防止电厂锅炉结焦的一些基本措施研究

2013-08-15李伟

山东工业技术 2013年9期

李伟

（大唐国际大坝发电有限责任公司，宁夏青铜峡751607）

0 引言

近年来，随着节能减排意识的提高和国内环保法治的不断完善，工业锅炉作为高效清洁的燃烧技术，正在向大容量、高参数方向快速发展，相继投产了一大批600MW级的2070T/H的电厂锅炉，还有相当数量的300MW等级的1025T/H锅炉投入运行。在调试、运行中，不少锅炉发生了炉内结焦。大唐国际大坝发电有限责任公司的两台锅炉是东方锅炉集团公司生产的DG2070／17.5-Π6型，5#炉于2009年4月投入运行，6#炉于2009年5月投入运行，5#，6#炉在投入商业生产后都发生了大面积的非常严重地结焦，这些结焦是典型的经验不足、设备本身特点等造成的低温结焦，这种对冲燃烧的锅炉技术是近十几年迅速发展起来的一项高效、清洁燃烧技术。随着大量的对冲燃烧锅炉投入生产运行，它的运行特点逐渐为大家所掌握。但由于其固有的一些特点，运行中仍经常出现问题。结焦就是对冲燃烧锅炉运行中较为常见的故障，它直接影响到锅炉的安全经济运行。我现就谈谈关于预防锅炉结焦的一些体会。

1 运行方面

1.1 选择合理的运行氧量

锅炉运行氧量即炉内的氧化或还原性气氛，它对锅炉的结焦有非常大的影响，如果锅炉运行氧量偏低，炉内还原性气氛较强，煤的灰熔点就会下降，锅炉就容易结焦。这是因为灰熔点随着铁量的增加而下降，铁对灰熔点的影响还与炉内气体性质有关，在炉内氧化性气氛中，铁可能以Fe2O3形态存在，这时随着含铁量的增加，其熔点的降低比较缓慢；在炉内还原性气氛中（氧量不足），Fe2O3会还原成FeO，灰熔点随之迅速降低，而且FeO最容易与灰渣中的SiO2形成熔点很低的2FeO·SiO2，其灰熔点仅为 1065 ℃。

当煤质有波动时，运行人员没办法根据实际情况进行调整，造成锅炉燃烧配风方式不是处于优化状态，特别是上层喷嘴煤粉颗粒燃尽性差，有一部分大颗粒煤粉在炉膛出口处尚未燃尽，导致锅炉炉膛出口烟温偏高，结焦严重，由于炉膛截面大，热负荷较小；当煤质变劣时，煤粉的燃尽性能适应能力不强。

提高锅炉运行氧量，也就说采用富氧燃烧，避免炉内出现还原性气氛。加强炉内吹灰工作，特别是重点区域要增加吹灰次数，如果运行氧量还偏低，必要时适当降低负荷。由于结焦的主要区域在炉膛出口处，此处容易堵塞烟道，增加烟气阻力，引风机出力更显不足，所以要防止结焦与还原性气氛恶性循环的趋势。机组检修时，对空气预热器进行重点清洗，降低风烟道的阻力,提高风机的出力。

1.2 选择合理的炉膛出口温度

对锅炉进行优化燃烧调整试验，对炉膛出口烟温（或高温受热面管壁温度）进行在线监视，在保证主参数合格的前提下，建立在线的优化运行指导系统；通过合理调配各一次风和二次风的运行风门开度以及运行氧量，保证主参数合格和炉膛出口烟温低于燃煤灰熔点的同时来保证蒸汽质量，从而防止炉膛出口结焦；通过对炉膛出口烟温、过热汽温、锅炉负荷、燃烧氧量、炉膛排烟温度等各种运行参数的在线监测，也可以评价锅炉炉膛出口是否会产生结焦，从而防止在燃用不同煤种时锅炉炉膛结焦，并能获得最大的锅炉效率。

