一種防止鍋爐結(jié)焦、掉焦新方法的研究應(yīng)用

饒紅建

(華電新鄉(xiāng)發(fā)電有限公司，河南 新鄉(xiāng) 453635)

一種防止鍋爐結(jié)焦、掉焦新方法的研究應(yīng)用

饒紅建

(華電新鄉(xiāng)發(fā)電有限公司，河南 新鄉(xiāng) 453635)

華電新鄉(xiāng)發(fā)電有限公司采用2臺超臨界壓力變壓直流鍋爐，運(yùn)行過程中存在結(jié)焦、掉焦較為嚴(yán)重的問題。為防止鍋爐結(jié)焦、掉焦，針對幾種突出問題進(jìn)行了研究，提出了在鍋爐兩側(cè)墻增加防焦風(fēng)和分割風(fēng)的新方法，應(yīng)用后效果較好。

鍋爐結(jié)焦；防焦風(fēng)；分割風(fēng)；新方法；研究應(yīng)用

1 設(shè)備概況

華電新鄉(xiāng)發(fā)電有限公司(以下簡稱新鄉(xiāng)發(fā)電公司)2臺DG2102/25.4-II1型超臨界壓力變壓運(yùn)行直流鍋爐，為東方鍋爐集團(tuán)股份有限公司生產(chǎn)的單爐膛、一次中間再熱、尾部雙煙道采用擋板調(diào)節(jié)再熱汽溫、平衡通風(fēng)、露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)、Π型布置燃煤鍋爐。燃燒設(shè)備前后墻布置，采用對沖燃燒、旋流式燃燒器系統(tǒng)。鍋爐設(shè)計(jì)的爐膛截面熱負(fù)荷及燃燒器區(qū)域面積熱負(fù)荷偏高，屬于易結(jié)焦性鍋爐。

2 結(jié)焦情況簡述

新鄉(xiāng)發(fā)電公司2臺機(jī)組自投運(yùn)以來，鍋爐頻繁結(jié)焦、掉焦的問題較為突出，是鍋爐安全、穩(wěn)定運(yùn)行的較大隱患。鍋爐結(jié)焦區(qū)域主要位于鍋爐兩側(cè)墻中層燃燒器至燃盡風(fēng)標(biāo)高區(qū)域、側(cè)墻與前后墻的夾角處、B/C層燃燒器周圍區(qū)域。之前雖然采取了很多防范結(jié)焦的措施，如加強(qiáng)摻配摻燒、擾動除焦、停磨吹掃等，但未能有效解決兩側(cè)墻水冷壁、兩側(cè)墻與前后墻夾角處水冷壁、B/C層燃燒器周圍區(qū)域大焦塊集中掉落的問題，使鍋爐安全、穩(wěn)定運(yùn)行仍存在較大隱患。

3 原因分析及對策

新鄉(xiāng)發(fā)電公司針對鍋爐兩側(cè)墻水冷壁、兩側(cè)墻與前后墻夾角處水冷壁、B/C層燃燒器周圍區(qū)域大焦塊集中掉落而影響鍋爐安全、穩(wěn)定運(yùn)行的問題，分別進(jìn)行原因分析，并采取了相應(yīng)的改進(jìn)措施，主要改進(jìn)情況如下。

3.1B/C層燃燒器區(qū)域焦塊集中掉落

3.1.1 原因分析

鍋爐專業(yè)人員對歷次機(jī)組檢修時檢查的燃燒器燒損和燃燒器噴口周圍結(jié)焦的照片進(jìn)行認(rèn)真對比分析，最終得出B/C層燃燒器周圍區(qū)域結(jié)焦的主要原因如下。

(1)原燃燒器外二次風(fēng)噴口角度為30°，噴口擴(kuò)展角度設(shè)計(jì)偏大，容易造成煤粉氣流飛邊貼壁。同時，因燃燒器外二次風(fēng)噴口擴(kuò)展角偏大，二次風(fēng)與一次風(fēng)混合較早，煤粉燃燒較早，燃燒器區(qū)域燃燒強(qiáng)度高，容易造成噴口結(jié)焦[1]。

(2)燃燒器外二次風(fēng)導(dǎo)流筒與水冷壁圈管之間有較大的縫隙，該縫隙處一直有旋流二次風(fēng)通過，該旋流二次風(fēng)會卷吸周圍的煙氣，使煙氣中熔融狀態(tài)的灰粒黏結(jié)在燃燒器周圍的水冷壁上，造成燃燒器周圍水冷壁結(jié)焦。

