130 t/h高壓煤粉鍋爐結(jié)焦的原理與危害及防治措施

劉文山

摘? ?要：因?yàn)槊悍蹱t自身具有一定的特殊性，因此結(jié)焦現(xiàn)象會(huì)伴隨使用過(guò)程始終，長(zhǎng)期使用之后結(jié)焦現(xiàn)象會(huì)愈發(fā)明顯，發(fā)生部分多為水冷壁和噴口位置。當(dāng)結(jié)焦問(wèn)題出現(xiàn)時(shí)，整體煤粉爐會(huì)呈現(xiàn)不良運(yùn)行狀態(tài)，不僅嚴(yán)重降低了工作效率，而且會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的安全問(wèn)題，阻礙機(jī)械設(shè)備的正常運(yùn)行。就實(shí)際工作而言，需要提升職工的重視程度，通過(guò)加強(qiáng)檢查力度來(lái)優(yōu)化結(jié)焦問(wèn)題處理模式，并不斷健全和完善相關(guān)的預(yù)防機(jī)制，形成良好的發(fā)展格局。文章通過(guò)分析原因分析與整合，為具體的結(jié)焦問(wèn)題提供建議與意見(jiàn)。

關(guān)鍵詞：130 t/h;高壓煤粉;鍋爐結(jié)焦;防治措施

通過(guò)對(duì)部分省市熱電廠的走訪與詢問(wèn)，筆者發(fā)現(xiàn)大部分130 t/h高壓煤粉鍋爐均存在結(jié)焦問(wèn)題，其結(jié)焦程度與實(shí)際運(yùn)行時(shí)間和工作量成正比。因?yàn)榇嬖诖罅拷Y(jié)焦問(wèn)題，其內(nèi)部燃燒效率直線下降，異常升溫與對(duì)流加熱問(wèn)題不斷產(chǎn)生，對(duì)相關(guān)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提升帶來(lái)了嚴(yán)重的阻礙。與此同時(shí)，安全問(wèn)題涌現(xiàn)，部分鍋爐事故不斷產(chǎn)生，企業(yè)不得不暫停生產(chǎn)來(lái)解決結(jié)焦問(wèn)題。針對(duì)上述問(wèn)題，積極探索結(jié)焦原因并通過(guò)分析結(jié)果制定更加合理、科學(xué)的預(yù)防辦法是當(dāng)前熱電企業(yè)的工作重心。

1? ? 鍋爐實(shí)際參數(shù)與運(yùn)行狀況

根據(jù)我國(guó)熱電廠當(dāng)前使用鍋爐標(biāo)準(zhǔn)，其尺寸固定為5 670 mm，燃燒方式為四角切圓。制粉系統(tǒng)主要為中間儲(chǔ)倉(cāng)式結(jié)構(gòu)，通過(guò)合理混合冷風(fēng)與熱風(fēng)來(lái)將煤粉送入熔爐中，通過(guò)運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備來(lái)保證給風(fēng)效率，其溫度保持在3 580 ℃上下。

2? ? 結(jié)焦原因分析及實(shí)際危害

在煤粉爐運(yùn)行過(guò)程中，煤質(zhì)問(wèn)題、動(dòng)力因素和燃燒器結(jié)構(gòu)等因素均會(huì)導(dǎo)致結(jié)焦問(wèn)題產(chǎn)生，與此同時(shí)，不合理的操作同樣會(huì)加劇結(jié)焦問(wèn)題[1]。

2.1? 鍋爐設(shè)計(jì)與員工不合理操作因素

本文主要研究實(shí)際設(shè)計(jì)情況與不合理操作兩方面。首先，鍋爐設(shè)計(jì)問(wèn)題。在具體的供電與供暖過(guò)程中，因?yàn)閷?shí)際工作負(fù)荷較大，相關(guān)煤種存在一定的差異，為保證燃燒效率達(dá)到500IcECR標(biāo)準(zhǔn)，切實(shí)優(yōu)化企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，需要調(diào)整當(dāng)前爐膛結(jié)構(gòu)，通過(guò)提升其形態(tài)來(lái)有效減小橫截面積，為更好地提升熱負(fù)荷奠定良好的基礎(chǔ)。在職工操作過(guò)程中，存在大量不合規(guī)與不規(guī)范行為，無(wú)形之中加深結(jié)焦問(wèn)題的嚴(yán)重程度，帶來(lái)了新的問(wèn)題與挑戰(zhàn)[2]。

