600 MW机组锅炉结焦及减温水超量问题分析与处理

何 龙，郭宗林

(河北省电力建设调整试验所，石家庄 050021)



600 MW机组锅炉结焦及减温水超量问题分析与处理

何 龙，郭宗林

(河北省电力建设调整试验所，石家庄 050021)

针对600 MW机组锅炉严重结焦及减温水超量的问题，从锅炉煤质、锅炉制粉系统、锅炉炉膛观测等方面进行分析，认为入炉煤质是导致机组锅炉水冷壁结焦及减温水超量的根本原因，并提出相关措施及建议。

锅炉结焦；减温水超量；燃烧

1 设备概况

河北省南部电网某电厂锅炉为北京巴威公司按美国B&W公司的RBC系列锅炉技术标准，结合本工程燃用的设计、校核煤质特性和自然条件，进行性能结构优化设计的亚临界参数RBC锅炉。锅炉为亚临界参数、自然循环、一次中间再热、单炉膛、平衡通风、全钢构架的Π型单锅筒锅炉。锅炉采用双进双出磨冷一次风机正压直吹式制粉系统，前后墙对冲燃烧方式，并配置低NOx双调风旋流燃烧器和降低NOx排放量的NOx喷口。尾部设置分烟道，采用烟气分流挡板调节再热器出口汽温。锅炉本体采用半露天布置，固态连续排渣。锅炉设计煤种、校核煤种均为晋东南贫煤，锅炉设计煤种和校核煤种见表1。

2 机组存在问题

该机组锅炉自2016年06月份以来，为维持机组运行参数在相关设计的范围内，机组减温水用量持续偏高，尤其是在机组低负荷300～400 MW区间运行时，机组减温水用量高达240～250 t/h(正常设计值为150～180 t/h)。在机组减温水调门全开的情况下，仍需要通过主给水阀门调节对主给水进行截流的方式提高减温水给水压力才能保证机组减温水正常用量，进而使机组运行参数维持在正常范围内。在减温水压力及流量不稳定期间，机组整体调节性能极差，无法维持正常参数稳定运行，经常导致机组锅炉过热、再热汽温超温现象的出现。在此运行期间还曾经发生过2次锅炉炉膛掉焦导致机组MFT动作发生灭火的情况。

表1 锅炉设计煤种和校核煤种

项目设计煤种校核煤种全水分(Mt)/%6.167.35空气干燥基水分/%0.860.90灰分/%21.7326.05碳/%64.6159.80氢/%2.862.82氧/%2.652.56氮/%1.041.07全硫/%0.950.35高位发热量/(MJ·kg-1)25.3423.59低位发热量/(MJ·kg-1)24.6222.78干燥无灰基挥发分/Vdaf16.5412.88哈式可磨系数8475

3 问题原因分析

3.1 锅炉煤质分析

针对机组锅炉存在的问题，对锅炉的入炉煤和2种入场煤进行工业及结焦特性，结果见表2。

表2 锅炉入炉煤及入厂煤检验结果

项目入炉煤入厂煤坤坚入厂煤德轩全水分/%6.709.504.60空气干燥基水分/%1.221.950.89灰分/%27.0732.8939固定碳/%55.9846.2143.56变形温度/℃>15001350>1500软化温度/℃>15001380>1500流动温度/℃>15001420>1500全硫/%1.451.631.28高位发热量/(MJ·kg-1)22.5319.3118.50低位发热量/(MJ·kg-1)21.8918.6617.97收到基挥发分/%10.2511.4012.84干燥无灰基挥发分/%15.4719.7922.77焦渣特性323

根据上述结果，掺配后的入炉煤各项指标基本符合燃烧需求，但入厂煤坤坚灰熔点温度明显低于1 500 ℃，属于极易结焦的范畴，此煤种在高负荷下进入炉膛燃烧，将会在燃烧区及以上部位造成明显的结焦。

3.2 锅炉制粉系统分析

在对煤质进行分析的基础上，进而对制粉系统进行了排查，分别采取1D、1E磨煤机各一次风管内的煤粉进行称重及筛分，其分析数据见表3。

表3 1D磨煤粉细度及带粉量

样品质量(1min)R90/%R200/%D122.934.040.26D418.692.670.35D535.993.480.28E340.698.080.80E444.096.400.16E547.993.680.13

从表3数据可见，虽然测量值受试验条件和测点位置约束为粗略统计，但煤粉细度基本为合格状态，各管煤粉均匀性略有差异，但情况并不明显，与以往多次测量的经验结果基本保持一致。

