電站鍋爐運行中常見問題及處理措施

楊三山

(大唐國際張家口發(fā)電廠,河北張家口 075100)

電站鍋爐運行中常見問題及處理措施

楊三山

(大唐國際張家口發(fā)電廠,河北張家口 075100)

電力在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活中的作用越來越突出。我國以煤炭為主要原料的能源結(jié)構(gòu)決定了近幾十年內(nèi)燃煤電站的主導(dǎo)地位。電站鍋爐作為火力發(fā)電廠的三大主機之一,對發(fā)電廠的安全高效運行及電力的充足穩(wěn)定供應(yīng)至關(guān)重要。本文介紹了電站鍋爐的工作原理,分析其在運行過程中需要注意的事項,常見的問題以及應(yīng)對故障應(yīng)采取的措施,以期為從事鍋爐運行的工作人員提供一定的指導(dǎo)和參考。

燃煤電站鍋爐運行問題措施

1 引言

隨著科技的飛速發(fā)展，社會經(jīng)濟的不斷增長以及人民生活水平的不斷提高，電力作為高效清潔的能源，越來越占據(jù)著重要的地位。但是由于我國的能源結(jié)構(gòu)，燃煤電站一直以來都在電力供應(yīng)中起著主導(dǎo)地位。隨著能源環(huán)境問題的日益加重，尤其是燃煤排放物對大氣中PM2.5濃度的影響，降低燃煤電站在電力供應(yīng)中的比重，提高太陽能、核能、生物質(zhì)能等清潔能源的比重，無論從能源角度還是環(huán)境角度都勢在必行[1]。但是由于我國對電力的巨大消耗量，近期內(nèi)及未來十幾年內(nèi)，燃煤發(fā)電仍將占據(jù)60%左右的比重。電站鍋爐是火力發(fā)電站的三大主機之一，通過燃燒將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成煙氣的熱能，再通過煙氣與工質(zhì)的換熱，最終將給水加熱成高溫高壓的水蒸汽，水蒸汽進(jìn)而推動汽輪機做功。由于鍋爐內(nèi)進(jìn)行劇烈的燃燒及工質(zhì)換熱，燃燒器、過熱器、再熱器等受熱面及設(shè)備都處在非常惡劣的環(huán)境下工作，因此如果鍋爐運行出現(xiàn)問題，則會影響汽水循環(huán)，損壞受熱面，進(jìn)而引起一系列的反應(yīng)，因此鍋爐運行調(diào)節(jié)是保證鍋爐安全運行的重要手段。而鍋爐燃燒調(diào)節(jié)則是保證鍋爐良好運行的重要方式。

2 電站煤粉鍋爐工作原理

電站鍋爐由鍋和爐兩部分組成，鍋指汽水系統(tǒng)，汽水系統(tǒng)的作用是吸收燃料的熱量，將給水加熱到一定參數(shù)的過熱蒸汽，組成部分包括過熱器、再熱器、水冷壁、聯(lián)想、省煤器、汽包等設(shè)備及其連接管道[2]。

爐指燃燒系統(tǒng)，燃燒系統(tǒng)的作用是組織燃煤在爐內(nèi)的良好燃燒，通過燃燒將燃料的化學(xué)能釋放出來，組成部分有爐墻、構(gòu)架、爐膛、燃燒器、空氣預(yù)熱器、點火系統(tǒng)及煙風(fēng)道組成。

目前大型火力發(fā)電廠大多以煤粉爐為主，燃煤由原煤倉經(jīng)過給煤機進(jìn)入磨煤機，達(dá)到一定粒度的煤粉由來自空氣預(yù)熱器的熱空氣邊干燥邊輸送至燃燒器，另一部分的熱空氣直接進(jìn)入燃燒器，煤粉與空氣通過燃燒器進(jìn)入爐膛燃燒。煤粉與空氣燃燒后生成高溫的煙氣，高溫?zé)煔馀c爐膛四周的水冷壁管、高溫過熱器、低溫過熱器、再熱器、省煤器等受熱面進(jìn)行換熱，進(jìn)而將給水加熱到具有額定溫度和壓力的高溫高壓水蒸汽[3]。

3 電站鍋爐運行中常見問題及措施

由于鍋爐設(shè)計是按照特定的煤種的工況進(jìn)行的，一旦煤種確定、參數(shù)確定，鍋爐的本體結(jié)構(gòu)，尺寸就固定了，鍋爐在設(shè)計參數(shù)、設(shè)計煤種下運行，其效率是最高的。但是由于我國的燃煤種類繁多，成分差異很大，而且由于電網(wǎng)負(fù)荷，鍋爐并不能始終在最佳工況下運行，由此，在鍋爐運行過程中會出現(xiàn)很多的問題，嚴(yán)重時會造成設(shè)備故障[4]。

3.1 積灰、堵灰及結(jié)焦

燃煤中含有一定的堿金屬化合物，在燃燒過程中，堿金屬化合物揮發(fā)出現(xiàn)，隨著工質(zhì)不斷地吸熱，煙氣冷卻后堿金屬化合物會在管子的外表面形成粘結(jié)性沉淀層；煤粉中還有一定的硫，伴隨著燃煤燃燒會生成硫氧化物，在管子表面形成密實的硫酸鹽沉積層。隨著灰層的不斷提高，煙氣的同流面積減小，造成阻力增大，另外管子表面的積灰層降低了煙氣與工質(zhì)的換熱系數(shù)，影響換熱效果，嚴(yán)重時還會造成傳熱惡化。對于灰分較大的煤種，一定要加強吹灰。

