關于預防火電鍋爐塌焦的分析

錢磊 嚴海連

摘 要：文章通過對鍋爐運行結焦、落焦原因的分析，結合實際運行中可能采取的措施及運行注意事項進行深度分析，得出了一些措施可以在運行過程中防止鍋爐塌焦，保證了機組的運行安全，并在此基礎上給出了相應的操作思路。

關鍵詞：鍋爐運行；結焦；塌焦

1 概述

目前，隨著火電機組的容量越來越大，鍋爐熱負荷越來越高。受燃煤市場調節(jié)的影響，企業(yè)為實現最大利潤，往往摻燒更為廉價的低熱煤中或進口煤種。煤種的多變對爐內結焦有著重要的影響。鍋爐塌焦（也稱落渣）是指燃煤灰分在爐內高溫環(huán)境下軟化粘附于鍋爐受熱面上，鍋爐結焦不僅影響受熱面?zhèn)鳠嵯禂?，更甚者當大塊焦塊集中掉落時，對爐內燃燒產生極大的擾動，爐膛負壓將大幅晃動。實際運行中因鍋爐塌焦而造成爐膛熄火的情況時常發(fā)生，可以說鍋爐塌焦時威脅鍋爐安全運行的重要因素之一。

某廠兩臺1000MW超超臨界鍋爐，也不止一次發(fā)生爐膛塌焦。文章以該廠運行情況為例，對鍋爐結焦、塌焦做一分析。

2 某電廠鍋爐塌焦情況

4月16日#2機組負荷420MW，D、E、F三磨運行，4：46發(fā)生塌焦，爐膛負壓-1016Pa～+1485Pa，火檢D3、E2、F3、F4信號消失。投用E、F層油槍穩(wěn)燃，4：55恢復正常。

4月30日#2機組負荷560MW，D、E、F三磨運行，22：43發(fā)生塌焦，爐膛負壓-406Pa～+493Pa，火檢信號正常。

5月02日#1機組負荷510MW，D、E、F三磨運行，3：09發(fā)生塌焦，爐膛負壓-586Pa～+1028Pa，給煤機F跳閘，火檢信號大面積消失。投用E、F層油槍穩(wěn)燃，3：15恢復正常。

3 鍋爐塌焦原因分析

鍋爐塌焦是一個連續(xù)發(fā)生的過程，其脫落原因主要有：

（1）渣塊累積過程中，在重力作用下渣塊不斷自然脫落。

（2）人為清潔受熱面，利用吹灰選擇性清除受熱面上的渣塊。

（3）由于變負荷過程中受熱面受熱不均，渣塊與金屬受熱面收縮、膨脹程度不同產生應力，使渣塊與受熱面出現部分剝離，當渣塊自身重力大于其粘附力時，渣塊集中脫落。

爐灰在高溫下軟化，遇到受熱面冷卻并粘附在受熱面上形成渣塊。在鍋爐變負荷情況下，因渣塊與受熱面膨脹系數不同產生應力，應力大小正比于爐膛溫度的波幅及波動速率，在應力作用下渣塊與受熱面接觸部分逐漸剝離，應力越大其剝離面積越大，相應粘附力越小，當粘附力不足以平衡其自身重力時渣塊掉落。由于高負荷期間爐內溫度較高，結渣程度遠大于低負荷階段，因此低負荷出現掉渣的概率大于高負荷階段。4月16日#2爐塌焦，其原因正是長時間超低負荷運行中渣塊冷卻脫落所致。檢修啟動之后負荷率較高，特別是4月10日至14日，日均負荷達到80%以上，最低負荷也大于600MW。而4月16日當日機組負荷長時間維持400MW，該負荷為并網以來最低、維持時間最長，對爐內溫度沖擊最大，大量以往在降負荷過程中未掉落的渣塊集中脫落。

