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1、超临界切圆燃烧锅炉水冷壁结焦结渣解决措施 宁夏京能宁东发电有限责任公司发电部 孙维民 1 结焦的概念 锅炉结焦是指灰渣在高温下熔化后粘结在炉墙 受热面上的现象 在炉膛中 燃烧火焰中心温度在1500 1700 之间 燃料中的灰分在这样高的温度下大多熔化为液态或呈软化状态 由于水冷壁的吸热 从火焰中心向外 越接近水冷壁温度越低 在正常情况下 随着温度的降低 灰分将从液态变为软化状态进一步变成固态 如果灰分碰到受热面时还保持着软化状态 就会由于受到冷却而粘结在受热面上 形成结焦 2结焦的危害 炉膛大面积结焦时 会使炉膛吸热量大大减少 炉膛出口烟气温度偏高 使过热器传热恶化 造成过热蒸汽温度偏高 过热
2、器管壁温度超温 炉膛产生局部结焦后 使结焦部位水冷壁吸热量减少 循环流速下降 严重时会造成循环停滞导致水冷壁爆管 由于结焦使炉膛出口温度升高 造成排烟温度升高 从而增加了排烟热损失 降低锅炉的热效率 炉膛结焦还会造成锅炉出力下降 喷燃器出口结焦 会影响煤粉气流的正常喷射或引起气流的偏移 磨损水冷壁管 形成局部高温 加剧水冷壁结焦 甚至烧坏喷燃器或者喷口因结焦而堵死 炉膛大面掉焦时 会扰乱炉膛负压 严重时导致灭火 还可能会砸坏水冷壁以及除渣设备 在高温烟气的作用下 黏结在水冷壁或高温过热器上的灰渣会与管壁发生复杂的化学反应 形成高温腐蚀 3 结焦现象 1 水冷壁结焦 分离器入口温度再相同负荷下偏
3、低 但是过再热减温水量偏大 就地看火孔能看到水冷壁上有明显的焦块 水冷壁局部结焦时 将导致分离器入口温度有较大偏差 如锅炉燃烧存在偏斜时 当水冷壁温度出现结焦时 各分离器入口温度会逐渐趋于一致 等水冷壁所结焦发生脱落后 分离器入口温度又重新出现偏差 锅炉左右侧减温水量差别比较大 水冷壁发生掉焦后 结焦部位水冷壁出口温度由明显的上升过程 2 屏式过热器结焦 屏过进 出口蒸汽温升减少 屏式过热器后各受热面烟气出现较为明显的温度偏差 左右侧二级减温水量有明显偏差 屏式过热器发生掉焦后 屏过出口温度上升明显 3 发生结焦时 锅炉排烟温度明显上升 锅炉严重结焦时的受热面 锅炉大量结焦后从渣井清除的焦块
4、严重结焦后需要大量的人力清理积渣 4 结焦的因素 4 1煤灰性质的影响煤灰的组成很复杂 其中Fe2O3 Fe3O4 FeO和FeS等 熔点基本上都在1600 以下 而灰分中的主要氧化物SiO2 Al2O3 CaO和MgO等熔点基本上在2000 左右 通常不易熔化 因此结焦就是由灰分中的氧化物在一定温度下生成的低熔点渣造成的 SiO2 Al2O3 CaO和MgO含量越多 灰的熔点就越高 相反灰熔点就越低 此外 周围介质的成分对灰熔点也有影响 在炉膛内总会有一些还原性气体 CO H2等 这些还原性气体在很高温度下能使熔点较高的Fe2O3还原成熔点较低的FeO 使煤灰的熔点降低 目前关于灰熔点的性质
5、 均用试验方法来确定 各种煤灰的熔点一般在1100 1600 之间 经验表明 当软化温度t2 1350 时 炉内结焦可能性不大 若t2 1350 就有可能结焦 关于灰分对锅炉工作的影响 可以根据灰成分得出一个指标来判断 式中ST为灰的软化温度 判别界限 R 0 5 1 5轻微结焦 1 5 2 5中等结焦 R2 25为中等偏重 R 2 5 3 5严重结焦 2020 5 21 10 可编辑 4 2空气动力场的影响炉内空气动力工况不良而造成的燃烧切圆过大或者燃烧中心偏离 也会造成高温烟气冲刷水冷壁面 使熔渣在接触水冷壁前无法凝固而结焦 直流燃烧器的运行特点是煤粉进入炉膛后 在炉内切向燃烧形成强烈旋转
