鍋爐結(jié)焦原因分析

秦慶平 邰學(xué)菊

（通標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)服務(wù)有限公司青島分公司 266101）

鍋爐結(jié)焦原因分析

秦慶平 邰學(xué)菊

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1 鍋爐設(shè)備情況

國電第一熱電廠鍋爐為川鍋生產(chǎn)的CG-220/9.81-M9型高溫、高壓，自然循環(huán)，固態(tài)排渣煤粉爐，采用角置煤粉燃燒器，正四角切圓布置，每組燃燒器由三個(gè)二次風(fēng)噴嘴，兩個(gè)一次風(fēng)噴嘴，一次風(fēng)假想切圓直徑準(zhǔn)400mm，二次風(fēng)假想切圓直徑準(zhǔn)800mm，爐膛斷面尺寸7570mm×7570mm，在爐膛出口水平煙道布置有二級(jí)過熱器，尾部豎直布置有二級(jí)省煤器和預(yù)熱器。

2 鍋爐結(jié)焦過程

結(jié)焦是鍋爐運(yùn)行中比較普遍的問題，一般情況下，隨著煙氣一起運(yùn)動(dòng)的灰渣顆粒，由于爐膛水冷壁受熱面的吸熱而同煙氣一起被冷卻，如果液態(tài)的渣粒在接近水冷壁或爐墻前，已經(jīng)因?yàn)闇囟冉档投?，?dāng)附著在受熱面管壁上時(shí)，將形成一層疏松的灰層，運(yùn)行中通過吹灰很容易除掉。當(dāng)爐膛內(nèi)溫度較高時(shí)，一部分灰顆粒已經(jīng)達(dá)到熔融或半熔融狀態(tài)，若這部分灰顆粒在達(dá)到受熱面前未得到足夠冷卻達(dá)到凝固狀態(tài)，具有較高的粘結(jié)能力，就容易粘附在受煙氣沖刷受熱面或爐墻上，甚至達(dá)到熔化狀態(tài)，粘附熔融或半熔融狀態(tài)的灰顆粒和未燃盡的焦炭使結(jié)焦不斷發(fā)展。在燃燒過程中，煤粉顆粒中所含的易熔或易氣化的物質(zhì)迅速揮發(fā)，成氣態(tài)進(jìn)入煙氣中，當(dāng)溫度降低時(shí)凝結(jié)，或者粘附在煙氣沖刷的受熱面或爐墻上。或者凝結(jié)在飛灰顆粒表面，成為熔融的堿化物膜，然后粘附在受熱面上形成初始結(jié)焦層，成為結(jié)焦發(fā)展的條件。

3 影響結(jié)焦因素

3.1 煤質(zhì)特性

在影響結(jié)焦的因素中，煤質(zhì)特性起這主要的作用。煤粉在燃燒時(shí)，其灰份熔融特性用變形溫度t1，軟化溫度t2和熔化溫度t3來表示，軟化溫度t2的高低是評(píng)價(jià)煤灰是否容易結(jié)焦的主要指標(biāo)。飛灰的成分決定著其熔點(diǎn)，當(dāng)煤粉中堿性氧化物含量大時(shí)，灰熔點(diǎn)低，容易結(jié)焦；當(dāng)煤粉中氧化硅，氧化鋁含量大時(shí)，灰熔點(diǎn)高，就不容易結(jié)焦。

3.2 鋼球質(zhì)量不合格

因?yàn)殇撉蛸|(zhì)量不合格，使得大量鐵屑混入煤粉中，從而增加了煤粉中的堿性氧化物含量，堿金屬氧化物是組成低熔點(diǎn)共熔體的重要成分。

3.3 爐膛內(nèi)溫度

燃燒器區(qū)域的溫度越高，飛灰就越容易達(dá)到軟化狀態(tài)或熔融狀態(tài)，產(chǎn)生結(jié)焦的可能性就越大，另外煤粉中易揮發(fā)的物質(zhì)氣化也越強(qiáng)烈，也為結(jié)焦創(chuàng)造了條件。我廠鍋爐火咀，兩個(gè)一次風(fēng)之間僅隔一個(gè)中排二次風(fēng)，而且中排二次風(fēng)在運(yùn)行中開度很小，這就使得燃燒器區(qū)域壁面熱負(fù)荷增高，在燃燒低熔點(diǎn)煤粉的時(shí)候就很容易結(jié)焦。

