某熱電鍋爐結(jié)焦原因分析和對策

周同彥

摘要：隨著電力科技的不斷發(fā)展，在火電機(jī)組中大容量的鍋爐越來越受到親睞，目前運行的超臨界機(jī)組也逐漸增多，相應(yīng)而來的鍋爐結(jié)焦也成為安全運行的重要問題，本文針對熱電鍋爐投產(chǎn)后出現(xiàn)了嚴(yán)重結(jié)焦現(xiàn)象， 從設(shè)備設(shè)計、調(diào)試、煤質(zhì)變化和運行調(diào)整等方面進(jìn)行了原因分析， 并提出了通過保持煤質(zhì)穩(wěn)定、設(shè)備運行，合理燃燒，運行方式調(diào)整等措施解決鍋爐結(jié)焦的技術(shù)措施。通過運行調(diào)整，明顯改善鍋爐結(jié)焦問題， 證明了處理措施能夠取得良好效果， 保證了鍋爐安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運行。

關(guān)鍵詞：鍋爐;結(jié)焦;燃燒器;對策

鍋爐作為火力發(fā)電機(jī)組的重要組成部分，鍋爐安全至關(guān)重要，鍋爐運行中結(jié)焦是比較普遍存在的現(xiàn)象，輕微結(jié)焦會降低鍋爐出力，影響鍋爐效率。嚴(yán)重結(jié)渣會導(dǎo)致鍋爐被迫停爐，極大地影響鍋爐的安全性和經(jīng)濟(jì)性。鍋爐結(jié)渣的原因是多方面的，在這里拋開鍋爐的設(shè)計及燃燒器的設(shè)計布置等因素，僅從煤質(zhì)情況、設(shè)備運行，合理燃燒，運行方式調(diào)整等方面加以分析，從而達(dá)到減緩或防止鍋爐結(jié)焦目的。

1 鍋爐結(jié)焦原因分析

1.1爐膛結(jié)構(gòu)因素

爐膛容積熱負(fù)荷、爐膛斷面熱負(fù)荷、燃燒器區(qū)域熱負(fù)荷、爐膛幾何尺寸對鍋爐結(jié)焦有直接關(guān)系。爐膛容積熱負(fù)荷設(shè)計值的選取不但影響煤的燃盡，而且會影響爐膛出口溫度和爐膛溫度，特別對于灰熔點低的煤種，必然將選取較大的爐膛容積和截面積，否則爐膛上部及爐膛受熱面將結(jié)焦。

1.2煤質(zhì)嚴(yán)重偏離設(shè)計值

鍋爐結(jié)焦不完全都是運行調(diào)整因素或設(shè)計不合理造成的。鍋爐能夠在原有設(shè)計的煤種條件下運行，是保證鍋爐不結(jié)焦和安全經(jīng)濟(jì)運行的前提。但是，在現(xiàn)階段煤源緊缺，鍋爐燃煤不能長期保持穩(wěn)定，煤質(zhì)多變，偏離設(shè)計煤種在客觀上加劇了電廠鍋爐的結(jié)焦現(xiàn)狀。當(dāng)燃煤的發(fā)熱量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于最初設(shè)計值時，爐膛溫度及出口煙溫驟升，即使燃用煤的ST值大于設(shè)計煤種的ST值，可能造成灰的熔融軟化，而導(dǎo)致鍋爐結(jié)焦，甚至被迫停爐。

1.3配風(fēng)不合理

鍋爐配風(fēng)不合理則會導(dǎo)致爐膛過量空氣系數(shù)過大。當(dāng)一次風(fēng)門和二次風(fēng)門調(diào)節(jié)合理時，會導(dǎo)致鍋爐出現(xiàn)爐膛過量空氣系數(shù)過大則會使鍋爐煙氣量增加， 火焰中心上移，排煙溫度上升、鍋爐效率下降，嚴(yán)重時可導(dǎo)致爐膛出口屏過處結(jié)焦。鍋爐配風(fēng)不合理造成爐膛過量空氣系數(shù)過小，爐膛過量空氣系數(shù)過小會造成爐膛內(nèi)煤粉與空氣混合不均勻、煤粉在爐內(nèi)燃燒不良。這時爐膛溫度即使不高，也可能產(chǎn)生結(jié)焦。鍋爐配風(fēng)不合理造成鍋爐煙氣溫度不均勻，當(dāng)二次風(fēng)配風(fēng)不均勻時， 會造成鍋爐煙氣流量不均，在煙氣溫度高的地方，管壁溫度高，未燃盡的煤粉顆粒易粘結(jié)在上面繼續(xù)燃燒，將形成灰的粘附。在空氣少的地方，容易產(chǎn)生燃燒不完全，產(chǎn)生大量的CO，使灰熔點降低，導(dǎo)致結(jié)焦。在煤粉細(xì)度和一次風(fēng)率方面，磨煤機(jī)磨出的煤粉過粗或一次風(fēng)率過大會延遲燃燒過程，使?fàn)t膛出口煙溫升高，或煤粉顆粒穿投力增強(qiáng)，此時容易出現(xiàn)燃盡期發(fā)生在爐膛出口或水冷壁附近，同時煙氣中會出現(xiàn)未完全燃燒的煤粒，會粘附在爐墻上繼續(xù)燃燒，造成爐墻附近溫度升高，加速結(jié)焦的形成。

