電廠鍋爐結焦的原因及防治措施分析

徐錫貴

摘要：直流鍋爐結焦主要原因是實際燃燒煤種較大程度地偏離設計煤種，爐膛界面熱負荷較小，當煤質(zhì)波動時增加了爐膛出口結焦的機會;燃燒含硫量大于0.8%的煤時增加了結焦的可能性;在燃燒方面，高負荷時爐膛出口含氧量偏低、燃燒器的配風或多或少存在缺陷、鍋爐長期低負荷運行無法全面吹灰等因素都會加劇結焦;鍋爐吹灰器的布置存在不合理的地方，使結焦不能及時清除。

關鍵詞：電廠鍋爐;結焦;原因;防治措施

鍋爐由東方鍋爐（集團）股份有限公司獨立設計，為單爐膛、超臨界、一次中間再熱、平衡通風、固態(tài)排渣、露天布置、全鋼構架懸吊結構Π型結構，變壓運行直流鍋爐。鍋爐燃燒系統(tǒng)采用東方鍋爐自行設計的外濃內(nèi)淡型低NOX旋流煤粉燃燒器，采用對沖式燃燒，滿足燃燒穩(wěn)定、高效、可靠、低NOX的要求。點火及助燃油采用0#輕柴油，鍋爐采用兩級點火，即高能點火器點燃輕柴油，輕柴油點燃煤粉。2015年9月神華國華孟津發(fā)電有限責任公司進行#1鍋爐氣化微油點火技術改造工程，#1鍋爐8臺（A/C層）燃燒器氣化微油點火技術改造，內(nèi)容包括冷風蒸汽加熱系統(tǒng)、鍋爐改造煤粉燃燒器及油槍及油系統(tǒng)管路閥門、配風系統(tǒng)管路閥門、火檢及控制系統(tǒng)部分。

1、設備內(nèi)容

在大型火力發(fā)電廠中主要采用直流爐，它的主要特點是鍋爐給水靠給水泵的壓頭，一次通過鍋爐各受熱面產(chǎn)生蒸汽，直流鍋爐隊負荷變化比較敏感，鍋爐工作壓力變化較快，如果燃料、給水等比例失調(diào)，會影響穩(wěn)定燃燒。同時直流路以燃煤的參數(shù)臨界點，通過改變壓力的方式來運行鍋爐，不僅使得鍋爐能夠處于一個良好的燃燒環(huán)境，還能夠使其受到保護。

2、對結焦中存在的問題進行研究考察

2.1煤里所含的種類比較多，熔點降低，容易結焦

在對煤進行燃燒的時候會發(fā)現(xiàn)不同性質(zhì)的煤的軟化溫度不是一樣的，經(jīng)過一系列的混合后的熔點也不是簡單的對其進行簡單的相加，它會發(fā)生相應的變化，性質(zhì)相差越多的煤它的變化程度就會越大，很難判斷。除此之外，含有馬克煤的燃煤的熔點會更低，這就使得出現(xiàn)結焦的現(xiàn)象更加常見。

2.2煤中含有較多的堿金屬，使得鍋爐結渣

經(jīng)過分析鍋爐的結渣問題會發(fā)現(xiàn)其主要原因就是因為燃煤中有過多的堿金屬。常見的廣匯煤中就含有較多數(shù)量的Na，在受熱時Na會揮發(fā)，進而會形成一些沉積物，時間久了就會使得鍋爐不能正常的傳熱，這樣就會出現(xiàn)結渣的現(xiàn)象。

2.3沒有足夠的吹灰器

經(jīng)過實驗我們發(fā)現(xiàn)吹灰器是一個很重要的設備，它可以在一定程度內(nèi)改善鍋爐結焦的現(xiàn)象，實際上吹灰器的工作原理是在一個特定的容器內(nèi)對空氣和燃氣進行混合，之后通過一系列的步驟使得其能夠發(fā)生爆燃，這樣就會有高溫、高壓的氣體生成，以特定的形式進入鍋爐里，之后會對鍋爐表面的灰塵進行清理，將其帶出爐外，因此在條件運允許的情況下可以增加吹灰器的數(shù)量，這樣就可以在一定程度上降低出現(xiàn)結焦的現(xiàn)象。

3、對燃燒進行合理調(diào)整

調(diào)整燃燒的進行可以通過以下幾個方面來進行：一是對一次風的均勻性進行調(diào)整，對風管進行一定的調(diào)整，這樣會改善風量的均勻程度，不會出現(xiàn)很大的誤差;二是對煤粉進行調(diào)整控制，研究表明，采用很細的煤粉可以有效地降低結焦問題的發(fā)生，調(diào)整后可以使得煤粉能夠充分的燃燒，這樣就不會有大量的沉積物;三是改變煤種的混合比例，在對煤進行摻雜的時候一定要保證廣匯煤的質(zhì)量不超過總質(zhì)量的一半，過高成分的硫會加大出現(xiàn)結焦的可能;四就是改善鍋爐漏風的現(xiàn)象，有些結焦比較嚴重的鍋爐，人們往往會選擇以人工的方式進行清除，這樣會使得漏風量加大，在處理的過程中會使得火焰集中在中心區(qū)域進行燃燒，這樣會加大結焦現(xiàn)象的發(fā)生，相應的部門，可以通過對鍋爐進行改裝，減緩清理口的漏風現(xiàn)象，這樣就可以有效地降低出現(xiàn)結焦地問題。