3.3 锅炉炉膛观测及分析

在机组500 MW工况下，对锅炉整个炉膛温度进行测量，并通过观测孔对炉膛内部结焦情况进行观测。在TMCR工况下，其相关参数及具体温度场详见下表4及表5。

表4 锅炉相关参数设计值 ℃

名称烟气进口温度烟气出口温度介质进口温度介质出口温度屏式过热器13931192378421二级过热器入口管组11921060419489二级过热器出口管组1045964488541再热器垂直管组844824416541再热器过渡管组796779399416再热器水平管组491396329399一级过热器出口管组755729389396一级过热器水平管组699504364389省煤器468438281296

表5 炉膛及尾部烟道温度场测量 ℃

炉左墙炉前墙炉右墙水平烟道7971078103610579301075921987101210467811068100111439531039炉膛受热面1223120011401208122212191205113912361259131912971257/130712701361136113051300燃烧器区域1464138613811429143113361297125412641071

通过与该负荷状态下热力计算书上烟温进行比对，发现从上层燃烧器处开始直到炉膛上部水平受热面处炉膛温度明显高于设计值，约偏高100 ℃。通过现场看火孔观测，发现屏式过热器的迎风面及下部、二级过热器发现明显挂焦，下两层短吹处至上层燃烧器水冷壁发现大面积片状结焦。

3.4 炉膛结焦及减温水超量分析

前期厂用汽车来煤中，至少有一种煤质(坤坚)的灰熔点低于炉膛燃烧区火焰温度，无论与其他何种煤种掺配，都不能消除此煤种在燃烧阶段熔融(火焰温度已经大于煤质变形软化温度)并粘附在水冷壁上的可能，导致在上层燃烧器区域直到过热器区域受热面大面积结焦，并且通过吹灰器很难吹扫干净。近期虽然已经停止使用此煤种，但仅仅表现在不再掉大焦灭火，而粘附在受热面上的片状结焦很难去除，从而导致受热面吸热能力下降。由于炉膛水冷壁大面积结焦，水冷壁换热能力下降，炉膛出口烟温整体偏高，包括屏式过热器及二级过热器甚至再热器区域，导致过热器和再热器出口汽温升高，被迫加大减温水量才保证主蒸汽温度不超温。

4 处理措施及效果

针对机组发生的结焦及减温水超量的问题采取了以下措施：

a. 对入厂煤坤坚此煤种停止使用，保证其不参与任何煤种的掺配，且保证锅炉运行过程中的煤质稳定。

b. 在日常运行过程中加强对受热面的吹灰，尤其保证机组在低负荷条件下运行中的吹灰次数。在吹灰过程中注意加强对机组运行参数的监视，发现异常情况，及时作出调整。

经上述措施调整后机组长期运行稳定，减温水用量维持在150 t/h左右，效果明显。

5 结论及建议

锅炉燃料是保证机组能够长期稳定运行的前提条件，在很大程度上决定着机组运行的经济性，也是维护机组安全的基石。针对上述问题，提出如下相关建议。

a. 锅炉燃烧必须首先保证煤质的稳定，并且煤质各项指标均应满足燃烧的需要，无论发热量、挥发分还是灰熔点，以避免煤种对燃烧产生不良影响。在燃料管理方面，必须保证入厂煤质的稳定和满足燃烧需求。这是解决机组结焦灭火及减温水量偏高所需基础条件。

b. 在受热面产生结焦时，在保证不停炉的情况下首先加强吹灰，尤其是在低负荷时保证对水冷壁吹灰，使炉膛受热面能够多吸热，同时在高负荷状态下通过快速降负荷来促进大渣块脱落，受热面上较为坚固的片状结焦应在检修期间彻底清理。在必要的情况下，可以采用除焦剂来进行除焦。

c. 运行过程中采用使炉膛火焰温度降低的措施，例如在中低负荷尽量减少磨的运行台数，加大中、下层磨的出力，降低上层磨的出力，使得燃烧器整体出力下移。

d. 停炉检修期间，需对全炉膛进行除焦除渣作业；对燃烧器喷口进行降一次风速改造，保证燃烧器的正常投运；对一次风可调式缩孔进行检修和更换，对制粉系统分离器及时进行清理，确保风粉系统运行良好。

本文责任编辑：王丽斌

Analysis and Treatment of Coking and Water Heating Excessin Boiler of 600 MW Unit

He long,Guo Zonglin

(Hebei Electric Power Construction Adjustment Test Station,Shijiazhuang 050021,China)

For a 600 MW boiler unit serious coking and excessive desuperheating water problems were analyzed from the boiler,coal pulverizing system of boiler furnace,observation and other aspects, that is the cause of coal into the furnace water wall of boiler coking,thus resulting in the root cause of excessive desuperheating water, and put forward relevant measures and suggestions.

boiler coking;desuperheating water excess;combustion

2017-02-07

何 龙(1984-)，男，助理工程师，主要从事机组锅炉调试工作。

TM621.2

B

1001-9898(2017)03-0060-03