3.1.2 解決方案

(1)將B/C層外二次風(fēng)噴嘴的擴(kuò)展角由30°減小到25°，改善燃燒器附近流動情況，減輕氣流擴(kuò)散造成的高溫?zé)煔怙w邊貼壁的情況。同時，因角度變小，推遲了二次風(fēng)與一次風(fēng)之間的接觸混合，使得著火延遲，減少燃燒器區(qū)域的燃燒強(qiáng)度，進(jìn)而減輕燃燒器噴口處的結(jié)焦?fàn)顩r[2]。另外，在設(shè)計(jì)時，外二次風(fēng)噴嘴留有膨脹縫和加強(qiáng)筋，以吸收和制約熱變形，減輕由于噴口變形而造成的氣流紊亂、結(jié)焦。

(2)將B/C層燃燒器外二次風(fēng)環(huán)形鋼板取消，將外二次風(fēng)斜鋼板與水冷壁圈管之間的縫隙用耐火材料進(jìn)行封堵。同時，為減輕結(jié)焦情況，在圓周方向上，耐火澆注料留有6個均布的60 mm寬的縫隙，將結(jié)焦分割成小塊。如此可避免原二次風(fēng)導(dǎo)流筒與水冷壁圈管縫隙中的旋流二次風(fēng)卷吸周圍煙氣而造成此處結(jié)焦[3-4]。改進(jìn)后的外二次風(fēng)噴口和澆注料布置如圖1、圖2所示。

3.2爐膛側(cè)墻與前后墻夾角處焦塊集中掉落

3.2.1 原因分析

結(jié)合新鄉(xiāng)發(fā)電公司目前鍋爐的爐型結(jié)構(gòu)和每次機(jī)組檢修時檢查情況來看，鍋爐爐膛四角處存在煙氣渦流區(qū)，會造成鍋爐四角處出現(xiàn)局部結(jié)焦情況。這部分結(jié)焦會同時黏附在兩側(cè)墻和前、后墻夾角區(qū)域水冷壁壁面上，主要位置在上層燃燒器至燃盡風(fēng)標(biāo)高前后墻和側(cè)墻夾角區(qū)域。因在此區(qū)域無任何相應(yīng)的除焦措施，此區(qū)域結(jié)焦后，焦塊不容易脫落，直到焦塊累積得較大，焦塊自重?zé)o法承受時，方可自行掉落，大焦塊的集中掉落對于鍋爐爐膛負(fù)壓和燃燒器火檢影響較大，嚴(yán)重時會引起鍋爐滅火。

圖1 外二次風(fēng)噴口及澆注料

圖2 澆筑料布置

3.2.2 解決方案

在鍋爐上層燃燒器至燃盡風(fēng)標(biāo)高區(qū)域爐膛角部送入防焦風(fēng)，減少渦流區(qū)域中灰粒子與水冷壁接觸的機(jī)會，也可以防止出現(xiàn)兩側(cè)墻和前、后墻兩面水冷壁相接觸的焦塊。由于前后墻有大風(fēng)箱，且風(fēng)箱邊緣距離水冷壁角部有一段距離，在前后墻施工難度較大，因此，最終確定在兩側(cè)墻靠近角部的水冷壁鰭片上開孔，以減輕鍋爐結(jié)焦，防止前后墻結(jié)焦與側(cè)墻結(jié)焦接觸而形成大塊結(jié)焦。鍋爐兩側(cè)墻水冷壁角部開孔示意圖如圖3所示。

圖3 側(cè)墻角部水冷壁鰭片開孔

3.3兩側(cè)墻水冷壁焦塊集中掉落

3.3.1 原因分析

新鄉(xiāng)發(fā)電公司鍋爐上層燃燒器至燃盡風(fēng)燃燒器標(biāo)高兩側(cè)墻區(qū)域水冷壁壁面容易結(jié)焦的原因。

(1)鍋爐本身設(shè)計(jì)的截面熱負(fù)荷偏高，在機(jī)組負(fù)荷較高時，燃燒器區(qū)域溫度過高，超過燃煤灰熔點(diǎn)時，容易造成鍋爐結(jié)焦[5]。

(2)布置在前后墻水冷壁上的燃盡風(fēng)對上升煙氣流有阻擋作用，迫使部分煙氣向側(cè)墻方向流動，在燃燒器與燃盡風(fēng)之間的側(cè)墻水冷壁上形成較嚴(yán)重的結(jié)焦。

