結(jié)合平海廠鍋爐結(jié)焦情況淺析結(jié)焦的危害、原因及預(yù)防措施

李　貴（廣東惠州平海發(fā)電廠有限公司，廣州惠州　056363）

結(jié)合平海廠鍋爐結(jié)焦情況淺析結(jié)焦的危害、原因及預(yù)防措施

李貴
（廣東惠州平海發(fā)電廠有限公司，廣州惠州056363）

鍋爐結(jié)焦是目前電廠鍋爐非常普遍的一種異常情況，它不但影響了鍋爐的效率，和廠用電率，而且還有可能造成鍋爐大面積爆管或者嚴(yán)重堵焦，造成被迫停爐事故。所以鍋爐結(jié)焦給鍋爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來了極大的安全隱患。現(xiàn)結(jié)合平海電廠鍋爐結(jié)焦的實(shí)際情況，對(duì)鍋爐結(jié)焦的原因、危害以及需要采取的一些預(yù)防措施加以分析和說明。

鍋爐結(jié)焦預(yù)防措施

1　平海廠鍋爐概況

平海電廠鍋爐型號(hào)為SG-3093/27.46-M533，型式：Π型布置、單爐膛、一次中間再熱、尾部雙煙道結(jié)構(gòu)、八角雙切圓燃燒方式、平衡通風(fēng)、機(jī)械干式排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)露天布置、采用帶BCP 泵的內(nèi)置式啟動(dòng)分離系統(tǒng)、三分倉(cāng)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器、采用正壓冷一次風(fēng)直吹式制粉系統(tǒng)、超超臨界參數(shù)變壓直流鍋爐。燃燒方式采用低 NOx 同軸燃燒系統(tǒng)（LNCFS）。通過分析煤粉燃燒時(shí)NOx的生成機(jī)理，低NOx煤粉燃燒系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是減少揮發(fā)份氮轉(zhuǎn)化成NOx，其主要方法是建立早期著火和使用控制氧量的燃料/空氣分段燃燒技術(shù)。鍋爐設(shè)計(jì)煤種為內(nèi)蒙準(zhǔn)格爾煤與印尼煤的1：1混煤，校核煤種為印尼煤。

2　平海廠鍋爐運(yùn)行結(jié)焦情況

平海廠投產(chǎn)后的一段時(shí)間，一直燃用神華煤，灰熔點(diǎn)溫度較低，約為1150℃左右，另外由于機(jī)組負(fù)荷較高，通過爐膛觀火情況及排渣檢查情況判斷，鍋爐已出現(xiàn)輕度結(jié)焦現(xiàn)象。近期平海廠一直燃用煤種為內(nèi)蒙伊泰4，由于白天長(zhǎng)時(shí)間高負(fù)荷運(yùn)行，晚上機(jī)組調(diào)峰降負(fù)荷時(shí)，出現(xiàn)掉焦現(xiàn)象，而且焦塊比較大，導(dǎo)致在干排渣上側(cè)的擠壓頭處出現(xiàn)搭橋，所有的焦渣堵在擠壓頭出無法從干渣機(jī)排出。擠壓頭對(duì)爐焦進(jìn)行擠壓時(shí)，由于渣量過大，導(dǎo)致干排渣系統(tǒng)跳閘。最后只能通過檢修人員人工將爐渣一點(diǎn)一點(diǎn)的從排渣系統(tǒng)的觀察孔出排出。本次鍋爐結(jié)焦并出現(xiàn)搭橋堵焦事件，險(xiǎn)些造成鍋爐被迫停運(yùn)事故。

3　鍋爐結(jié)焦特性分型

3.1鍋爐結(jié)焦的危害

（1）鍋爐結(jié)焦會(huì)影響受熱面的換熱效果，從而引起汽溫升高甚至超限，導(dǎo)致減溫水用量過大，甚至?xí)?dǎo)致受熱面爆破；鍋爐結(jié)焦還會(huì)引起鍋爐排煙溫度升高，排煙損失增大，鍋爐效率降低。

