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1、华北电力大学毕业论文600MW 切圆燃烧锅炉结焦原因分析及处理专 业热升班 级0927学生姓名祝艳平指导教师成人教育学院年月日摘要：结焦是困扰燃煤锅炉的一大难题，只有针对某一特定煤种、特定工况不结焦的锅炉， 没有绝对不结焦的锅炉。现在的煤炭市场为卖方市场且会长时间保持这种状况，各燃煤电 厂不可避免地要长时间经受“燃煤之急”，针对特定煤种设计的锅炉能否适应数以十计、 百计煤种的考验还需要技术人员来保驾护航。结焦原因非常繁杂其解决手段也要多措并 举，具体的调节手段大家都清楚，其难点在于调节中的“分寸”掌握，具体的锅炉需要我 们提出针对性的药方，有的放矢去做工作。岱海电厂二期锅炉设计煤种为准格尔烟煤
2、，但 自机组投产以，设计煤源供应不足一直困扰着岱海电厂，做为点对网发电企业，为了保障 首都的正常电力供应，岱海电厂不得不开始大规模地掺烧其他非设计煤种。掺烧的煤种因 都是小矿煤所以煤质参差不齐，每时每刻入炉煤的煤种、发热量和灰熔点都有可能发生变 化，这给防止结焦工作造成了极大的难题，这就需要我们从本期锅炉结焦的根本原因出发， 采取有针对性的措施来确保机组安全稳定的运行。关键词：结焦 炉膛温度 灰熔点 还原性气氛 配风Absract: Coking is a great hard problem for coal-fired boiler ， only for the particular co
3、al， the particular work condition dont coking boiler， never coking boiler is Nonexistent。 The coal market in nowadays is a selling market and will keepthiskindofconditionforalongtime，eachcoal-firedpowerplantinevitably experiencethe problemforalongtime，aimingattheboilerthattheparticular coal grows a
4、design can adapt to Variety coal to still need technical personnel to protect。 The reason of co king is Variety。The designing coals for The DAIHAI power is “zhun Ge Er ” coal ，but since producing，shortage of design the coal source supply have been trapping to The DAIHAI power。 The DAIHAI power is a
5、to order to generate company， for the sake of guarantee capital city of normal electricity supply，the DAIHAI power has to start to firing bituminous coal mixed with lignite inside the furnace。 Because the coal coming from different plant ，so the ash melting point and deliver calories of the coal has