1.3 保证空气和燃料的良好混合，避免在水冷壁附近形成还原性气氛，防止局部严重积灰、结焦

当一、二次风的位置、风速、风量设计不合理时，尽管炉内总空气量大，但仍会出现局部区域的炽热焦碳和挥发分得不到氧量而出现局部还原性气氛。当煤粉炉烟气含氧量低于3%时，由于局部缺氧，将会使CO含量急剧增加。保持适当的过剩空气系数，合理使用一、二次风。若一次风太大，火焰上升得很高，甚至直射后墙，会促使高温结焦。若二次风使用得当，火焰中心下移，延长了烟气路线，可使炉膛出口温度降低50℃至 80℃。

1.4 应用各种运行措施控制炉内温度水平

炉内温度水平高，将使煤中一些易挥发碱性氧化物汽化或升华（1400℃以上），使碱金属化合物在受热面上凝结（1000～1100℃）。碱金属直接凝结在受热面上会形成致密的强黏结性灰。可在初始灰层中形成产生低熔点复合硫酸盐反应的条件，还会使含有碱性化合物的积灰外表层黏结性增强，加速积灰过程的发展。煤灰呈熔化或半熔化状态，熔融灰会直接黏在受热面上，产生严重结焦。

措施：加大运行中过量空气系数，增加配风的均匀性，防止局部热负荷过高和产生局部还原性气氛，调整风粉分配的均匀性，防止一次风气流直接冲刷壁面，必要时采取降负荷运行。

1.5 组织合理而良好的炉内空气动力场是防止结焦的前提

当灰渣撞击炉壁时，若仍保持软化或熔化状态，易黏结附于炉壁上形成结渣，因此必须保持燃烧中心适中，防止火焰中心偏斜和贴边。

1.6 煤粉浓度及各燃烧器配风应尽量均匀

煤粉喷口煤粉量分配不均匀的状况必然造成炉膛局部缺氧和负荷分配不均匀，在燃烧空气不足的情况下，炉膛结焦状况恶化。当燃烧器配风不均匀或者锅炉降负荷，燃烧器缺角或缺对角运行时，炉内火焰中心会发生偏斜。运行时要尽量调平风量，避免缺角情况。

1.7 要有合适的煤粉细度

煤粉粗，火炬拖长，粗粉因惯性作用会直接冲刷受热面。再则，粗煤粉燃烧温度比烟温高许多，熔化比例高，冲墙后容易引起结焦。但是，煤粉太细也会带来问题：一是，电耗高，制粉出力受到影响；二是，炉膛出口烟温升高，易引起结焦。对于干煤应适当掺水，对于含硫化铁粘结性强的煤应及时打焦清渣，对于灰分大的煤应适当增加清炉次数，对于管群、烟管或烟室的堵灰应及时清理。

1.8 适当提高一次风速可以减轻燃烧器附近的结焦

提高一次风速可推迟煤粉的着火，可使着火点离燃烧器更远，火焰高温区也相应推移到炉膛中心，可以避免喷口附加结焦。

提高一次风速还可以增加一次风射流的刚性，减少由于射流两侧静压作用而产生的偏转，避免一次风直接冲刷壁面而产生结焦。

注意一次风速的提高受煤粉着火条件的限制。

1.9 炉膛出口温度场应尽可能均匀

降低炉膛出口残余旋转，均匀的温度分布可使密排对流管束中烟气温度低于开始结焦温度。

1.10 掺烧不同煤种

煤种掺烧能在一定程度上综合所掺煤种的灰焦特性。低灰熔点煤灰分仍在受热面上沉积，但高熔点固态灰对受热面有一定的冲刷作用，使沉积量降低。严格控制入厂煤和入炉煤：煤种变化将对结焦有很大影响，特别是燃用灰熔点低、挥发份相对较高的煤种。因此要加强对入厂煤和入炉煤化验，严格把关，其在下部炉膛燃烧时着火点早，火焰相对密集，造成扩散性燃烧，下部炉膛容积热负荷较大，从而造成局部高温区壁面结渣。因此燃用设计煤种是防止炉膛结焦最重要的因数。