2.2? 運(yùn)行過(guò)程中的不合理因素

在粉煤爐實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，因操作問(wèn)題而導(dǎo)致的結(jié)焦問(wèn)題同樣不可忽視。當(dāng)出現(xiàn)操作不當(dāng)情況時(shí)，風(fēng)速與燃燒比例不均衡，因?yàn)榻o定的煤粉量存在粗細(xì)的誤差，會(huì)導(dǎo)致具體的燃燒切圓受到影響，相應(yīng)的負(fù)荷量不斷提升，鍋爐結(jié)焦問(wèn)題產(chǎn)生并且不斷加劇。與此同時(shí)，在吹灰器使用過(guò)程中，因?yàn)闇囟扰c實(shí)際需求不吻合，鍋爐結(jié)焦問(wèn)題同樣會(huì)產(chǎn)生，根據(jù)實(shí)際溫度變化結(jié)焦程度同樣會(huì)發(fā)生變化。

2.3? 結(jié)焦的危害

當(dāng)具體的結(jié)焦問(wèn)題產(chǎn)生時(shí)，往往會(huì)帶來(lái)多種危害，并且產(chǎn)生惡性發(fā)展循環(huán)。隨著結(jié)焦面積的不斷擴(kuò)張，整體鍋爐工作效率會(huì)大幅下降。與此同時(shí)，因?yàn)榻佑|面積逐漸縮小或出現(xiàn)被堵塞情況，剩余熱量無(wú)法有效排出，導(dǎo)致整體溫度迅速上升，內(nèi)部熱循環(huán)被破壞，嚴(yán)重時(shí)水冷壁會(huì)因?yàn)闊崃康淖兓霈F(xiàn)停滯甚至爆炸問(wèn)題，極大程度地加劇了安全風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí)，熱效率隨之發(fā)生改變，在一定程度上加劇了熱量損失，從而帶來(lái)不必要的經(jīng)濟(jì)損失。出口結(jié)焦問(wèn)題發(fā)生時(shí)，氣流會(huì)發(fā)生變化，大量高溫、高壓氣流會(huì)直接涌入內(nèi)部，導(dǎo)致局部產(chǎn)生壓力、溫度過(guò)高問(wèn)題，大幅提高了設(shè)備損壞風(fēng)險(xiǎn)，堵塞問(wèn)題同時(shí)產(chǎn)生。掉焦問(wèn)題伴隨而生，大幅掉焦會(huì)加大爐膛內(nèi)部壓力，出現(xiàn)火災(zāi)問(wèn)題[3]。隨著氣溫、氣壓的不斷提升，內(nèi)壁容易形成腐蝕，不利于滅火工作的開(kāi)展，加劇了安全風(fēng)險(xiǎn)。

3? ? 結(jié)焦具體影響因素

3.1? 爐膛的溫度

在粉煤爐運(yùn)行過(guò)程中，其內(nèi)部溫度會(huì)隨著燃料引入發(fā)生變化，煤灰狀態(tài)發(fā)生改變，呈現(xiàn)熔融狀態(tài)，結(jié)焦問(wèn)題由此產(chǎn)生。熔爐內(nèi)部火焰中心區(qū)域因?yàn)闇囟冗h(yuǎn)超周邊，在受熱作用下，負(fù)荷壓力極速劇增，氣化問(wèn)題逐漸加劇，內(nèi)部堿金屬濃度與密度同步提升。當(dāng)溫度與材料熔點(diǎn)處于均衡狀態(tài)時(shí)，結(jié)焦問(wèn)題并不會(huì)產(chǎn)生，只有在爐膛熱量集中并且處于溫度異常狀態(tài)下，結(jié)焦問(wèn)題才會(huì)出現(xiàn)。

