火電廠鍋爐結(jié)焦的成因及防治研究

摘要：鍋爐結(jié)焦會加速鍋爐的老化，影響鍋爐的效率和壽命，因此，加強(qiáng)對鍋爐結(jié)焦的原因分析，做好相關(guān)防治工作，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。文章對鍋爐結(jié)焦的成因及防治措施進(jìn)行了探討，旨在為鍋爐改造提供參考意見。

關(guān)鍵詞：火電廠；鍋爐結(jié)焦；發(fā)電量；防治措施；鍋爐老化；鍋爐改造 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TK223 文章編號：1009-2374（2015）08- DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.

火力發(fā)電是重要的發(fā)電方式之一，火電廠的運(yùn)作情況直接影響著社會用電，而鍋爐結(jié)焦問題嚴(yán)重影響著火電廠的發(fā)電量及其運(yùn)行的安全與效率，因此，我們應(yīng)該高度重視火電廠鍋爐結(jié)焦問題。

1 原因分析

火電廠主要借助燃燒燃料來獲取熱能，通過熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，再通過機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，最終將電能輸送給廣大電力用戶使用。而鍋爐作為整個熱力發(fā)電系統(tǒng)的主要設(shè)備，其運(yùn)行中受熱面結(jié)焦是一個主要問題，最終導(dǎo)致發(fā)電廠的發(fā)電效率降低。因而為了確保其高效的生產(chǎn)，就必須對火電廠鍋爐結(jié)焦的成因進(jìn)行分析，主要有以下三點(diǎn)：

1.1 煤質(zhì)差

當(dāng)前，煤是我國火電廠選用最為廣泛的燃料。在鍋爐運(yùn)行中，煤質(zhì)是決定鍋爐是否結(jié)焦的主要因素，因?yàn)槠湓谌紵^程中，軟化溫度、熔化溫度和灰份熔融特性的變形溫度經(jīng)常出現(xiàn)異常，而這主要是因?yàn)槊嘿|(zhì)不同，當(dāng)煤中含有較多堿性氧化物時，其灰熔點(diǎn)較低，容易導(dǎo)致鍋爐結(jié)焦，而若煤種的氧化鋁和氧化硅的含量較大，其灰熔點(diǎn)較高，一般不會導(dǎo)致鍋爐結(jié)焦。因此，當(dāng)前很多發(fā)電廠在選煤時，往往由于所選煤質(zhì)較差，容易導(dǎo)致鍋爐結(jié)焦。

1.2 爐膛溫度異常

在鍋爐燃燒過程中，由于操作人員難以有效的控制爐膛溫度，從而導(dǎo)致鍋爐結(jié)焦。究其根源，首先是因?yàn)闋t膛溫度越高，飛灰就會處于軟化甚至熔融狀態(tài)，固體顆粒容易附著其表面，導(dǎo)致其結(jié)焦的概率較大；其次在燃燒過程中，若鍋爐內(nèi)的氧氣不充足，結(jié)焦概率將增大，主要原因之一是含氧量較低時，部分燃燒區(qū)域形成還原性氣氛，導(dǎo)致灰熔點(diǎn)降低而結(jié)焦，原因之二為氧氣不足，意味著鍋爐送風(fēng)量不夠，而送風(fēng)對于爐膛相當(dāng)于冷源，所以將導(dǎo)致爐膛局部溫度偏高。此外，當(dāng)煤灰中鐵含量較大時，容易產(chǎn)生灰熔點(diǎn)較低的物質(zhì)，例如氧化環(huán)境下的鐵能生成Fe2O3，此時Fe2O3就會與氧化硅發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并生成2FeO-SiO2，但是其熔點(diǎn)較低，導(dǎo)致鍋爐結(jié)焦加劇。

1.3 難以及時高效地監(jiān)測

鍋爐運(yùn)行中，有效的實(shí)時監(jiān)測能更好地確保其燃燒效率，但就實(shí)際來看，往往由于缺乏在線監(jiān)測系統(tǒng)，而只能通過人為的方式進(jìn)行監(jiān)測（生產(chǎn)中往往只能通過肉眼觀察受熱面對結(jié)焦情況進(jìn)行監(jiān)測），很多鍋爐出現(xiàn)結(jié)焦后無法發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致鍋爐結(jié)焦程度越來越高，最終對鍋爐效率帶來影響。