（2）若結(jié)焦嚴(yán)重熔合成大的焦塊，因重力從上部落下，低負(fù)荷時(shí)可能會(huì)使燃燒不穩(wěn)定造成滅火，也可能會(huì)砸壞冷灰斗水冷壁，造成被迫停爐事故。

（3）鍋爐結(jié)焦后，為保持鍋爐的正常運(yùn)行，在增加燃料量的同時(shí)必須相應(yīng)的加大風(fēng)量，這就使送、引風(fēng)機(jī)負(fù)荷增加，從而增加廠用電。

（4）鍋爐部分水冷壁結(jié)焦時(shí)，水冷壁受熱不均勻，會(huì)使水冷壁產(chǎn)生熱偏差，可能導(dǎo)致水冷壁破壞。

（5）結(jié)焦易成灰渣大塊，使干渣機(jī)運(yùn)輸困難，還可能會(huì)導(dǎo)致過載跳閘，嚴(yán)重時(shí)會(huì)堵焦堵，被迫降負(fù)荷甚至停爐。

3.2影響鍋爐結(jié)焦的因素

（1）鍋爐燃用煤種的煤質(zhì)特性是影響鍋爐結(jié)焦的一個(gè)很重要因素。煤在燃燒時(shí)，其灰分熔融特性分為變形、軟化和熔化三個(gè)階段，軟化溫度的高低是判斷煤灰是否容易結(jié)焦的主要指標(biāo)。灰的成分不同，其熔點(diǎn)也不同：煤中的硫化鐵、氧化亞鐵、氧化鉀和氧化鈉含量大時(shí)，灰熔點(diǎn)低，就容易結(jié)焦；煤中的氧化硅、氧化鉀和氧化鋁含量大時(shí)，灰熔點(diǎn)高，就不易結(jié)焦。煤的灰熔點(diǎn)一般在1250～1500℃（高于鍋爐爐膛受熱面的設(shè)計(jì)溫度），而有些煤的灰熔點(diǎn)低于1100℃，燃用這種低灰熔點(diǎn)的煤則非常容易結(jié)焦。

（2）鍋爐燃燒時(shí)的含氧量。鍋爐運(yùn)行氧量即爐內(nèi)的氧化或還原性氣氛，它對(duì)鍋爐的結(jié)焦有非常大的影響，如果鍋爐運(yùn)行氧量偏低，爐內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生像CO這樣的還原性氣體，而這樣的還原性氣體會(huì)使煤的灰熔點(diǎn)降低，鍋爐就容易結(jié)焦。這是因?yàn)榛胰埸c(diǎn)隨著鐵量的增加而下降，鐵對(duì)灰熔點(diǎn)的影響還與爐內(nèi)氣體性質(zhì)有關(guān)，在爐內(nèi)氧化性氣氛中，鐵可能以Fe2O3形態(tài)存在，這時(shí)隨著含鐵量的增加，其熔點(diǎn)的降低比較緩慢；在爐內(nèi)還原性氣氛中（氧量不足），F(xiàn)e2O3會(huì)還原成FeO，灰熔點(diǎn)隨之迅速降低，而且FeO最容易與灰渣中的SiO2形成熔點(diǎn)很低的2FeO·SiO2，其灰熔點(diǎn)約為1060℃。

（3）鍋爐負(fù)荷及爐膛的出口溫度。鍋爐過負(fù)荷運(yùn)行也會(huì)容易引起結(jié)焦，對(duì)于裕量較大的風(fēng)組來說，鍋爐過負(fù)荷運(yùn)行時(shí)就會(huì)相應(yīng)提高總風(fēng)量，提高二次風(fēng)速及煙氣流速，增加過?？諝饬?，這種強(qiáng)化燃燒的狀況就會(huì)使火焰中心繼續(xù)上移，爐膛溫度繼續(xù)上升并很快高于煤粉的灰熔點(diǎn)，形成結(jié)焦。

（4）燃燒器故障或配風(fēng)不合理，燃燒器火焰偏斜。隨著煤粉在燃燒器口被點(diǎn)燃，同時(shí)也會(huì)被一次風(fēng)以很高的風(fēng)速帶到爐膛中去。如果火焰發(fā)生偏斜，燃燒的煤粉顆粒將會(huì)對(duì)附近水冷壁形成沖刷，使部分處于燃燒中的粉煤顆粒附著到水冷壁上，在高溫環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間地沖刷及附著從而造成水冷壁結(jié)焦。