2 防止鍋爐結(jié)焦措施

剖析鍋爐結(jié)焦的內(nèi)外因素，我們應(yīng)加強(qiáng)調(diào)整，從根本上解決鍋爐結(jié)焦的問題。

2.1保持燃料煤質(zhì)穩(wěn)定

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)計允許變化范圍內(nèi)。司爐應(yīng)根據(jù)煤質(zhì)的化驗分析報告調(diào)整燃燒。某廠由于煤質(zhì)化驗報告及時，司爐未仔細(xì)分析查看化驗報告，也未到檢查口觀察結(jié)焦情況，而及時更換煤種，導(dǎo)致該廠爐水冷壁大面積結(jié)焦，被迫停爐清焦的非計劃停爐事故。

2.2保持燃燒設(shè)備處于良好狀態(tài)

利用機(jī)組檢修的機(jī)會，調(diào)整更換磨損嚴(yán)重或脫落的一次風(fēng)噴口，對燒損變形、發(fā)生偏斜的燃燒器噴口及時進(jìn)行修整和校正，以防止燃燒器一次風(fēng)噴口處煤粉分布不均和煤粉火焰發(fā)生偏斜而引起爐膛局部結(jié)焦。

2.3 組織合理的燃煤狀況

由于機(jī)組設(shè)備的不斷改造或長時間的運行，設(shè)備特性有所改變，針對現(xiàn)有的燃用煤種，尤其是在實際煤質(zhì)與設(shè)計煤質(zhì)偏差很大，燃煤質(zhì)量急劇下降的特殊時期，進(jìn)行優(yōu)化燃燒試驗，為合理、準(zhǔn)確進(jìn)行運行分析提供有利依據(jù)。并通過燃料管理部門加強(qiáng)混配煤技術(shù)，盡量減少燃煤中低熔點礦物質(zhì)，隨時了解和掌握灰熔點，采取措施控制燃煤中堿性、酸性氧化物的含量，從根本上提高灰份熔點，避免鍋爐結(jié)焦的發(fā)生。

2.4 采用合理的運行方式

（1） 設(shè)置在線監(jiān)控系統(tǒng)。對爐膛出口煙溫及高溫受熱面管壁溫度進(jìn)行在線監(jiān)視，在保證主參數(shù)合格的前提下，建立在線的優(yōu)化運行指導(dǎo)系統(tǒng);保證主參數(shù)合格和爐膛出口煙溫低于燃煤灰熔點，從而防止?fàn)t膛出口結(jié)焦;通過對爐膛出口煙溫、過熱汽溫、鍋爐負(fù)荷、燃燒氧量、排煙溫度等各種運行參數(shù)的在線監(jiān)測，也可以評價鍋爐爐膛出口是否會產(chǎn)生結(jié)焦，從而防止在燃用不同煤種時鍋爐結(jié)焦，并能獲得最大的鍋爐效率。

（2） 控制合理的爐內(nèi)過?？諝庀禂?shù)。隨著爐內(nèi)過?？諝庀禂?shù)的增加，爐膛壁面處的煙溫降低，同時爐膛上的沉積物減少，減輕了爐膛結(jié)渣。爐內(nèi)過?？諝庀禂?shù)過低容易造成氧量不足使?fàn)t內(nèi)出現(xiàn)還原性氣氛，從而大幅降低使灰熔點，大大增加了結(jié)焦的可能。因此，保持合理的爐內(nèi)過?？諝庀禂?shù)是防止結(jié)渣的重要途徑。

（3）適當(dāng)提高一次風(fēng)速。適當(dāng)提高一次風(fēng)速，一方面可推遲煤粉著火，使著火點離燃燒器噴口更遠(yuǎn)，火焰高溫區(qū)相應(yīng)推移到爐膛中心，避免燃燒器噴口附近結(jié)渣;另一方面，可以增加氣流的剛性，減少由射流兩側(cè)靜壓作用而產(chǎn)生的氣流偏斜，避免一次風(fēng)直接沖刷爐膛壁面而產(chǎn)生結(jié)焦。

（4）確定合理的煤粉細(xì)度。煤粉過細(xì)時著火提前，易使燃燒器區(qū)域熱負(fù)荷偏高，造成燃燒器附近結(jié)渣并燒壞噴口。煤粉過粗時著火推遲，火焰中心上移，使?fàn)t膛溫度升高，灰粒容易脫離主流直接沖刷爐墻而導(dǎo)致爐膛結(jié)焦。故應(yīng)保持煤粉細(xì)度在合理范圍內(nèi)。

3結(jié)語

綜上所述，鍋爐的結(jié)焦機(jī)理是十分復(fù)雜的物理化學(xué)過程，與煤質(zhì)、鍋爐結(jié)構(gòu)及鍋爐燃燒調(diào)整等因素有密切關(guān)系，通過具體分析鍋爐結(jié)焦原因并采取有效對策，可以抑制鍋爐結(jié)焦，改善鍋爐運行工況，提高鍋爐效率?？偠灾?，在設(shè)備運行過程中，通過保持煤質(zhì)穩(wěn)定、合理燃燒，監(jiān)視鍋爐的負(fù)荷，燃燒情況，氧量等相關(guān)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)有不良情況，及時調(diào)整，有結(jié)焦及時清除，是防止結(jié)焦的有效措施。

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（作者單位：中國石油化工集團(tuán)有限公司天津分公司熱電部）