3.2? 空氣動(dòng)力場(chǎng)因素

在現(xiàn)有的燃燒模式下，風(fēng)粉氣流形成無(wú)限大直徑切圓，相應(yīng)的火焰位置發(fā)生變更，具體的著火點(diǎn)同時(shí)出現(xiàn)變化，呈現(xiàn)良好的運(yùn)轉(zhuǎn)模式，優(yōu)化了混合力度。但是，當(dāng)直徑切圓無(wú)限擴(kuò)張的時(shí)候，結(jié)焦問(wèn)題開(kāi)始產(chǎn)生，風(fēng)粉受熱愈發(fā)明顯，混合性逐漸下降，著火因素發(fā)生變化，內(nèi)部空氣及風(fēng)速變換組織度與預(yù)期產(chǎn)生差異。

3.3? 火焰剛性

在風(fēng)粉受熱過(guò)程，火焰剛性差發(fā)揮著重要的作用，并且極大程度地影響了煤的揮發(fā)比。在具體的工作過(guò)程中，氣流沖刷因受熱因素會(huì)產(chǎn)生一定程度的結(jié)焦，當(dāng)煤的揮發(fā)度較低時(shí)，需要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)合理設(shè)置風(fēng)速，保證實(shí)際風(fēng)量能夠符合降壓需求。并且，在降壓的過(guò)程中，為保證氧化性，需要適當(dāng)減少壓力，在合理的風(fēng)速情況下選用揮發(fā)性較強(qiáng)的煤粉，避免燃燒器結(jié)焦問(wèn)題的產(chǎn)生和擴(kuò)展。

4? ? 防止結(jié)焦具體措施

4.1? 加強(qiáng)燃料管理

在適配燃料的過(guò)程中，需要結(jié)合實(shí)際鍋爐運(yùn)行情況和真實(shí)的煤質(zhì)，通過(guò)優(yōu)化燃燒效率來(lái)保證燃燒性能，最大限度地降低結(jié)焦比例。就制粉系統(tǒng)而言，需要合理控制煤粉狀態(tài)，避免過(guò)粗或過(guò)細(xì)，切實(shí)優(yōu)化工作效率，提升整體制粉系統(tǒng)的工作質(zhì)量和工作水平，合理控制旋轉(zhuǎn)頻率。

4.2? 控制爐膛出口溫度

當(dāng)前我國(guó)的煤粉爐主要采用的是低氮燃燒模式，在實(shí)際的燃燒過(guò)程中，因?yàn)槿剂先紵龝r(shí)間有限，大量用盡的煤粉會(huì)逐漸向底部轉(zhuǎn)移，而火焰則主要集中于爐膛出口位置，導(dǎo)致出口溫度大幅提升。就實(shí)際運(yùn)行狀況而言，950 ℃是結(jié)焦產(chǎn)生的臨界點(diǎn)，只有低于950 ℃才能大幅降低結(jié)焦風(fēng)險(xiǎn)，為設(shè)備平穩(wěn)、健康運(yùn)行奠定良好的基礎(chǔ)[4]。為此，當(dāng)爐口溫度接近臨界點(diǎn)時(shí)，需要加入適量的催化劑，從而有效地減少ABS產(chǎn)生概率。此外，需要加強(qiáng)鍋爐負(fù)荷監(jiān)管力度，通過(guò)提升檢測(cè)來(lái)避免超負(fù)荷問(wèn)題產(chǎn)生，合理控制在130 t/h以內(nèi)。當(dāng)過(guò)熱、高負(fù)荷問(wèn)題發(fā)生時(shí)，需要通過(guò)加注油槍和給粉機(jī)來(lái)控制爐膛溫度，并及時(shí)停止對(duì)角運(yùn)行，切實(shí)提升控制效率。

