种调整手段在机组以后的长期运行期间也有应用价值。

3.6 磨煤机运行时的组合方式

由于锅炉设计为前墙三层燃烧器，后墙两层燃烧器，4台磨煤机带满负荷，所以制粉系统组合方式尽量采用前后墙各两层燃烧器的方式，避免前墙投用三层燃烧器，后墙投用一层燃烧器的组合形式，这样容易造成前墙燃料量较大，增大结焦的可能。在机组满负荷时采取五层燃烧器都投用的方式，均匀分配各制粉系统负荷，使炉内燃料量分布更均匀，避免前墙煤粉量过大，增大结焦的可能性。

4 结论

在采取了上述调节手段后，机组顺利带至满负荷，并在168 h连续高负荷运行期间结焦问题得到很好的控制，没发生因锅炉结焦降负荷的情况，也没发生锅炉掉大焦影响机组稳定运行的情况，锅炉结焦问题的妥善处理保证了华润菏泽发电厂1号机组的顺利投产，为华润菏泽发电厂创造了显著的经济效益。