2 火電廠鍋爐結(jié)焦帶來的不利影響

火電廠的鍋爐一旦結(jié)焦，就會導(dǎo)致其生產(chǎn)效率的降低，燃煤資源也得不到有效的利用，在日常工作中發(fā)現(xiàn)不同的鍋爐在不同時段，其結(jié)焦的程度也不相同，如圖1就是最為常見的鍋爐積灰等級示意圖：

鍋爐結(jié)焦對于火電廠生產(chǎn)效率的提升帶來的不利影響，具體表現(xiàn)在以下三個方面：一是鍋爐的性能降低，由于結(jié)焦后的鍋爐受熱面被焦塊覆蓋，導(dǎo)致結(jié)焦受熱面吸熱減少，后方受熱面吸熱增加（例如一般水冷壁結(jié)焦會導(dǎo)致過熱汽溫升高），甚至導(dǎo)致受熱面管壁超溫而爆管；二是鍋爐的使用壽命降低，尤其是大塊焦塊附著在受熱面上時，不僅會增加受熱面的負(fù)重，而且當(dāng)焦塊掉落時可能導(dǎo)致冷灰斗水冷壁被砸壞；三是鍋爐滅火，對于濕式排渣鍋爐，當(dāng)較大的焦塊從受熱面掉落時，由于焦塊溫度較高，導(dǎo)致水封槽內(nèi)瞬間產(chǎn)生大量水蒸汽，這大量的水蒸汽將向上噴涌，遮擋大部分火焰檢測探頭，導(dǎo)致鍋爐保護(hù)動作滅火，同時隨著水封槽內(nèi)水被蒸發(fā)，水封槽液位下降，將會導(dǎo)致爐底漏入大量冷風(fēng)，最終導(dǎo)致燃燒區(qū)內(nèi)煤粉火焰的著火狀況嚴(yán)重惡化，爐膛內(nèi)負(fù)壓劇烈波動，也會導(dǎo)致鍋爐保護(hù)動作滅火。

3 關(guān)于如何防治鍋爐結(jié)焦的探究

通過上述分析，我們對火電廠鍋爐結(jié)焦的成因、不利影響和加強(qiáng)其防治的必要性有了一定的認(rèn)識，在日常生產(chǎn)過程中要有效的防治鍋爐結(jié)焦主要應(yīng)做好以下六方面的工作：

3.1 及時高效地?fù)脚淙剂希_保燃煤質(zhì)量

由于燃煤是火電廠的主要燃料，為了最大化地預(yù)防鍋爐結(jié)焦，首先應(yīng)對煤質(zhì)進(jìn)行嚴(yán)格的控制。當(dāng)燃用易結(jié)焦煤種時應(yīng)采取合理的摻配煤措施，即加強(qiáng)鍋爐入爐煤摻配工作，對于低灰熔點(diǎn)、易結(jié)焦煤種，應(yīng)盡量和高灰熔點(diǎn)、不易結(jié)焦煤種進(jìn)行合理摻配，以避免鍋爐單燒低灰熔點(diǎn)、易結(jié)焦煤種時造成嚴(yán)重結(jié)焦，并根據(jù)鍋爐水冷壁結(jié)焦情況適當(dāng)加入除焦劑進(jìn)行輔助除焦。

3.2 嚴(yán)格控制鍋爐溫度

為了預(yù)防鍋爐結(jié)焦，必須嚴(yán)格地控制爐膛內(nèi)部的溫度。通過對爐膛內(nèi)溫度全天候24小時監(jiān)控，并結(jié)合結(jié)焦特點(diǎn)對爐膛內(nèi)的溫差進(jìn)行調(diào)節(jié)，預(yù)防煤灰顆粒的聚集形成焦?fàn)?，同時在燃燒調(diào)整時應(yīng)定期檢測各粉管的出粉量是否平均，粉量過大容易使燃燒器噴口形成還原性氣氛且燃燒區(qū)域溫度過高造成燃燒器噴口的結(jié)焦；在進(jìn)行鍋爐的熱態(tài)燃燒調(diào)整時，組織合理的燃燒工況，使各個燃燒器的配風(fēng)均勻，確定最佳的過量空氣系數(shù)，調(diào)整一、二次風(fēng)率、風(fēng)速和風(fēng)煤配比，使煤粉燃燒良好而不在爐壁附近產(chǎn)生還原性氣氛。

