煤粉鍋爐運(yùn)行中爐內(nèi)結(jié)渣原因及改善措施分析

王建偉

摘 要：由于煤粉鍋爐燃料的特殊性，所以在鍋爐運(yùn)行過程中，極易出現(xiàn)爐內(nèi)結(jié)渣現(xiàn)象。爐內(nèi)結(jié)渣會直接降低受熱面的傳熱效率，鍋爐整體熱效率降低，在排煙中的含量增加，嚴(yán)重的情況下，會導(dǎo)致惡性事故的發(fā)生，對煤粉鍋爐運(yùn)行的安全性存在極大的威脅。爐內(nèi)結(jié)渣會對整個(gè)機(jī)組的運(yùn)行產(chǎn)生影響，所以一定要減少爐內(nèi)結(jié)渣現(xiàn)象的出現(xiàn)。文章對煤粉鍋爐運(yùn)行中爐內(nèi)結(jié)渣的原因進(jìn)行分析，進(jìn)而提出改善措施，為促進(jìn)煤粉鍋爐的高效穩(wěn)定運(yùn)行創(chuàng)造有利的條件。

關(guān)鍵詞：煤粉鍋爐；爐內(nèi)；結(jié)渣；原因；改善措施

前言

煤粉鍋爐由于燃燒效率高，整體構(gòu)造簡單，節(jié)能環(huán)保，所以在電廠等工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。煤粉鍋爐主要由爐膛、燃燒器和點(diǎn)火裝置組成，其中的爐膛是鍋爐中的重要組成部分，其要保證燃料能夠得到充分燃燒，并且達(dá)到較高的熱交換效率。但是由于燃料為煤粉，如果設(shè)計(jì)運(yùn)行參數(shù)不合理，煙氣溫度高于灰熔點(diǎn)時(shí)，就會導(dǎo)致爐內(nèi)出現(xiàn)結(jié)渣現(xiàn)象。在爐內(nèi)的結(jié)渣越多，將會降低爐內(nèi)受熱面的傳熱效率，整體運(yùn)行工況受到嚴(yán)重影響。爐內(nèi)結(jié)渣對煤粉鍋爐運(yùn)行的安全性、經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性和可靠性都有一定的影響，所以應(yīng)該通過對結(jié)渣的特征入手，分析爐內(nèi)結(jié)渣的原因，進(jìn)而在爐膛設(shè)計(jì)時(shí)優(yōu)化各項(xiàng)參數(shù)，并且通過對運(yùn)行的調(diào)整和控制來改善結(jié)渣現(xiàn)象。

1 煤粉鍋爐爐內(nèi)結(jié)渣的危害

煤粉鍋爐爐內(nèi)結(jié)渣所產(chǎn)生的危害十分巨大，直接影響到鍋爐運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)爐內(nèi)受熱面結(jié)渣較多時(shí)，由于灰污的熱阻較大，所以水冷壁導(dǎo)熱效率降低，在熱量傳導(dǎo)降低的情況下，就會提高排煙溫度，造成排煙熱損失。為了保證鍋爐的滿負(fù)荷運(yùn)行，還需要繼續(xù)投入煤粉，爐內(nèi)高溫導(dǎo)致結(jié)渣愈加嚴(yán)重，從而引發(fā)惡性循環(huán)，在沒有得到及時(shí)處理的情況下，就會導(dǎo)致過熱器、省煤器管束堵灰、爆管、出渣系統(tǒng)堵死等現(xiàn)象。同時(shí)，結(jié)渣還會對過熱器、噴燃器產(chǎn)生損壞，增加引、送風(fēng)機(jī)的運(yùn)行負(fù)荷，不僅會產(chǎn)生極大的經(jīng)濟(jì)損失，而且對人身安全存在極大的威脅。所以說煤粉鍋爐爐內(nèi)結(jié)渣所造成的危害較大，應(yīng)該采取相應(yīng)措施對此現(xiàn)象進(jìn)行改善。