(3)在兩側(cè)墻燃燒器標(biāo)高區(qū)域，未設(shè)置相應(yīng)的爐膛吹灰器，無法借助外部吹灰手段進(jìn)行爐膛吹灰工作。

3.3.2 解決方案

(1)用分割風(fēng)把鍋爐兩側(cè)墻容易結(jié)焦區(qū)域(上層燃燒器至燃盡風(fēng)標(biāo)高)分割成數(shù)小塊，以控制在此區(qū)域產(chǎn)生結(jié)焦的焦塊體積，防止在爐膛內(nèi)部溫度場發(fā)生變化時，大焦塊集中掉落而引起爐膛負(fù)壓大幅度波動、火檢閃爍，甚至造成鍋爐滅火的事件發(fā)生。可利用現(xiàn)有的鍋爐兩側(cè)墻貼壁風(fēng)箱內(nèi)部的貼壁風(fēng)作為分割風(fēng)風(fēng)源，在上層燃燒器和燃盡風(fēng)噴口之間(標(biāo)高30.9～36.2 m)，距離前后墻各4 m的兩側(cè)墻水冷壁區(qū)域的管間鰭片上開100 mm×6 mm(長×寬)的孔，每側(cè)墻960個開孔，共計(jì)開孔1 920個，使其形成約600 mm×1 000 mm(長×寬)的平行四邊形分割風(fēng)，將鍋爐水冷壁壁面結(jié)焦分割成可控的若干小塊，防止結(jié)焦連成大塊，減輕結(jié)焦脫落對于鍋爐安全運(yùn)行的影響。

(2)考慮在鍋爐兩側(cè)墻上層燃燒器至燃盡風(fēng)區(qū)域增加爐膛短吹灰器。根據(jù)現(xiàn)場排查的情況，在鍋爐兩側(cè)墻燃盡風(fēng)標(biāo)高區(qū)域各存在2個觀火孔，可利用現(xiàn)有的觀火孔作為爐膛短吹灰器穿入孔，減小了水冷壁割管的工作量及安全隱患。最終決定在鍋爐兩側(cè)墻燃盡風(fēng)觀孔處增加4只爐膛短吹灰器(左右墻各2只)，吹灰汽源引自原爐膛短吹蒸汽管道，疏水還回至原爐膛蒸汽吹灰器疏水管道。為防止此區(qū)域吹灰器長期投入對于有高溫腐蝕傾向區(qū)域的水冷壁管造成吹損，在機(jī)組負(fù)荷過高或者鍋爐有結(jié)焦傾向時才投入此吹灰器，其余情況下此吹灰器不投入運(yùn)行，由此解決了無法借助外部吹灰手段的問題。鍋爐兩側(cè)墻新加的防焦分割風(fēng)示意圖如圖4所示。

圖4 鍋爐兩側(cè)墻增加分割風(fēng)示意(局部)

4 結(jié)束語

2015年7—10月，研究制定了切實(shí)可行的改進(jìn)措施，首次提出了在爐膛內(nèi)部送入防焦風(fēng)和分割風(fēng)的新思路，即在鍋爐水冷壁鰭片上切割出分割縫，送入熱二次風(fēng)，以減少渦流區(qū)域中灰粒子與水冷壁接觸的機(jī)會，同時分割水冷壁壁面上的焦塊，防止大焦塊的生成。該成果的實(shí)施，解決了鍋爐兩側(cè)墻水冷壁區(qū)域、爐膛前后墻與側(cè)墻夾角處、B/C層燃燒器區(qū)域大焦塊集中掉落的問題，減少了鍋爐爐膛內(nèi)部大焦塊集中掉落而引起的爐膛負(fù)壓大幅度波動、火檢閃爍，甚至鍋爐滅火的隱患，鍋爐運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性大幅度提高。

[1]榮鑾恩,袁鎮(zhèn)福,劉志敏,等.電站鍋爐原理[M].北京:中國電力出版社,1997.

[2]章德龍.鍋爐設(shè)備及其系統(tǒng)[M].北京:中國電力出版社,2006.

[3]徐通模,金安定,溫龍.鍋爐燃燒設(shè)備[M].西安:西安交通大學(xué)出版社,1990.

[4]張永濤.鍋爐設(shè)備及其系統(tǒng)[M].北京:中國電力出版社,1998.

[5]李恩辰,徐合曼.鍋爐設(shè)備及運(yùn)行[M].北京:水利電力出版社,1991.

(本文責(zé)編：白銀雷)

2016-07-03；

:2017-06-05

TK 229

：B

：1674-1951(2017)06-0041-03

饒紅建(1984—)，男，河北唐山人，助理工程師，從事火力發(fā)電廠鍋爐技術(shù)管理方面的工作(E-mail:raohongjian2008@163.com)。