4月30日及5月2日兩次鍋爐塌焦，其原因略有差異。以往為控制受熱面結渣程度，加倉方式上，利用結渣特性較好的大同煤與神木煤按比例摻燒。但自4月27日起，#1/2機組全部燃用神木煤，該煤種屬易結渣煤種，期間爐內結渣速度及結渣量較以往大幅提高，受熱面整體污濁程度有所增加，期間再熱汽溫度、再熱汽減溫水量及爐膛出口煙溫來看也證明了這一點，兩次爐內塌焦的原因在于：

（1）由于神木煤灰熔點較低，以往采用混燒大同煤的方法來控制鍋爐結渣程度。此次全部燃用灰熔點較低的神木煤，無論從受熱面結渣的速度還是結渣量來看，都有遠大于以往水平。

（2）吹灰操作在解決鍋爐受熱面大面積結渣與再熱汽溫維持較高水準之間存在一定矛盾，其對吹灰程度的把握具有相當大的難度。在煤種多變的情況下，必然相應調整吹灰頻率。由于對吹灰程度的把握有一認識過程，且運行人員對吹灰依據認識程度不同，各班在吹灰量的把握上存在差異，使得運行期間機組再熱汽溫及鍋爐結渣情況出現一定波動。

（3）由于低負荷階段吹灰條件不滿足，吹灰時間及吹灰機會大大減少，進一步加劇了受熱面結渣情況。

4 預防大面積塌焦的方法

由于鍋爐受熱面的結渣及塌焦具有連續(xù)性和必然性，運行人員所需做的是利用加倉方式及吹灰操作，控制結渣程度范圍并避免渣塊集中脫落，將鍋爐塌焦對爐內穩(wěn)燃的影響降到最低。

圖1

5月計劃負荷率僅為53%，從負荷趨勢上看，我廠機組近期將維持連續(xù)低負荷運行狀態(tài)了，為確保運行安全，防止因塌焦引起的爐內擾動，主要有以下幾點：

（1）低負荷期間，磨煤機運行方式為D、E、F三磨運行，確保低負荷時大同煤摻燒比例2：1，大同煤調整加倉到D倉，以延緩結渣速度。

（2）通過對班組的培訓，進一步提高當班人員對吹灰判據（主再汽溫、主再減溫水量、主再汽受熱面屏間偏差、水冷壁溫度偏差等）的認識，預判因煤種變化可能對汽溫、結渣等方面產生的影響，縮短對新煤種的適應時間。

（3）盡可能避免機組負荷長時間低于450MW，若機組長期維持低負荷運行，應向市調申請吹灰負荷。

（4）隨著近期煤種的日益多變，在吹灰量的把握上需要一個不斷認識調整的過程，在調整期間再熱汽溫可能出現一定程度的波動。

（5）加倉煤種平均揮發(fā)份盡量大于25%。

（6）低負荷期間，減少不必要操作，加減負荷速率放緩。

（7）磨煤機風量控制在100～110t/h之間，磨后溫度盡量靠上限運行。

（8）若爐膛負壓大幅晃動，立即投油穩(wěn)燃。

（9）監(jiān)視磨煤機差壓，若差壓大于6kPa，調整煤量分配，降低該磨入磨煤量。一旦發(fā)生堵煤或磨煤機跳閘，立即投油穩(wěn)燃。

（10）吹灰時按原有吹灰措施執(zhí)行，根據主再汽溫、主再汽減溫水及主再汽受熱面屏間偏差決定吹灰區(qū)域及吹灰頻率，確保再汽溫穩(wěn)定。

5 結束語

鍋爐結焦、塌焦是一個連續(xù)發(fā)生的過程，其結焦速度的快慢與燃煤灰熔點高低及爐內燃燒強度相關。機組負荷的波動對爐膛產生的溫度變化是爐內焦塊掉落的主要因素，加之輔助于吹灰系統(tǒng)的投用，以防止鍋爐大面積塌焦帶來的運行風險。在燃煤煤質變化或長期維持某一負荷運行時，應注意利用吹灰手段防止鍋爐大面積結焦，必要時可申請將機組負荷升降一次。