淺析鍋爐掉焦的原因及預(yù)防措施

李 偉

（大唐太原第二熱電廠，山西 太原 030041）

結(jié)渣是鍋爐運(yùn)行中較為普遍的現(xiàn)象，尤其是燃燒劣質(zhì)煤時(shí)，情況更為明顯。由于爐內(nèi)熱交換減弱，造成爐膛出口處煙氣溫度升高，直接造成主汽溫度和再熱蒸汽溫度升高，從而使得減溫水量增加。而且爐膛上部掉落熔渣時(shí)，有可能砸壞冷灰斗，使出渣口堵塞，不得不停爐打焦，從而大大影響了電廠的正常生產(chǎn)運(yùn)行。以下將通過結(jié)焦的原因、現(xiàn)象和預(yù)防措施進(jìn)行分析。

1 結(jié)焦的原因分析

1.1 燃燒器的設(shè)計(jì)和布置不當(dāng)

燃燒器的設(shè)計(jì)和布置不當(dāng)是影響鍋爐結(jié)渣的重要原因之一。對(duì)于300 MW四角布置切圓燃燒方式的鍋爐，因背火側(cè)補(bǔ)氣條件差，與補(bǔ)氣較好的向火側(cè)形成壓差，加之上角射流的沖擊，因而火焰會(huì)形成較大的偏轉(zhuǎn)，嚴(yán)重時(shí)還可能形成火焰刷墻。如果燃燒器布置過高，火焰上移，可能引起鍋爐上部和出口受熱面結(jié)渣，特別是對(duì)于燃燒無煙煤的鍋爐，由于火焰較長(zhǎng)，燃燒器布置過高，更容易出現(xiàn)上部結(jié)渣和受熱面超溫?fù)p壞的現(xiàn)象。

1.2 燃燒中空氣量不足

燃燒過程中，如果空氣量不足，過量空氣系數(shù)過小，加之風(fēng)粉混合不好，不能充分實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)富氧燃燒，必將產(chǎn)生一氧化碳和氫等還原性氣體，使灰熔點(diǎn)降低，引起爐膛結(jié)渣。在煙氣中存在還原性氣體時(shí)，大大降低了灰熔點(diǎn)，加劇了爐膛的結(jié)焦。

1.3 實(shí)際煤種與設(shè)計(jì)煤種偏差較大

經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，灰渣的熔融特性是判斷燃燒過程中是否發(fā)生結(jié)渣的一個(gè)重要依據(jù)，不同煤種灰的成分和其熔融特性也不同。經(jīng)過對(duì)神一發(fā)電廠的煤樣進(jìn)行灰化測(cè)定，測(cè)得其灰熔點(diǎn)比設(shè)計(jì)值偏低，灰粒很容易達(dá)到軟化狀態(tài)而發(fā)生結(jié)渣。

1.4 燃料與空氣混合不良

運(yùn)行中操作不當(dāng)，燃燒調(diào)整不合理，一、二次風(fēng)混合不好，氧量表計(jì)不準(zhǔn)確等都可能造成氧氣供應(yīng)不足，使?fàn)t膛內(nèi)部局部處于還原性氣氛，使灰中熔點(diǎn)較高的氧化鐵還原成氧化亞鐵。氧化亞鐵易與其他氧化物（如氧化鈣或氧化鎂）生成低熔點(diǎn)的共晶體，使灰粒熔點(diǎn)大大降低。在燃燒揮發(fā)份大的煤質(zhì)時(shí)，需要消耗大量的氧氣，如果二次風(fēng)混入較晚，使燃燒缺氧，極易造成結(jié)渣。

1.5 火焰偏斜刷墻造成結(jié)渣

鍋爐在正常運(yùn)行中，溫度最高的區(qū)域應(yīng)該是爐膛中心。由于火焰的偏斜將使火焰中心移至邊側(cè)，從而使灰粉得不到充分冷卻，灰粒與水冷壁受熱面接觸的時(shí)候，很快黏上去形成焦粒，最終造成爐膛結(jié)渣。

1.6 煤粉細(xì)度的影響

對(duì)煤粉細(xì)度進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，煤粉細(xì)度越大，煤粉越粗，煤粉顆粒就越容易從煤粉氣流中分離出來與水冷壁發(fā)生沖撞、黏連、結(jié)渣。同時(shí)，粗顆粒燃盡時(shí)間較長(zhǎng)，經(jīng)常貼壁造成還原性氣氛，從而增加了結(jié)渣的概率。