1.11 配风方面

高负荷开大底层风。加强对炉膛的吹灰，防止低负荷掉灰对锅炉燃烧产生不良的扰动。

通过不断的摸索虽然在实际中锅炉的结焦有所改善，但是由于煤种的原因，还是有一定程度的结焦。运行中加强配风工况调整，调节三次风，使火焰不贴壁；调节二次风使其提供充足的氧量保证煤粉的充分燃烧；调节一次风，使火焰长度合适；调节吸风机，保持炉膛负压在-70Pa左右；既要保证煤粉在炉膛内充分燃烧所需要的时间，又要避免在下炉膛形成扩散燃烧。控制氧量在4%-6%之间，严禁缺氧燃烧。加强燃烧调整，避免大起大落，幅度太大。严格控制升温升压速度，防止出现两侧烟气温度偏差。

1.12 防止超负荷运行

超负荷运行会引起结焦。对于裕量较大的风机来说，超负荷时就要较大幅度调大风量，提高送引风和二次风风速及烟速，增加过剩空气量。这种强化燃烧的结果使火焰偏高，烟气里携带大量熔融状态的煤粒煤灰粘结在炉膛出口捕渣管上，此处平均温度很快高于灰熔点，形成结焦。例如，本市某厂一台锅炉，在燃用一种结焦性较强的煤种时，由于锅炉负荷不同而引起燃烧工况及热效率的变化。防止超负荷运行要从给煤量、给水量、送引风量和控制调整燃烧工况来进行。

1.13 加强制粉系统检查，防止喷燃器结焦运行

（1）正常巡回检查中，一定要注意检查燃烧器区及粉管闸板门前、后温度，发现异常，及时汇报，进行处理。

（2）磨煤机正常运行中，DCS CRT一定要注意监视各粉管风压，并注意其变化趋势。发现异常，要立即就地检查并实测燃烧器温度。若温度偏高，应立即停运并进行吹扫。若燃烧器就地温度正常，其它参数也无异常变化，应联系热控检查粉管压力测点。

（3）磨煤机正常停运（包括正常减负荷停单侧）后，运行人员要就地检查分离器出口挡板、旋风子煤粉出口挡板、伐气出口挡板在关闭位置

（4）磨煤机停运后，其相应的二次风控制挡板应保持5-10%的开度以保证对狭缝式喷燃器的冷却，防止喷燃器烧坏。

1.14 除灰运行防止锅炉堵渣的技术措施

经常检查输渣皮带的运行情况，发现运行皮带上无渣时，应立即汇报值长。

确保渣斗水位正常，严防因渣斗缺水造成的结大焦现象。

运行中加强巡回检查，发现渣斗漏水等缺陷，及时联系检修处理。

每2小时观察炉膛底部灰斗落渣情况。发现异常应立即汇报值长，采取措施。严防跨大焦。结焦情况严重时每半小时观察一次。

煤质特差，灰份较大时适当调整捞渣机速度。

联系检修定期进行碎渣机、捞渣机的维护工作

2 在检修方面

2.1 改进炉膛结构

改进炉膛结构的目的是要控制炉膛容积大小和烟温，防止结焦通常要将炉膛出口烟温控制在煤灰变形温度t1以下50～100℃，最好在900～1000℃。要控制炉膛出口烟温，就要选取适当的炉排热负荷和炉膛热负荷。

炉膛容积热负荷的高低还取决于炉膛内水冷壁布置的多少。水冷壁太少，炉膛容积热负荷过高，就会严重结焦。特别是炉膛出口的捕渣管不要布置得太密，否则容易挂渣堵死。

降低炉膛热负荷和烟温的措施是改进炉膛结构，炉膛两侧增加水冷壁或防焦联箱；以及煤粉炉适当加高炉膛，增大炉膛容积，改进燃烧器喷粉角度等。

2.2 堵漏风

炉膛漏风，破坏了正常燃烧工况，造成火焰的充满度和搅拌混合情况恶化，火焰中心升高或偏斜，会加速结焦的形成。解决的办法是减少漏风量，使炉膛出口负压不致过大(链条炉为10～15Pa，煤粉炉为15～30Pa）。锅炉各部位的漏风系数应控制在：炉膛0.1，炉排 0.15，过热器0.05，省煤器 0.1，空气预热器0.1，除尘器0.05。