3.3 高效及時地清除鍋爐結(jié)焦

若鍋爐停止運(yùn)行，應(yīng)安排人員及時清理爐膛之內(nèi)的淺薄層結(jié)焦，確保爐膛的內(nèi)壁沒有初始結(jié)焦層，并在鍋爐中安裝吹灰器，及時將爐膛內(nèi)壁中的炭灰顆粒層清除。同時利用自動化控制系統(tǒng)，對爐膛結(jié)焦程度及時的監(jiān)測和清理，確保其始終處于爐膛的承受范圍之內(nèi)，具體工作流程如圖2所示：

3.4 合理優(yōu)化鍋爐的作業(yè)時間

采取分時段進(jìn)行作業(yè)的方式是預(yù)防鍋爐因長時間的燃燒而出現(xiàn)結(jié)焦的有效措施，即對鍋爐的作業(yè)時間進(jìn)行合理的優(yōu)化。例如在用電高峰期，由于此時鍋爐往往高負(fù)荷運(yùn)行，容易出現(xiàn)結(jié)焦的情況，所以必須加強(qiáng)對其的監(jiān)測和處理，而對于用電低峰期，則應(yīng)降低其運(yùn)行時間，采取定期和不定期的方式加強(qiáng)對鍋爐內(nèi)壁的清掃。

3.5 有效控制鍋爐的火焰中心

對鍋爐的火焰中心進(jìn)行適當(dāng)控制，能夠防止灰渣撞擊爐膛內(nèi)壁造成的結(jié)焦現(xiàn)象。這是因?yàn)?，煤燃燒產(chǎn)生的灰渣撞擊爐壁后易粘附在爐壁上，若清除不及時便會出現(xiàn)結(jié)焦且越積越多。而鍋爐的火焰中心位置既取決于燃燒器的噴射角度（此角度由基建時的安裝工藝決定，鍋爐正常運(yùn)行時無法調(diào)整），還取決于各燃燒器的運(yùn)行情況，因此必須保證燃燒設(shè)備處于良好狀態(tài)，旋流燃燒器各旋流器、煤粉均流器完好以及各風(fēng)門擋板開度一致且調(diào)整靈活，直流燃燒器各擺角同步且不發(fā)生卡澀，各層、角二次風(fēng)門開度偏差不大，以此降低火焰中心偏斜、貼邊、粘附等問題的發(fā)生。

3.6 提高空氣對流的速率

將空氣對流速率提升，能有效減少鍋爐內(nèi)結(jié)渣，從而更好地對煤的燃燒位置和燃燒器之間的角度進(jìn)行控制，此時所形成的高溫點(diǎn)會集中在鍋爐的中心位置，從而達(dá)到降低燃燒器重要結(jié)構(gòu)部位的污染、結(jié)渣。提高一次風(fēng)速還可以增加一次風(fēng)射流的剛性，減少由于射流兩側(cè)靜壓作用而產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)，避免一次風(fēng)氣流直接沖刷壁面而產(chǎn)生結(jié)渣。

4 結(jié)語

綜上所述，對火電廠鍋爐結(jié)焦的成因及防治對策進(jìn)行研究具有十分重要的意義，作為新時期背景下的火電廠，必須認(rèn)真分析和總結(jié)火電廠鍋爐結(jié)焦的成因，結(jié)合其對鍋爐帶來的不利影響及防治的必要性，采取有效的措施，切實(shí)加強(qiáng)鍋爐結(jié)焦的防治，才能更好地確保企業(yè)生產(chǎn)任務(wù)的高效開展。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：徐東磊（1987-），男，廣東潮州人，廣東大唐國際潮州發(fā)電有限責(zé)任公司助理工程師。

（責(zé)任編輯：蔣建華）