2 煤粉鍋爐爐內(nèi)結(jié)渣的原因

2.1 煤質(zhì)特性

由于煤粉鍋爐使用的燃料為煤粉，經(jīng)過制粉廠集中磨制后統(tǒng)一供應(yīng)，所以爐內(nèi)主要是以煤粉的形式進(jìn)行燃燒。而煤粉的成分含量是影響結(jié)渣的重要因素，因?yàn)闋t內(nèi)結(jié)渣就是煙氣溫度超過灰熔點(diǎn)，從而導(dǎo)致其粘結(jié)在爐內(nèi)受熱面上，所以煤粉的質(zhì)量尤為關(guān)鍵?，F(xiàn)階段，燃煤供應(yīng)比較緊張，所以對煤質(zhì)的控制比較困難，一般很難達(dá)到鍋爐在煤種設(shè)計(jì)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)，所以導(dǎo)致爐內(nèi)結(jié)渣現(xiàn)象的發(fā)生。煤粉的質(zhì)量特性中，影響結(jié)渣的成分主要有硫、鐵、鉀、硅、鋁等物質(zhì)，如果煤粉中的硫化鐵、氧化亞鐵、氧化鉀以及氧化鈉等成分含量較多時(shí)，因?yàn)榛胰埸c(diǎn)較低，所以比較容易出現(xiàn)結(jié)渣。煤粉中氧化硅、氧化鋁成分含量較多時(shí)，灰熔點(diǎn)較高，所以不易結(jié)渣。

2.2 爐膛結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理

爐膛作為煤粉鍋爐的重要組成部分，其設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)形式對結(jié)渣有直接影響。爐膛作為主要的燃燒場所，不僅要保證燃料能夠得到完全燃燒，同時(shí)還要確保各個(gè)位置的溫度能夠合理控制在規(guī)定范圍內(nèi)，所以在進(jìn)行爐膛結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該綜合考慮各項(xiàng)因素。在爐膛的中心位置為了保證充分燃燒，其溫度一般會達(dá)到1500°-1600°，此時(shí)的煤粉灰基本處于熔化的狀態(tài)。而越是靠近爐膛出口以及水冷壁附近的溫度應(yīng)該越低，一方面保證受熱面有足夠的傳熱性，另一方面使熔化狀態(tài)的煤粉灰能夠凝結(jié)為固態(tài)，從而降低其粘結(jié)在受熱面形成渣。但是在實(shí)際運(yùn)行操作的過程中，由于爐膛的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或者運(yùn)行參數(shù)設(shè)計(jì)不合理，會導(dǎo)致接近與爐膛出口以及水冷壁附近的煙溫過高，導(dǎo)致處于熔化狀態(tài)的煤粉灰直接粘結(jié)在受熱面上，如此往復(fù)，受熱面上結(jié)渣的面積會逐漸加大，受熱面?zhèn)鳠嵝灾饾u降低，在爐膛內(nèi)部形成惡性循環(huán)，極易導(dǎo)致爆管、泄漏等安全事故的發(fā)生，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失以及人員傷亡。

2.3 爐膛出口溫度高，空氣量不穩(wěn)定

當(dāng)爐膛出口煙溫過高時(shí)，是爐膛上部結(jié)渣的重要原因，一般為燃燒控制或者爐膛熱強(qiáng)度過高導(dǎo)致的。在爐膛中的空氣量不穩(wěn)定也是導(dǎo)致結(jié)渣的原因之一，在過?？諝饬枯^大時(shí)，煙氣量就會隨之增加，火焰中心就會提升，爐膛出口的煙溫隨之提升。過?？諝饬枯^小時(shí)，煤粉不能夠得到充分燃燒，煤粉灰的含量增加，結(jié)渣現(xiàn)象會明顯增加。