1.7 爐膛燃燒器區(qū)域熱負(fù)荷偏高

在燃燒器區(qū)域燃料燃燒放出的大量熱量沒有足夠的水冷壁受熱面來吸收，因此導(dǎo)致燃燒器區(qū)域的局部溫度過高，造成燃燒器區(qū)域的結(jié)渣。另外，燃料和煙氣在爐內(nèi)的停留時(shí)間過短，燃料未能完全燃燒，引起爐膛出口煙溫偏高，造成爐膛出口受熱面結(jié)渣。

1.8 其他原因

鍋爐吹灰器故障或未進(jìn)行吹灰。撈渣機(jī)停運(yùn)時(shí)間過長(zhǎng)，灰斗內(nèi)灰位過高。

造成鍋爐結(jié)焦的原因是多方面的，必須針對(duì)實(shí)際情況具體分析，找出原因加以解決。

2 鍋爐結(jié)焦的現(xiàn)象及分析

①鍋爐結(jié)焦使?fàn)t膛蒸發(fā)受熱面吸熱降低，相對(duì)煙氣攜帶熱量增加，鍋爐各部煙氣溫度及排煙溫度升高。②鍋爐蒸汽溫度升高，減溫水流量增大。在太原第二熱電廠11#爐結(jié)焦異常工況大負(fù)荷（250 MW以上）運(yùn)行時(shí)，低過出口溫度會(huì)上升至410℃以上（大負(fù)荷正常運(yùn)行工況一般為390℃左右），一級(jí)過熱器減溫水調(diào)門大開，需節(jié)流給水主閥提高給水差壓，來增大減溫水流量。③結(jié)焦嚴(yán)重時(shí)，鍋爐出力降低。④灰斗內(nèi)有大焦塊或灰渣量明顯減少。

3 爐膛掉焦的現(xiàn)象及其分析

3.1 爐膛負(fù)壓先正后負(fù)

爐膛掉焦時(shí)，焦塊掉入撈渣機(jī)內(nèi)，濺起的水汽或造成爐底水封短時(shí)破壞而漏入的空氣，都會(huì)引起爐膛壓力升高；爐膛壓力升高引起引風(fēng)機(jī)靜葉自動(dòng)開大，而當(dāng)?shù)艚挂鸬臄_動(dòng)消除后，引風(fēng)機(jī)靜葉開度不能及時(shí)關(guān)小會(huì)造成爐膛壓力降低，之后引風(fēng)自動(dòng)關(guān)小引風(fēng)機(jī)靜葉擋板，爐膛負(fù)壓恢復(fù)正常。

3.2 汽包水位下降

掉焦過程中會(huì)影響爐膛燃燒工況，使?fàn)t膛內(nèi)的燃燒動(dòng)力場(chǎng)擾動(dòng)量變大，燃燒不穩(wěn)定，爐膛內(nèi)溫度下降，附近的水冷壁吸熱量減少，這都會(huì)使水冷壁內(nèi)的飽和汽產(chǎn)生量短時(shí)減少，引起汽包水位降低。

3.3 火檢信號(hào)大幅下降

掉焦過程中會(huì)影響爐膛燃燒工況，造成火檢信號(hào)大幅下降。

3.4 撈渣機(jī)內(nèi)部的水大量溢出

焦塊掉入撈渣機(jī)內(nèi)，將撈渣機(jī)內(nèi)的水壓出撈渣機(jī)。

4 防止鍋爐結(jié)焦、掉焦的措施

結(jié)焦的原因較為復(fù)雜，防止結(jié)焦的最根本原則是消除產(chǎn)生結(jié)焦的基本條件，使之不產(chǎn)生焦粒，從而不至于產(chǎn)生大的焦塊。如果爐膛內(nèi)的高溫?zé)煔獠粵_刷水冷壁，或者當(dāng)氣流接觸管子前，熔融的灰粒已冷卻呈凝固態(tài)或無黏結(jié)性，在水冷壁附近創(chuàng)造氧性氣氛以提高灰熔點(diǎn)溫度，結(jié)焦便不會(huì)產(chǎn)生。下面將具體措施逐一分析。