6、上升的气流 气流最大切向速度的连线构成炉内实际切圆 炉膛中心是速度很低的微风区 实际切圆是切向燃烧的一个重要参数 对炉膛结焦 稳燃以及炉膛出口的烟速 烟温偏差都有一定的影响 实际切圆过大容易结焦 过小则影响燃烧稳定性 因此保证实际切圆直径非常重要 燃烧器的宽高比 间隙率 一 二次风总量比等因素都会影响实际切圆直径 切圆燃烧器炉内空气动力场 4 3炉内烟气性质的影响炉内烟气的性质对锅炉结焦也有很大的影响 如果烟气是氧化性的则灰中的Fe就会生成稳定的氧化物Fe3O4 它和SiO2形成的高熔点的渣不易结焦 如果烟气是H2S CO H2等还原性的 则会发生以下反应 3Fe3O4 H2S SO2 H2O
7、 FeO Fe3O4 CO CO2 3FeO Fe3O4 H2 H2O 3FeO 在一定温度范围内FeO与SiO2形成4FeO SiO2和2FeO SiO2等一系列共熔体 熔点可降低350 因此灰分的熔化温度在还原性炉气中比在氧化性炉气中低得多 所以使炉膛烟气偏氧化性有利于防止结焦 4 4运行操作的影响锅炉结焦的因素是多方面的 而且各种因素互相关联 人的因素起着关键的作用 因此运行人员在运行过程中应该严格按照规定操作 在日常生产运行中 锅炉需要根据外界负荷变化不断地调整燃烧工况 这就需要运行人员保持认真负责的态度 采用正确的合理的方法来调整 比如增加负荷时先加风再加粉 如果不能保持合理的配风
8、不能使炉膛氧含量保持在4 6 的范围内 就很容易产生结焦 5 结焦的防止措施 根据以上分析 结合实际情况 针对锅炉结焦情况可以从以下几个方面考虑 从而采取有效地措施 5 1把握源头 确保煤质严格把握原煤质量 保证灰分 含硫量 灰熔点等各项参数符合要求 原煤分堆放置 及时获取入炉煤质化验数据 根据要求合理配置用煤 保证入炉煤质无较大波动 5 2精心操作 加强调整运行中精心操作 勤于配风 调节三次风 使火焰不贴壁 调节二次风使其提供充足的氧量保证煤粉的充分燃烧 调节一次风 使火焰长度合适 调节引风机 保持炉膛负压在 70 20pa范围内 既要保证煤粉在炉膛内充分燃烧所需要的时间 又要避免在下炉膛形
9、成扩散燃烧 控制氧量在4 6 之间 严禁缺氧燃烧 加强燃烧调整 避免大起大落 波动太大 严格控制升温升压速度 防止出现两侧烟气温度偏差 通过调节粗粉出口挡板控制煤粉细度 合理的煤粉细度有利于结焦的控制 4 3加强监视 及时清除运行中 可根据仪表指示和实际观察来判断是否结焦 炉膛结焦后煤粉消耗量增大 炉膛出口烟温升高 过热气温升高且减温水量增大 排烟温度升高 炉膛出口结焦时 炉膛负压会减少 严重时会有正压 还可以从实际观察来判断 通过刮板机出渣量来判断 在锅炉负荷无较大变化的前提下 若出渣量无大变化则没有结焦 若出渣量明显减小则极可能出现结焦 可以进一步通过看火孔直接观察炉膛内燃烧情况 仔细观察
10、水冷壁上是否有焦 在日常运行过程中一旦发现结焦 立刻联系打焦并汇报车间领导 及早清除 防止生成大块结焦 坚持锅炉定期吹灰工作也可以有效防止结焦 根据汽温变化 炉膛出口烟温及两侧烟温差变化可适当增加吹灰次数 6 结论 锅炉结焦是个很复杂的物理化学过程 它涉及煤的燃烧 炉内传热 传质 煤的潜在结渣倾向 煤灰粒子在炉内运动以及煤灰与管壁间的粘附等复杂过程 文中提到的各种因素都可能影响到结焦 人的因素起着关键的作用 因为一切不合理的因素都是可以通过人来调整的 只要做好各个环节的管理工作 保证入厂煤质是符合要求的 司炉操作是合理的 设备是安全可靠的就能有效地控制结焦的次数与严重程度 2020 5 21 19 可编辑
