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电厂锅炉结焦的原因与对策分析赵明祥

发表时间：2020/4/9 来源：《电力设备》2019年第23期作者：赵明祥

[导读] 摘要：锅炉水冷壁结焦过热器汽温、再热器汽温、排烟温度升高，会导致减温水量增大。

        （四川广安发电有限责任公司四川广安 638500）
        摘要：锅炉水冷壁结焦过热器汽温、再热器汽温、排烟温度升高，会导致减温水量增大。锅炉掉焦量大时，会限制机组负荷出力，并加重冷灰的磨损，缩短使用寿命。锅炉结焦严重时，机组被迫停运，进行人工清焦。所以，锅炉结焦对机组安全经济影响较大。
        关键词：电厂；锅炉结焦；原因与对策
        1锅炉结焦的危害
        在煤粉锅炉运行一定的时间之后，就会在燃烧器两侧水冷壁上出现结焦的问题，在这一过程中，首先是锅炉炉膛四周水冷壁管的表面上出现颗粒状的灰粒，在出现大量聚集之后，就会直接在其表面粘附粘结性的焦渣，通过人工的方式就可以将其清除，但是对于炉膛深处的位置上不能够进行清理的，就无法进行处理。在一定时间之后，就会有较大块的焦块出现，甚至还会从炉膛的水冷壁管上直接掉落，从而落入底部的捞渣机内部，导致实际的工况出现一定的变化，这样就会让其底部的水封密封水直接飞溅到相应的高度，让内部水瞬间气化，导致其负压直接转变为正压，进而在燃烧过程中出现较大的烟气压力波动，如果超出运动的范围波动，则会出现锅炉灭火的情况。部分较快直接粘结在锅炉内部的低氮燃烧器的周边，使得其出现较大的焦块，从而对内部的燃烧产生直接的影响。在实际的运行中，还需要人工的方式来进行处理，这样会对正常运行造成一定的影响，出现焦块陀螺，同样还会引发燃烧不良、负压增大等问题，最终导致锅炉出现停运[1]。
        2燃烧过程中结焦的原因和分析
        2.1燃煤灰质成分和灰熔点温度对结焦的影响。
        煤中灰质中的酸性和碱性氧化物的含量对灰的熔点影响较大，酸性氧化物SiO2、Al2O3含量大，灰的熔点越高。但煤灰中SiO2比例过大，会生成无定型玻璃体，降低了灰的熔点，加重结焦程度。
        2.2煤粉细度对结焦的影响
        该厂为减小磨辊磨损，增长磨辊使用寿命，增大了磨煤机磨辊与磨盘间隙进，在磨煤机运行中，磨辊与磨盘间隙逐渐变大，磨煤机出口分离器磨损加大，导致磨煤机差压增大，运行调整必须通过增大一次风量和提高一次风母管压力来保证磨煤机正常运行。这些情况都会造成煤粉颗粒变粗。当较粗的煤粉进入锅炉内燃烧，造成燃烧滞后，火焰中心上移，炉膛出口烟温升高，加剧了灰的软化程度，造成分隔屏过热器和后屏过热器处发生结焦情况。
        2.3配风方式对结焦的影响
        目前一些火电厂为降本增效加大了劣质煤掺烧力度。由于煤质水份增大，导致磨煤机干燥出力受限，造成一次风门增大，使炉膛内煤粉着火推迟，二次风门降低，达不到风包粉的效果。一次风量过大，使煤粉燃烧推迟、射流增强，容易发生刷壁等情况。燃烧滞后则造成主燃烧区域及炉膛出口温度升高，煤粉燃烬不全会粘结在受热面上面继续燃烧，将加剧灰的粘附能力。由于二次风量的减少，更容易产生燃烧不完全，产生大量还原性气体，使灰熔点降低，加重结渣程度。
        2.4炉内温度场分布对结焦的影响
        该厂燃用煤质水份较大，磨煤机出入口差压较大，需通过提高一次风量保证磨煤机运行正常，且高负荷时总煤量较大，5台磨煤机基本是满出力运行，导致炉膛出口火焰中心升高，#1、#2炉炉膛出口烟温约在860℃～1300℃之间。由于炉膛截面和容积较小，锅炉断面热负荷和炉膛内部热负荷偏大，容易使炉膛出口烟气温度高于煤灰的变形温度，而使炉膛主燃烧区域形成结焦。
        2.5吹灰对结焦的影响
        当水冷壁表面积有灰渣时，表面温度相对增高，就会使水冷壁表面的灰渣具有粘性，粘接飞灰，并且还降低水冷壁附近灰粒的冷却程度，加剧水冷壁的结渣程度。锅炉一旦发生结渣，应立即降低机组负荷进行吹灰，必须保证锅炉受热面的清洁，防止结渣情况加剧，影响机组安全运行。
        当锅炉连续高负荷运行，炉膛热负荷较高，水冷壁表面容易积灰，如果不及时吹灰，则会影响水冷壁换热，导致表面附近温度急剧升高，灰粒得不到冷却，就会加剧锅炉结焦。锅炉负荷一般都在中高或超负荷运行。