（5）制粉系統(tǒng)的調(diào)整不當(dāng)。煤粉的細(xì)度和一次風(fēng)速也是影響鍋爐結(jié)焦的一大因素。煤粉越粗，火炬拖長(zhǎng)，粗粉因慣性作用會(huì)直接沖刷受熱面。粗煤粉燃燒溫度比煙溫高許多，熔化比例高，沖墻后容易引起結(jié)焦。一次風(fēng)速如果控制較低時(shí)，一次風(fēng)剛性不足，著火點(diǎn)離燃燒器會(huì)很近且溫度較高，可能會(huì)使燃燒器噴口處形成結(jié)焦。

3.3防止鍋爐結(jié)焦的措施

（1）根據(jù)燃料上煤情況，保證煤質(zhì)穩(wěn)定，當(dāng)煤質(zhì)發(fā)生變化，應(yīng)加強(qiáng)配煤，進(jìn)行煤質(zhì)分析，避免燃燒低熔點(diǎn)煤，盡量使然煤接近或達(dá)到鍋爐設(shè)計(jì)允許變化范圍。

（2）優(yōu)化制粉系統(tǒng)運(yùn)行方式，合理控制煤粉細(xì)度和一次風(fēng)速。通過調(diào)整磨煤機(jī)旋轉(zhuǎn)分離器，保證煤粉細(xì)度在合理控制范圍。避免煤粉過粗，形成結(jié)焦，但又考慮到制粉系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行不能使煤粉過細(xì)。適當(dāng)提高一次風(fēng)速可推遲煤粉的著火，可使著火點(diǎn)離燃燒器更遠(yuǎn)，火焰高溫區(qū)也相應(yīng)推移到爐膛中心，可以避免噴口附加結(jié)焦。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)直接沖刷壁面而產(chǎn)生結(jié)焦。

（3）避免鍋爐過負(fù)荷運(yùn)行，控制爐膛出口溫度。嚴(yán)格控制鍋爐負(fù)荷在額定負(fù)荷范圍內(nèi)，避免過負(fù)荷運(yùn)行。如鍋爐長(zhǎng)期高負(fù)荷運(yùn)行或短時(shí)過負(fù)荷運(yùn)行，注意監(jiān)視鍋爐的結(jié)焦情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)及時(shí)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。

（4）鍋爐高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，調(diào)整二次風(fēng)量，保證鍋爐富氧燃燒，避免生成還原性氣體，導(dǎo)致鍋爐結(jié)焦。

（5）合理控制二次風(fēng)，適當(dāng)開大燃燒器周界風(fēng)，保證燃燒器配風(fēng)合理，均勻。避免火焰發(fā)生偏斜，同時(shí)也避免燃燒區(qū)域局部出現(xiàn)過多的還原性氣體或燃燒器火嘴燒壞。高負(fù)荷時(shí)適當(dāng)減小燃燒器上部燃盡風(fēng)風(fēng)量，同時(shí)適當(dāng)增加燃燒器的周界風(fēng)和上下層二次風(fēng)，為避免二次風(fēng)剛性不足導(dǎo)致著火提前。

（6）吹灰是鍋爐除焦的有效手段，在鍋爐高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，根據(jù)鍋爐運(yùn)行情況和結(jié)焦情況，對(duì)鍋爐各個(gè)受熱面進(jìn)行吹灰，并且保證吹灰壓力和吹灰溫度在正常范圍內(nèi)。

總之，鍋爐結(jié)焦是煤粉鍋爐非常常見的一種情況，它給鍋爐的安全運(yùn)行帶來了很大的隱患。我們只有在鍋爐不過負(fù)荷運(yùn)行，保證煤質(zhì)的前提下，不斷優(yōu)化調(diào)整，并且加強(qiáng)監(jiān)視，才能從根本上避免結(jié)焦給鍋爐帶來的安全隱患。