對(duì)于熱力企業(yè)職工而言，需要管理部門(mén)合理分配工作，保證有效地降低鍋爐負(fù)荷，通過(guò)建立健全周期性的工作制度來(lái)優(yōu)化控制力度，更好地降低結(jié)焦速率。與此同時(shí)，需要加強(qiáng)安全宣傳，注意職工安全和設(shè)備運(yùn)行情況，防止因焦?fàn)t掉落產(chǎn)生機(jī)器設(shè)備停運(yùn)甚至熄火問(wèn)題產(chǎn)生。

4.3? 避免鍋爐設(shè)備漏風(fēng)情況產(chǎn)生

鍋爐漏風(fēng)情況時(shí)有發(fā)生，并且對(duì)于具體的燃燒工作產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響。為降低其發(fā)生概率，需要定期、定時(shí)進(jìn)行檢查與調(diào)整，對(duì)于可能發(fā)生的問(wèn)題進(jìn)行第一時(shí)間的記錄與反饋，切實(shí)優(yōu)化密實(shí)性。與此同時(shí)，制粉系統(tǒng)同樣需要不斷進(jìn)行監(jiān)督與管理，當(dāng)出現(xiàn)漏風(fēng)狀況時(shí)，需要立即根據(jù)應(yīng)急措施來(lái)暫停設(shè)備運(yùn)行，切實(shí)避免結(jié)焦問(wèn)題的產(chǎn)生。

4.4? 優(yōu)化燃燒調(diào)配

企業(yè)職工需要根據(jù)鍋爐內(nèi)部具體的火焰情況來(lái)進(jìn)行合理的燃料調(diào)配，在結(jié)合火焰顏色的基礎(chǔ)上健全調(diào)整措施。就實(shí)際工作情況來(lái)看，只有火焰顏色為金黃色才能確定其為正常燃燒狀態(tài)，各項(xiàng)指標(biāo)均屬正常范圍。為此，需要相關(guān)工作人員明確燃燒區(qū)域，通過(guò)合理選配燃料和設(shè)備來(lái)有效降低氣流因素的影響。在結(jié)合具體切圓狀況的前提下，更好地提升剛性，行之有效地簡(jiǎn)化二次風(fēng)問(wèn)題。

5? ? 結(jié)語(yǔ)

煤粉爐是熱力企業(yè)的核心裝置，為其高效運(yùn)行奠定了良好的基礎(chǔ)。在其使用過(guò)程中，結(jié)焦問(wèn)題一直存在并成為重大的阻礙因素，嚴(yán)重降低了工作效率，并在一定程度上加劇了安全風(fēng)險(xiǎn)。為優(yōu)化和提升工作效率，減少結(jié)焦問(wèn)題，需要建立健全預(yù)防措施，通過(guò)合理控制參數(shù)、優(yōu)化燃燒狀況和做好燃料配置工作來(lái)提升工作質(zhì)量和工作效率，為鍋爐的平穩(wěn)、有序運(yùn)行奠定良好的基礎(chǔ)。

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[3]趙超.煤粉爐結(jié)焦相關(guān)問(wèn)題研究[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2016（21）：92.

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Principle and harm of coking of 130 t/h high pressure pulverized

coal boiler and its prevention and cure measures

Liu Wenshan

（Harbin Hatou Investment Co.， Ltd.， Harbin 150008， China）

Abstract：Because the pulverized coal furnace itself has certain particularity， the coking phenomenon will always be accompanied by the use process， and the coking phenomenon will become more and more obvious after long-term use， and most of them are water wall and nozzle position. When the coking problem occurs， the whole pulverized coal furnace will show a bad operation state， which not only seriously reduces the working efficiency， but also brings serious safety problems， which hinders the normal operation of mechanical equipment. As far as the actual work is concerned， it is necessary to enhance the attention of the staff and workers， optimize the mode of dealing with coking problems by strengthening the inspection， and constantly improve and perfect the relevant preventive mechanism to form a good development pattern. Through the analysis of cause and integration， the article provides suggestions and opinions for the specific coking problem.

Key words：130 t/h; high pressure pulverized coal; boiler coking; prevention and control measures