4、對出現(xiàn)結焦的現(xiàn)象進行分析

4.1煤質(zhì)因素

煤質(zhì)因素是導致鍋爐結焦的重要原因。以孟津電廠為例，他主要以錦界煤和義馬煤為主要摻燒煤種，錦界煤發(fā)熱量一般在5000kcal/kg以上，義馬煤在4000kcal/kg～5000 kcal/kg之間，錦界煤根據(jù)燃料庫存和特殊的運行方式會調(diào)整不同的摻燒比例，特別是近年來摻燒比例變化頻繁，鍋爐不能在某一個煤質(zhì)下保持長期運行，在一定程度上促進了鍋爐結焦的發(fā)生。

4.2一次風配風不均

在鍋爐正常運行中應定期進行燃燒調(diào)整試驗，測量一次風配風情況是否均勻，如果實際磨煤機出口一次風管道風速偏差較大，同層一次風速偏差最高達20%以上，一次風速不均直接造成爐內(nèi)空氣動力場組織混亂，從而導致燃燒器火焰嚴重偏斜，從而發(fā)生嚴重結焦。

4.3煤粉細度不合理

為確保鍋爐燃燒的安全性和經(jīng)濟性，應每月對煤粉細度進行化驗和調(diào)整（10%≤R90≤20%）;定期對飛灰、底渣進行取樣分析（含碳量≤3%），定期對鍋爐爐膛測溫，分析爐內(nèi)熱負荷分布情況，及時調(diào)整燃燒。如果煤粉偏細，導致著火提前，燃燒器區(qū)域熱負荷驟增，容易發(fā)生結焦。將煤粉細度適當調(diào)粗后，結焦狀況有所減輕。

4.4一次風量偏大

鍋爐總風量等于鍋爐兩次二次風量和一次風量之和，如果磨煤機入口一次風量實際嚴重偏高，一方面影響磨煤機出口溫度，同時鍋爐為了維持鍋爐總風量不變，則會減少二次風量，由于一次次風量過大，二次風量就會相應減少，二次風剛性就會減弱，一、二次風比例嚴重失衡，容易導致水冷壁結焦。

4.5爐底嚴重漏風

直流爐一般配置濕式撈渣機系統(tǒng)，爐底采用兩級水封，如果水封水位控制不當或者鍋爐掉大焦導致?lián)圃鼨C漏水，使得水封破壞，造成鍋爐漏風，這樣將導致大量冷風冷灰斗處進入爐膛，鍋爐無組織漏風增大，二次風量減少，除了造成排煙溫度升高，同時火焰中心也將上移，上層燃燒器區(qū)域熱負荷升高，也將加劇鍋爐發(fā)生嚴重結焦。

5、解決對策

5.1鍋爐受熱面改造

通過在末級過熱器上增加受熱面管長度來增加換熱面積，達到冷卻爐膛出口煙氣、防止受熱面結焦的目的。孟津電廠#1爐增加了低溫省煤器和高溫省煤器，#2爐增加了高溫省煤器，在一定程度上減緩了鍋爐結焦的發(fā)生。

5.2燃煤的摻燒

當燃用煤的灰熔點比設計灰熔點低時，灰粒很容易達到軟化狀態(tài)而發(fā)生結渣，堵塞燃燒器噴嘴。因此要根據(jù)鍋爐的燃燒特性，制定合理的燃煤摻燒措施，并密切關注鍋爐燃燒的情況，如果鍋爐燃燒不好或鍋爐頻繁掉焦，應及時調(diào)整上煤比例，確保鍋爐安全穩(wěn)定運行。

5.3優(yōu)化鍋爐吹灰措施

根據(jù)鍋爐長期運行的情況，優(yōu)化吹灰器布置，合理增加吹灰器數(shù)量，每次吹灰時保證吹灰蒸汽參數(shù)和吹灰時間符合規(guī)定。積累不同煤質(zhì)摻燒比例下的鍋爐燃燒特性經(jīng)驗，根據(jù)不同摻燒比例制定特定的鍋爐吹灰措施。利用停爐時機檢查爐內(nèi)各個受熱面的結焦情況，便于對后續(xù)的吹灰進行優(yōu)化。合理的吹灰能夠在很大程度上壁溫鍋爐結焦的發(fā)生。

6、結論

通過上文我們可以發(fā)現(xiàn)使用混煤燃燒的方法會對鍋爐帶來一定的副作用，使其不能正常運行，會有很大可能出現(xiàn)結焦或者降低負荷能力的現(xiàn)象，如果可以采取有效的技術加以改正，控制好煤的燃燒比例，對設備進行零件的改裝，這樣就可以在一定程度上提高鍋爐的性能，降低出現(xiàn)結焦的可能性，這樣就能幫助鍋爐的使用周期增強。

參考文獻

[1]王傳奇.超臨界直流鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗研究[J].華東電力，2017，40（10）：1855-1857.

（作者單位：神華國華孟津發(fā)電有限責任公司）