6、 changed frequently 。 This caused diffcult problem for providingcoking。 Thisneededustothereasonofcokingtosetoutfromtheboiler and adopted to the measure and ensure the units running safely 。Key words:coking,furnance tempreture,ash melting point, Reducing atmosphere, ai r distribution。1 设备概况内蒙古岱海电厂二期工
7、程2X600MW机组设计煤种采用准格尔烟煤，采用中速磨冷一 次风机正压直吹式制粉系统，燃烧器采用四角布置切向燃烧方式。燃烧器共设置六层煤粉 喷嘴，锅炉配置 6 台 ZG123G 中速磨煤机，每台磨的出口由四根煤粉管接至炉膛四角的同 一层煤粉喷嘴，在燃用设计煤种时，锅炉MCR和ECR负荷时均投五层，另一层备用。燃烧 器的一、二次风喷嘴呈间隔排列，顶部设有OFA二次风。连同煤粉喷嘴的周界风，每组燃 烧器各有二次风挡板 14 组，均由电动执行器单独操作。为满足锅炉汽温调节的需要，燃 烧器喷嘴采用摆动结构，除OFA层喷嘴由一台气动执行器驱动作上下单独摆动外，其余喷 嘴由内外连杆组成一个摆动系统，由另一
8、台气动执行器集中带动作上下摆动。岱海电厂一、二期工程设计煤种均采用灰中含三氧化二铝达47.26%的高灰熔点的准格 尔烟煤，但自从岱海电厂二期工程核准、二期机组启动从来燃煤供应问题一直困扰着岱海 电厂。岱海电厂是华北电网点对网电厂，担负着北京地区用电的重要任务，因为燃煤限负 荷是绝不允许的，为此岱海电厂被迫大量掺烧其他非设计煤种。非设计煤种大量掺烧后， 锅炉结焦严重，不但给运行、检修人员和锅炉除灰渣设备增加了负担，严重时还多次使机 组被迫降负荷除焦，结焦问题严重影响岱海电厂的安全与经济运行。为了解决锅炉结焦的问题，岱海电厂投入了大量的人力、物力，现就造成锅炉结焦的 机理、实际原因和针对原因采取的
9、解决方法进行分析、讨论，希望能起到抛砖引玉的作用， 使困扰岱海电厂的锅炉结焦问题得以圆满解决。2 锅炉结焦机理炉内结焦是一个很复杂的物理化学过程，涉及煤的燃烧、炉内传热、煤的潜在结焦倾 向、煤灰粒子在炉内运动以及煤灰与管壁间的粘附过程等等。焦的生成通常有 3个过程： 一是煤灰燃烧中的形态变化过程，煤粉在很高的温升速度下，灰份分解、氧化、挥发以至 于熔融形成结晶体几乎同时进行。二是灰粒向水冷壁的运动过程，按照颗粒度大小，分别 主要依靠气相扩散、热迁移以及惯性迁移进行输送。三是灰渣在管壁上粘接和凝聚的过程， 先后形成初始沉积层和梳状沉积物（第二层），并由此开始结焦。一般认为，煤粉颗粒进入炉膛后被迅
10、速加热至燃烧，所含灰分中的矿物质迅速分解、 氧化、挥发并发生反应，碱金属氧化物、黄铁矿残渣等气化并随烟气扩散运动至水冷壁迎 风面受冷凝结，形成比较薄的釉质初始垢层，初始垢层粘合力远大于光滑的金属壁面，未 凝固的熔融态、半熔态颗粒部分随烟气到达并受冷凝固聚集，随着粘合力的增加，积灰厚 度增加，渣层外表温度不断升高，接近软化温度时形成粘附性强的塑性渣膜并随时间增长 逐渐烧结，形成大块焦渣。当渣面温度超过软化温度逐渐接近烟气温度后，本身厚度不再 增加，渣层逐渐为流动态，结渣面积向下及背风侧扩散，扩大了结焦、积渣的范围。因而，结焦、锅积炉渣的结过焦程是的一危个自害动加剧的过程3.1 锅炉热效率下降：受
11、热面结渣后，使传热恶化、排烟温度升高，锅炉热效率下降；燃烧器出口结渣，造 成气流偏斜，燃烧恶化，有可能使机械未完全燃烧热损失和化学未完全燃烧热损失增大； 焦块还会使锅炉通风阻力增大，厂用电量上升。3.2 影响锅炉出力：水冷壁结渣后，会使蒸发量下降；炉膛出口烟温升高，蒸汽出口温度升高，管壁温度 升高，以及通风阻力的增大，有可能成为限制出力的因素。3.3 影响锅炉运行的安全性：结渣后过热器处烟温及汽温均升高，严重时会引起管壁超温；结渣往往是不均匀的， 结果使过热器热偏差增大，对自然循环锅炉的水循环安全性以及强制循环锅炉的水冷壁热 偏差带来不利影响；炉膛上部结渣块掉落时，可能砸坏冷灰斗水冷壁管，造成