3 防止煤粉鍋爐爐內(nèi)結(jié)渣的改善措施

3.1 改善煤種

為了避免因?yàn)槿济撼煞趾慷斐傻慕Y(jié)渣，應(yīng)該對煤種的選擇進(jìn)行嚴(yán)格的控制。一般都會對煤質(zhì)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以確保其能夠符合燃燒發(fā)熱量，并且減少結(jié)渣現(xiàn)象的發(fā)生。在能夠控制煤種的情況下，盡量控制質(zhì)量。如果設(shè)計(jì)煤種的供應(yīng)緊張，可以通過摻燒不易結(jié)渣的煤種來解決，既能夠保證發(fā)熱量，又可以減少結(jié)渣。此外，還可以根據(jù)煤種以及爐膛結(jié)構(gòu)的不同，使用除渣劑來提高煤粉的灰熔點(diǎn)。

3.2 優(yōu)化爐膛結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在優(yōu)化爐膛結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，除了爐膛容積熱強(qiáng)度、爐膛斷面熱強(qiáng)度外，還有燃燒器區(qū)域的熱強(qiáng)度、爐膛輻射受熱面熱強(qiáng)度、最上層燃燒器中心距分隔屏式過熱器底部的高度、以及最下層燃燒器中心距冷灰斗上沿的高度等一系列指標(biāo)。加入這些指標(biāo)的目的是不僅要滿足爐膛燃燒和傳熱的要求，還要保證爐膛運(yùn)行安全可靠。設(shè)計(jì)燃燒器和選擇假想切圓的原則應(yīng)是在保證一次風(fēng)射流引射和卷吸高溫?zé)煔?，使其迅速著火和燃燒穩(wěn)定的前提下，提高射流速度，減少偏轉(zhuǎn)，避免出現(xiàn)在爐墻附近燃燒，尤其不能出現(xiàn)射流貼墻燃燒。

3.3 控制爐膛出口煙溫，保持適當(dāng)?shù)目諝饬?/p>

合理配風(fēng)的唯一標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)是風(fēng)、粉混合均勻，著火迅速和燃燒穩(wěn)定，迅速、完全，爐膛出口煙溫就會降低。提高鍋爐效率可減少燃料消耗，保證給水參數(shù)，減少鍋爐飽和蒸汽的用量等均可達(dá)到降低爐膛熱強(qiáng)度的目的。為避免爐膛熱強(qiáng)度過大，應(yīng)禁止鍋爐在較大的超負(fù)荷工況下運(yùn)行。在燃燒器設(shè)計(jì)時(shí)，可降低火焰中心，然后降低爐膛出口煙溫。

在不同負(fù)荷下使?fàn)t膛燃燒工況均處于氧化性氣氛中，可人為破壞煤灰組成化合物在燃燒過程中共熔而降低灰熔點(diǎn)的條件，防止?fàn)t內(nèi)生成過多的還原性氣體，保持合適的爐內(nèi)空氣動力特性，避免爐內(nèi)過量空氣系數(shù)太低，特別是防止水冷壁等受熱面附近出現(xiàn)還原性氣氛，防止鍋爐結(jié)渣。

4 結(jié)束語

煤粉鍋爐的運(yùn)行特點(diǎn)是節(jié)能高效、起停簡單，但是由于爐膛結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、運(yùn)行參數(shù)設(shè)計(jì)以及煤種等因素的影響，在運(yùn)行的過程中會在爐內(nèi)產(chǎn)生結(jié)渣現(xiàn)象，嚴(yán)重影響到鍋爐運(yùn)行的熱效率和安全性。經(jīng)過對煤粉鍋爐運(yùn)行中爐內(nèi)結(jié)渣的原因進(jìn)行分析后，有針對性的提出了改善措施。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及設(shè)計(jì)理念的創(chuàng)新，在改善爐內(nèi)結(jié)渣設(shè)計(jì)水平上還會不斷的提升，盡量減少爐內(nèi)結(jié)渣現(xiàn)象的發(fā)生，為提高煤粉鍋爐的運(yùn)行效率創(chuàng)造有利的條件。

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