①加強(qiáng)入廠煤管理，保證入爐煤質(zhì)量，加強(qiáng)對(duì)設(shè)計(jì)煤種的采購(gòu)量和燃煤摻燒管理，提高燃煤飛灰熔點(diǎn)溫度，防止鍋爐結(jié)焦。②單元長(zhǎng)、機(jī)長(zhǎng)接班及班中要詳細(xì)了解上煤渠道，在煤質(zhì)變化時(shí)，要及時(shí)做好充分的事故預(yù)想，嚴(yán)密監(jiān)視燃燒工況，加強(qiáng)監(jiān)視調(diào)整，保證鍋爐燃燒氧量，防止由于鍋爐產(chǎn)生局部還原性氣氛而導(dǎo)致鍋爐結(jié)焦。③值班人員應(yīng)加強(qiáng)燃燒調(diào)整。根據(jù)煤種特點(diǎn)嚴(yán)格控制鍋爐配風(fēng)情況，調(diào)整一、二次風(fēng)壓和風(fēng)速，根據(jù)負(fù)荷調(diào)整FF頂層二次風(fēng)擋板的開度，控制爐膛出口煙氣溫度偏差不得超限，防止鍋爐燃燒中心偏斜造成鍋爐結(jié)焦。司爐人員認(rèn)真操作，加強(qiáng)運(yùn)行監(jiān)視與調(diào)整，使四角噴燃負(fù)荷均勻，火焰充滿度好，避免火焰中心偏移，氣粉貼墻；運(yùn)行中保持合適的氧量，特別是當(dāng)燃料或負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，避免鍋爐因缺氧而結(jié)焦。鑒于太原第二熱電廠鍋爐氧量測(cè)量裝置安裝在豎直煙道，系統(tǒng)負(fù)壓較大，漏風(fēng)較大，測(cè)量結(jié)果與實(shí)際氧量誤差大，建議在負(fù)壓較小的水平煙道加裝氧量測(cè)點(diǎn)，提高煙氣含氧量的測(cè)量準(zhǔn)確度，加裝一氧化碳和飛灰含碳量微波測(cè)量在線監(jiān)測(cè)裝置，進(jìn)行鍋爐最佳的燃燒調(diào)整，減少結(jié)焦。④在煤質(zhì)偏好時(shí)，應(yīng)在交接班及班中檢查工作中加強(qiáng)噴燃器噴口是否有結(jié)焦積灰現(xiàn)象，如果有積灰或結(jié)焦應(yīng)及時(shí)清理。⑤加強(qiáng)鍋爐爐膛的定期吹灰工作，嚴(yán)格按有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。吹灰時(shí)，做好相應(yīng)的安全措施，防止鍋爐掉大焦保護(hù)動(dòng)作。⑥對(duì)撈渣機(jī)的檢查要認(rèn)真、細(xì)致、到位，發(fā)現(xiàn)撈渣機(jī)缺陷時(shí)應(yīng)及時(shí)聯(lián)系處理，不得因檢查不及時(shí)造成撈渣機(jī)長(zhǎng)時(shí)間停運(yùn)，甚至導(dǎo)致放灰，灰位過高導(dǎo)致鍋爐結(jié)焦等嚴(yán)重事件的發(fā)生。⑦如果發(fā)生掉焦事件，應(yīng)及時(shí)投運(yùn)兩只或兩只以上大油槍助燃，待火檢信號(hào)正常、爐膛負(fù)壓正常、燃燒工況穩(wěn)定后，再及時(shí)撤出全部運(yùn)行的油槍。⑧如果發(fā)生掉焦的同時(shí)因火檢信號(hào)降低而引起磨煤機(jī)跳閘，應(yīng)及時(shí)增投油槍，穩(wěn)定燃燒工況，并盡快將跳閘的磨煤機(jī)恢復(fù)正常運(yùn)行，鍋爐運(yùn)行穩(wěn)定后停運(yùn)各油槍。⑨掉焦事件發(fā)生后，應(yīng)注意觀察給水流量、爐膛負(fù)壓等參數(shù)是否正常，檢查水冷壁冷灰斗處有無漏汽水聲，檢查撈渣機(jī)無損壞現(xiàn)象，安排值班員查看撈渣機(jī)內(nèi)掉入大焦塊的情況如大小、軟硬等。⑩值班員在巡檢撈渣機(jī)時(shí)，應(yīng)做好防止掉焦濺出汽水燙傷的事故預(yù)想和防范措施，巡檢時(shí)應(yīng)在警戒線以外，不得在撈渣機(jī)周圍長(zhǎng)期逗留，值班員還應(yīng)及時(shí)告知現(xiàn)場(chǎng)其他工作人員不得靠近撈渣機(jī)，防止發(fā)生人身傷害。輥輯訛如果因爐膛掉焦引發(fā)鍋爐MFT動(dòng)作，值班員應(yīng)緊急停爐，匯報(bào)值長(zhǎng)，聯(lián)系檢修檢查冷灰斗或撈渣機(jī)無損壞現(xiàn)象，并在值長(zhǎng)的安排指揮下恢復(fù)機(jī)組運(yùn)行。輥輰訛值班員應(yīng)加強(qiáng)學(xué)習(xí)，不斷提高自身對(duì)爐膛結(jié)焦情況下分析判斷能力和操作調(diào)整水平。

鍋爐結(jié)焦的情況應(yīng)該引起高度重視，在日常工作中應(yīng)避免結(jié)焦、掉焦情況的發(fā)生，確保機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

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