12、炉膛灭火或 堵塞排渣口，使锅炉被迫停止运行；除渣操作时间长时，炉膛漏入冷风太多，使燃烧不稳 定甚至灭火；大焦块掉落，还发生过造成大量人员伤忘的恶性事件。4 锅炉结焦的原因影响结渣的因素较多，不仅与灰熔点、灰成份、灰粘度等结渣特性有关，还与炉膛热 力参数、燃烧器的结构与布置、炉内空气动力工况、锅炉运行参数及调整密切相关。现从 不同角度对炉膛结焦原因进行深入分析。4.1 炉膛结构特性参数炉膛容积热负荷、断面热负荷、燃烧器区域热负荷与炉膛几何尺寸有直接关系。炉膛 容积热负荷的选取不但与燃料的燃烬有关，更重要的是影响炉膛出口温度和炉膛温度，特 别是灰熔点低的燃煤，炉膛容积比同等出力的其它型号锅炉设计要
13、大，否则炉膛上部及炉 膛受热面将结焦。炉膛断面面积与灰熔点决定单只喷嘴热功率，也决定了燃烧器布置几层、选几台磨煤 机以及喷嘴间距和风速。燃烧器区域壁面热负荷直接影响燃烧器区域的温度水平。燃烧器 区域的温度越高，灰就越容易达到软化或熔融状态，产生结焦的可能性就越大。有些灰熔 点中等的煤，在一般炉膛温度下并不结焦，但在燃烧器区域壁面热负荷过分集中、火焰温 度特别高的情况下，也可能结焦。因为炉膛内温度越高，煤中易挥发的物质气化也就越强 烈，也就为结焦创造了条件。此外，炉膛出口温度增高，容易形成炉膛上部特别是屏式受 热面或高温对流受热面结焦。有时尽管炉膛出口烟气温度低于煤灰的变形温度，但由于飞 灰的化
14、学组成是不均匀的，在这样的温度下，某些易熔颗粒仍呈熔融或半熔融状态，可能 直接粘在受热面上结焦。所以应选用较低的炉膛出口温度，以适应低灰熔点的燃煤特点。低负荷时的稳燃能力是锅炉的一项重要指标，一些锅炉低负荷时的稳燃措施，在负荷 高时就会变成锅炉结焦的元凶，比如卫燃带、浓淡分离燃烧器。4.2 燃烧器布置方式燃烧器的高宽比是衡量气流刚性的重要结构特性参数，高宽比越大，气流的刚性越差， 越容易偏离设计方向。特别是对容易结焦的煤质，燃烧器的高宽比尤为重要。而对于大型 锅炉燃烧器，要控制合适的高宽比必须分组，且组间必须留有足够的间隙。这样，就能使 从迎风面进入此间隙的气流量大于被上下两股射流卷吸的气流量
15、，部分气体可从迎风面进 入背风面，从而使背风面负压减少，避免气流射流严重偏离设计方向而贴墙，从而避免结 焦。由于气流的偏离是多种因素综合作用的结果，所以合适的高宽比也与很多因素有关。4.3 锅炉设计或检修质量不佳4.3.1 燃烧器一次风喷口设计不合理。原锅炉在燃烧器设计中，为了增加稳燃效果，稳燃器角度和尺寸取得较大，同时喷口 外壳尺寸较短，使得一次风气流在离开喷口后，没有形成封闭回流区，煤粉气流进炉膛的 刚性也被减弱，结果在喷口两侧很容易产生结焦。旋流燃烧器的一次风均流器磨损变形或 磨掉后导致煤粉气流分布不均，从而容易使燃烧器出口煤粉火焰偏斜刷墙，进而造成炉膛 火焰局部温度偏高而结渣。4.3.
16、2 假想切圆设计偏大。假想切圆设计偏大，煤粉气流更容易刷墙，旋转气流中较粗的煤粉颗粒、灰粒更容易 甩到墙壁而形成结焦。另外，切圆变大，加剧了一次气流的偏转，这些都增加了结焦的机 会。燃烧器燃烧切圆大，燃烧区域四周温度高，水冷壁易挂焦，大块软焦在掉落后易挂在 冷灰斗表面不平整的部位，如除焦不及时势必造成恶性循环。4.3.3 锅炉结构方面因。燃烧器喷口烧坏没有更换、水冷壁变形严重等原因使炉膛火焰充满度差、燃烧中心不 正。火焰充满度差时，局部火焰过于集中处的温度过高，使结焦成为可能。燃烧中心不正 时，存在火焰过于贴进水冷壁的现象，这增加了熔化的灰粘贴在水冷壁上形成初期结焦的 几率。4.3.4 煤粉管通风阻力不均匀。煤粉管通风阻力不均匀会使某个燃烧器的出力偏大或偏小，甚至会造成一次风管积粉 堵管。燃烧器出力偏差大将造成炉膛火焰温度分布不均匀、切圆偏向某一侧水冷壁，从而 造成炉膛结焦。4.4 燃用煤种变