3.4 風(fēng)煤配比不當(dāng)

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，生成還原氣氛，容易產(chǎn)生結(jié)焦。

3.5 空氣動(dòng)力場(chǎng)特性影響

由于火咀安裝角度不正及配風(fēng)的不合理，導(dǎo)致爐內(nèi)空氣動(dòng)力工況不良而造成燃燒切圓過大火燃燒中心偏離，使高溫?zé)煔鉀_刷水冷壁面，熔渣在未凝固前接觸壁面而結(jié)焦。

切向燃燒必然造成氣流的偏離，氣流在適當(dāng)程度上的偏離是組織切向燃燒所需要的，氣流旋轉(zhuǎn)直徑增大，使上鄰角過來的火焰更靠近射流根部，對(duì)著火有利，對(duì)混合也有利。實(shí)際切圓直徑總是大于假想切圓直徑，切圓直徑越大，一次風(fēng)射流受上游鄰角橫掃過來的慣性力發(fā)生偏轉(zhuǎn)越大，越容易發(fā)生貼邊結(jié)焦。

我廠目前使用的風(fēng)粉監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，煤粉濃度是由一次風(fēng)溫在混合前后的溫差通過計(jì)算而得出下粉量，一、二次風(fēng)擋板開度與實(shí)際開度也有誤差，再加上實(shí)際管道走向和噴嘴安裝的誤差最后多個(gè)誤差相疊加，使得運(yùn)行人員很難根據(jù)表盤監(jiān)視維持每組燃燒器的均衡出力。

3.6 煤粉濃度與細(xì)度的影響

濃度高的煤粉，增加燃燒器出口處熱負(fù)荷，如果靠近爐墻，就會(huì)在爐墻附近形成還原性氣氛，易引起在爐墻上結(jié)焦；粗煤粒從燃燒器出來后，容易脫離主流，導(dǎo)致燃燒的粉粒和灰粒撞擊水冷壁管，形成結(jié)焦。煤粉細(xì)度對(duì)燃燒有很大影響，煤粉細(xì)，使著火點(diǎn)提前，易在噴口處結(jié)焦；煤粉粗，著火推遲，火焰中心上移，爐膛出口溫度提高，易在爐膛出口處結(jié)焦。

4 防止結(jié)焦的措施

結(jié)焦的因素很復(fù)雜，防止結(jié)焦的最基本原則是消除產(chǎn)生結(jié)焦的基本條件。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)或無粘結(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，因此防止?fàn)t膛中下部結(jié)焦，主要改善空氣動(dòng)力條件入手，防止?fàn)t膛上部結(jié)焦主要靠降低煙氣溫度。

（1）燃料上煤盡量保證穩(wěn)定的煤質(zhì)，當(dāng)煤質(zhì)發(fā)生變化，應(yīng)加強(qiáng)配煤，使煤質(zhì)達(dá)到鍋爐設(shè)計(jì)允許變化范圍內(nèi)。司爐應(yīng)根據(jù)煤質(zhì)的化驗(yàn)分析報(bào)告調(diào)整燃燒。

（2）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，鑒于我廠鍋爐氧量測(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。

（3）通過對(duì)粗粉分離器及制粉系統(tǒng)的調(diào)整，保證合適的煤分細(xì)度，同時(shí)選用優(yōu)質(zhì)鋼球，減少煤粉含鐵量。

（4）在燃燒揮發(fā)份高、熱量高的煤粉時(shí)，應(yīng)提高一次風(fēng)速，推進(jìn)著火點(diǎn)，減少煙氣回流降低噴口附近的熱負(fù)荷，減少結(jié)焦。

（5）鍋爐受熱面應(yīng)定期吹灰，防止受熱面積灰后影響傳熱，運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)結(jié)焦及時(shí)清除，防止繼續(xù)惡化。

通過燃燒監(jiān)視，鍋爐的熱負(fù)荷，燃燒工況，氧量等數(shù)據(jù)通過儀表可以監(jiān)測(cè)到，發(fā)現(xiàn)有不良情況，及時(shí)調(diào)整，有結(jié)焦及時(shí)清除，是防止結(jié)焦的有效手段。

TM621.2

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2016-2-20