浅谈非标吹灰器在预防和控制炉膛结焦上的应用

2019-12-19

中国设备工程 2019年22期

（国电濮阳热电有限公司，河南濮阳 457000）

电站燃煤锅炉结焦的原因比较复杂，结焦会破坏正常燃烧工况，破坏正常水循环，严重时还会造成锅炉掉焦灭火或锅炉爆管等情况，威胁机组的安全稳定运行。部分燃煤机组在实施包含低氮燃烧器改造的超低排放系统改造后，锅炉结焦的现象出现或凸显。本文以国电濮阳热电有限公司2×670t/hMW锅炉低氮燃烧改造后锅炉结焦分析处理为基础，结合国内超低排放低氮燃烧器改造后一些锅炉出现结焦的问题，进行总结归类，分析了产生结焦的原因，提出有效预防和控制锅炉结焦的解决方案。

1 设备基本概况

我公司现有2×210MW国产燃煤发电机组，锅炉选用东方锅炉厂制造的DG670/13.7-19型超高压、一次中间再热、自然循环、“∏”型布置汽包炉、单炉膛四角切圆燃烧、平衡通风、露天布置、燃煤、钢炉架、固态排渣炉。设计煤种为以鹤壁煤为主的贫瘦煤，2006年双投。2015年完成低氮燃烧器改造，改造完成后通过各种手段调整燃烧，锅炉炉膛温度要升高60～80℃，锅炉水冷壁开始出现挂焦现象，锅炉对煤质的要求明显提高，连续运行3个月后容易出现掉焦灭火的情况。

2 锅炉结焦问题的集中爆发

2015～2017年10月，设计煤种鹤壁煤采购比例在35%～40%，锅炉运行相对稳定，在锅炉连续运行3个月后偶尔出现掉焦灭火的情况。由于煤炭市场的变化和电厂经营降本需要，2017年进入冬季后掺配煤的比例加大，鹤煤采购比列大幅下降，锅炉结焦明显。2017年12～2018年3月，1#、2#锅炉大量结焦，多次频繁掉焦造成锅炉灭火。公司通过恢复鹤煤采购量、运行通过燃烧调整等手段，1#、2#锅炉结焦情况有所缓解，但还会几天出现一次锅炉掉焦灭火，生产极不稳定。这是因为主燃烧器区域一旦结上焦，通过负荷扰动、炉膛吹灰和调整风门确实也起作用，但焦掉落不受控，炉膛负压波动较大，锅炉燃烧不稳定，掉焦经常造成锅炉灭火等。锅炉掉焦灭火相关参数SIS数据截图如图1。

图1 2018年3月6日0:001#锅炉掉焦灭火相关参数SIS数据截图

3 锅炉结焦的原因

锅炉结焦的原因比复杂，我公司锅炉结焦的主要原因是低氮燃烧器改造后主燃烧器区域热负荷增加，温度升高，给锅炉结焦提供了条件。次要原因是2017年冬季掺配煤较以前明显加大带来灰熔点低的掺配煤量也加大了，锅炉结焦现象就更明显和严重了。

表1 2018年3月6日0:001#锅炉掉焦灭火相关参数数据表

4 问题的分析和解决

造成我厂锅炉结焦的两个主要原因之一的炉温升高的问题需要推翻现有的低氮燃烧器重新设计安装，造价高。主要原因之二的配煤掺烧是电厂降低成本的有效手段，不能轻言放弃。结焦不可怕，可怕的是结焦的不可控累积以及造成的恶性循环。于是，我们就从如何控制焦大量集聚，阻断大量结焦造成锅炉灭火的路径。

我们通过多次现场查看和观察，锅炉结焦的部位是在主燃烧器区域，初期焦状态比较软和疏松，在这个时候对其进行吹扫焦会掉落。原东锅设计的吹灰器在结焦区域上部，不能把结的焦吹掉。设计规范上一般不允许/推荐把吹灰器安装在燃烧器区域，担心影响锅炉燃烧稳定。锅炉主燃烧器区域两侧有风箱，不便于安装吹灰器。

我们通过现场实践试验，在主燃烧器区域安装非标吹灰器效果明显，控制合理的吹扫蒸汽参数就不影响锅炉燃烧的稳定。试验是根据吹灰器的原理和拉法尔喷嘴原理，与厂家结合设计能穿过二次风箱的非标炉膛吹灰器，在主燃烧器至SOFA燃烧器区域的前后左右四面水冷壁墙上合理布置，达到既能吹掉焦又不影响燃烧器喷嘴火焰和锅炉燃烧的效果，从而有效控制住炉焦的积累和大量积累后的恶性循环，不发生掉焦造成的锅炉灭火，保证机组安全稳定运行。

5 非标吹灰器在预防和控制锅炉结焦上的效果

非标吹灰器应用前的状况：炉温高减温水全开，减温水量大，如表1。

图2 DCS画面

（2）设计安装非标吹灰器后锅炉运行效果。能把炉膛早期结的焦吹掉，防止锅炉大面积结焦造成锅炉炉膛温度高加剧结焦的恶性循环，起到预防和控制锅炉结焦的效果。锅炉运行稳定，减温水大幅减少，一般≦10%。见非标吹灰器设计安装使用后汽水系统图（如图2）、锅炉流量及减温水历史曲线图（如图3）、定期吹扫把炉膛结焦吹掉后捞渣机电流变化（图4）。