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根据高负荷连续运行时间，及时安排吹灰，防止焦块粘结形成大而硬的焦，脱落撞击冷灰斗水冷壁落入渣井后，更容易堵死渣井。
        3防止锅炉结焦的优化调整
        3.1燃煤的选择
        锅炉房设计，以煤定炉。在对锅炉房进行设计时，应以当地的煤种类型，选择合适的锅炉炉种进行设计建造，根据不同的燃煤特性进行针对性的设计，运行时按照设计燃煤与合适的燃烧状态进行燃烧。根据设计媒种对给媒装置和炉拱进行合理设计，与传统的斗式给媒装置相比，分层给媒装置可有效提升燃煤的燃烧率。选择适用于设计媒种的炉拱技术，在实际应用过程中能够有效提升10%左右的节媒效果。
        锅炉运行，以炉定煤。在对现有的锅炉房进行运行管理时，要使用与锅炉的设计燃料相匹配的燃煤进行燃烧。充分结合锅炉实际的型号以及运行状况，严格地针对煤炭进行筛选、洗选、配煤处理，或者合理地应用煤炭炉前成型技术。若经过一系列预处理后的煤炭灰分含量控制在10%以下，煤炭的燃料效率也能有效提升1%左右。
        3.2减少固体不完全燃烧技术措施
        固体不完全燃烧主要由飞灰含碳量高、灰渣含碳量高、漏煤等情况引起，在这里笔者对三种以上主要情况的解决方式进行分别论述。
        飞灰含碳量高可通过以下方式解决:一，针对不同类型的锅炉，选择合适的煤种;二，对于层燃炉，应选择大小不宜太细、成分中水分不宜过低、结焦性适中、灰分含量少的煤;三，按照锅炉设计负荷运行，负荷不要随意增大;四，对于飞灰多含量多的煤，应选择煤粉炉或流化床炉进行燃烧。
        灰渣含碳量高可通过以下方式解决:一，降低燃煤的含水率。使其提前着火，保证燃烧时间充足;二，加强新入炉煤炭的预热。如提高炉膛温度和送风温度，合理设计炉拱使前拱加强辐射热，通过对后拱的合理设计可使炉膛中的碳粒落到炉排上与燃煤接触加强预热;三，设置二次风加强燃煤的热力准备，二次风将烟气中的火粒吹到炉排上，加强燃煤的预热，使炉排燃烧时间足够长;四，提供充足的空气量，分区配风;五，保证火床温度和合理的煤层厚度;六，保证燃烧时间，合理地炉排的长度和炉排行进速度;据燃煤特性合理调整炉排速度。在燃烧过程中应加强拨火和打渣，使用适中燃煤粒径，减轻粒径重力分离。
        漏煤可通过以下方式解决:一，控制燃煤的细末比例，选用粗细均匀、结焦性适中、发热量适中的燃煤;二，合理配煤，选择合理的结焦性的燃媒;三，炉排磨损缝隙过大，及时更换。
        3.3减少气体不完全燃烧技术措施
        对于气体不完全燃烧热损失可根据燃煤挥发份含量，调整合适的燃烧状态，使挥发份与还原气体在炉膛内充分燃烧。保证合适的空气扩散速度。还原层与氧化层的厚度不以通风量的大小为准，煤在燃烧时，当煤层的温度为1200℃-1600℃时，煤燃烧的速度主要取决于炉膛温度和空气扩散速度。在燃煤的预处理过程中，尽量使煤粒直径保持在30mm～50mm大小为宜。煤粒越小，氧化层厚度越薄，氧化层厚度越厚，与空气接触的比表面积越大，煤层氧化层的厚度保持在煤粒直径的3-5倍，最有利于燃料的充分燃烧。层燃炉在燃烧时，燃煤的氧化层厚度一般应保持在100mm-150mm左右，对于手烧、逆火反烧炉;氧化层厚度应保持在200mm-250mm为宜。保持燃煤挥发份含量适中以防止燃煤挥发份集中，若燃煤挥发份含量较高，可适当增加水分平衡燃煤中水分含量，延缓挥发份的析出。通过减薄煤层使挥发份充分燃烧，防止因煤层太厚煤层厚出现还原层，导致一氧化碳等还原气体造成气体不完全燃烧热损失。
        总之，近年来，我国节能减排的任务与加强燃煤锅炉的节能减排有着密切的关系。在未来，可强制性淘汰效率低的蒸发量20t/h以下的小型燃煤锅炉，发展区域性应用的高效清洁的大型燃煤锅炉，或根据当地情况走清洁能源替代的道路。淘汰落后的除尘技术，研发价廉、实用、高效的烟气多种污染物协同脱除技术。
        参考文献：
        [1]于乐乐，冯伟忠.煤粉锅炉低负荷水冷壁结焦问题研究[J].上海电力学院学报，2017(06):552-558.
        [2]成宏伟，柳永兵，刘超.煤粉锅炉掺烧含氧化合物结焦原因分析及应对措施[J].中氮肥，2017(05):78-80.
        [3]冯金洋.煤粉锅炉煤气混烧结焦分析探讨[J].发展，2017(01):95-96.