3.2 水力偏差

引起水力偏差的原因有結(jié)構(gòu)偏差和熱偏差，若同屏的管圈之間有較大的結(jié)構(gòu)差異存在，會是阻力系數(shù)大小相差較大，同時，如果高溫過熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計存在問題，還在產(chǎn)生集箱效應(yīng)、熱效流動偏差、三通效應(yīng)等，在此種情況下，管屏之間的水動力偏差疊加，蒸汽流動較低的管子由于得不到有效的冷卻，會發(fā)生超溫保管的事故。因此，在設(shè)計時，必須要對集箱壁厚、結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的優(yōu)化，管屏采用對稱的結(jié)構(gòu)布置，管圈結(jié)構(gòu)也有盡可能形式一致。

3.3 煙氣偏差

煤粉爐很多采用四角切圓的燃燒方式，但是這種方式下，當(dāng)煙氣達(dá)到爐膛出口進(jìn)入水平煙道時，仍會留存20%左右的殘余旋轉(zhuǎn)，這樣會形成煙氣偏差，導(dǎo)致局部區(qū)域煙氣溫度升高，煙氣量增大，則將區(qū)域管屏在較大的熱負(fù)荷下工作，超溫爆管的幾率大大增加。對四角切圓的煤粉鍋爐，燃燒器應(yīng)采用消旋原理設(shè)計，進(jìn)而降低煙氣的偏差程度，另外運行時應(yīng)對送風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整。

3.4 低溫腐蝕

低溫腐蝕一般發(fā)生在鍋爐尾部受熱面等煙氣溫度較大的地方，如空氣預(yù)熱器省煤器、鋼制管道、除塵器和引風(fēng)機等處。影響低溫腐蝕的因素很多，比較突出的有燃料的含硫量、過量空氣的系數(shù)、鍋爐燃燒工況好壞等；低溫腐蝕會造成設(shè)備的磨損及泄露，對鍋爐的安全運行有較大的影響。因此在運行時應(yīng)采取有效地措施來防止低溫腐蝕。常見的措施主要有使用添加劑、提高受熱面的壁溫、低氧燃燒、及采用新的抗腐蝕材料等。從運行角度，采用低氧燃燒的控制方式、合理控制煙氣中的氧氣含量，冬季投入熱風(fēng)再循環(huán)，對尾部受熱面加強吹灰或者采用新材料等可以對低溫腐蝕起到一定的緩解作用。

除此之外，電站煤粉爐運行中常見的問題還有爐膛結(jié)渣、“四管”爆破、漏風(fēng)等。影響鍋爐運行的因素有很多，源頭上來說主要是煤種與負(fù)荷。在運行時，一定要盡力保證燃用煤種與設(shè)計煤種的差異最小，通過燃料控制，選煤、配煤等縮小兩者之間的差距，另外維持鍋爐在額定負(fù)荷下運行，切忌頻繁的調(diào)整鍋爐的負(fù)荷[5]，另外應(yīng)該定期對鍋爐運行人員進(jìn)行培訓(xùn)，提高其運行水平，以及遇到突發(fā)事件的處理能力，各電廠之間應(yīng)定期進(jìn)行交流學(xué)習(xí)，分享各自電廠出現(xiàn)的問題及解決措施，總結(jié)歸納，以便于整體提高。

4 結(jié)語

近期內(nèi)，燃煤電站鍋爐在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活中的地步不可動搖。面對日益突出的能源與環(huán)境的雙重壓力，優(yōu)化鍋爐運行調(diào)節(jié)，保證已建發(fā)電機組安全高效運行是應(yīng)對能源問題，環(huán)境污染的重要手段之一。因此，鍋爐運行對反饋的精確度，操作人員的專業(yè)素質(zhì)和技術(shù)水平都有很高的要求。本文總結(jié)歸納了電站鍋爐運行中容易出現(xiàn)的問題及解決措施，以期對從事該方面工作的人員提供一定的指導(dǎo)。

[1]鄒聰,楊琴.電站鍋爐運行常見問題及措施[J].工程技術(shù)與產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟,2013(1):58-59.

[2]胡國江.對于電站鍋爐運行事故的分析與預(yù)防[J].中國科技財富,2012(14):155.

[3]譚立娟,陳軍.電站鍋爐過熱器常見爆管原因分析及防控措施[J].內(nèi)蒙古石油化工,2011(9):76-77.

[4]班金城.電站鍋爐結(jié)焦問題分析及措施研究[J].電力科技,2013(2):239,245.

[5]羅永浩.大型燃煤電站鍋爐若干重大問題的原因分析和改進(jìn)措施[J].鍋爐技術(shù),1999(2):106-111.

楊三山(1985—),男,山西臨汾市洪洞縣人,大學(xué)本科,助理工程師,主要從事鍋爐本體專業(yè)兩年半,生產(chǎn)統(tǒng)計專業(yè)兩年。