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1、.锅炉结焦的原因、危害和解决的技术办法高岩峰摘要:通过对锅炉结焦的机理的研究,结焦危害的认知,总结出运行中防止锅炉结焦的技术及安全措施。通过具体对煤粉细度、过量空气系数 (氧量)及喷燃器一、二次风率等因素的调整,磨煤机运行方式的改变,以及坚持及时清焦吹灰等措施,保证锅炉燃烧稳定、不结渣、不超温,运行方式合理,锅炉达到设计参数并且能长时间带满负荷运行。关键词: 结焦 熔点 燃烧调整1.引言燃煤锅炉结焦是工业锅炉运行中比较普遍的现象。它会破坏正常燃烧工况,减少锅炉出力,破坏正常水循环,造成爆管事故,严重时还会使炉膛出口堵塞而被迫停炉。2.锅炉结焦的原因2.1结焦与煤质成分及灰熔点有关燃煤成分及特性
2、(元宝山发电厂燃用的老年褐煤)项目符号单位设计煤种上限煤种下限煤种全水分Mt%25.2820.7623.7空气干燥基水分Mad%14.813.1313.5收到基灰分Aar%26.3925.6030干燥无灰基挥发份Vdaf%43.8443.250收到基碳Car%36.339.7332.6收到基氢Har%2.352.612.4收到基氧Oar%8.5110.039.9收到基氮Nar%0.470.520.4收到基全硫St.ar%0.70.751收到基低位发热量Qnet.arMJ/kg13.2114.68211.8变形温度t1DT112511601127软化温度t2ST115012041193熔化温度t
3、3FT119012671393哈氏可磨指数HGI57.66060结焦的根本原因是熔化状态下的灰沉积在受热面上。可见,灰的熔点是结焦的关键。煤灰对于高温受热面沾污结焦的倾向,可用灰熔点温度及灰的主要成分来判断煤灰的结渣指标。 灰的熔点与灰的化学成分、灰周围的介质性质及灰分浓度有关。灰的化学成分以及各成分含量比例决定灰熔点的高低。灰熔点比其混合物中最低熔点还要低。灰熔点与灰周围的介质性质有关。当烟气中有CO、H2等还原性气体存在时,灰熔点降低大约200。这是因为还原性气体能使灰分中高熔点的Fe2O3还原成低熔点的FeO的缘故,二者熔化温度相差200300。煤在燃烧时,其灰分熔融特性温度用变形温度、
4、软化温度和溶化温度数值表示。软化温度t2的 高低是判断煤灰是否容易结焦的主要指标。从上表可看到元宝山燃用的褐煤灰熔点一般在1200左右(高于锅炉炉膛受热面的设计温度),但是如果有还原性气体能使灰分中高熔点的Fe2O3还原成低熔点的FeO的情况下,燃用了这种煤非常容易结成焦块。2.2结焦与设计、安装有关由于炉膛设计不合理或锅炉不适当的超出力运行,而造成了炉膛容积热负荷过大,使炉膛温度过高,灰粒到达水冷壁面和炉膛出口时,不能得到足够的冷却,从而造成结焦。 若燃烧器安装角度有偏斜、燃烧器本身存在缺陷,燃烧器切圆过大,煤粉气流发生偏斜擦墙,往往会导致锅炉严重结焦。2.3 结焦与燃烧调整有关2.3.1一
5、次风压过低,风速过低,煤粉过细,着火早,二次风速过大,四角风量分配不均匀,四角燃烧器粉量不均匀等原因,均会引起煤粉气流擦墙结焦。各角二次风量、风压不平衡使炉内燃烧工况恶化,有的在喷口形成回流卷吸高温烟气,风粉混合不良、搅拌不好,烟气冲刷与该角相邻的两侧墙,造成结焦严重。2.3.2磨煤机一次风量过低,风速过低,出口一次风管不同程度堵管,导致磨煤机出口一次风管到各角阻力差别较大,各角一次风量、风压不均,管道短阻力小的着火点提前而使喷燃器口大量结焦,管道长阻力大的着火点推后,进一步抑制其余各角煤粉射流,破坏了四角切圆燃烧,火焰偏斜。 2.3.3空气量不足,使煤粉达不到完全燃烧,未完全燃烧造成烟气中一
6、氧化碳增多,灰熔点就会显著降低,结焦加重,加之燃煤挥发份较高,也使结焦加剧。 2.3.4高负荷运行时,相邻的六套制粉系统运行时炉内热负荷集中,炉膛温度高,容易形成结焦。2.3.5在投油稳燃时,使用上层油枪,使得上层一次风处热负荷集中,局部炉温高,达到灰熔点,导致锅炉结焦。2.3.6送引风量太大,进行强化燃烧,炉温超过煤灰粘结温度时,会形成高温结焦。2.4结焦与锅炉设备漏风有关炉膛漏风、制粉系统漏风增大进入炉内的风量,降低燃烧室的温度水平,推迟燃烧进程。冷灰斗处漏风会抬高火焰中心,火焰拉长,导致炉膛出口烟温升高,容易引起屏过结焦。空预器漏风,不但引风机电耗增大,而且部分送风量进入烟道,容易造成炉
7、内缺风。 2.5结焦与吹灰、清焦不及时有关 当炉膛受热面积灰过多时,如清理不及时,或发现结焦没有及时清除都会造成受热面壁温升高,从而使受热面产生结焦。吹灰和清理焦渣不及时。积灰使受热面粗糙,一有粘结性的灰碰上就附着其上,若不及时清理将形成恶性循环。3.锅炉结焦的危害:3.1结焦会引起过热汽温、再热汽温升高,并导致过热汽温、再热汽温减温水开大,甚至会招致汽水管爆破;结焦会使锅炉出力降低,严重时造成被迫停炉;结焦会缩短锅炉设备的使用寿命;排烟损失增大,锅炉效率降低;引风机消耗电量增加;由于结焦往往是不均匀的,因而水冷壁结渣会对强制循环锅炉水冷壁的热偏差带来不利影响。3.2结焦易成灰渣大块,使捞渣机
8、、碎渣机运输困难,有时会过载跳闸,严重时使渣沟受堵,不得不降负荷运行。3.3会引起锅炉不安全事件的发生,导致使用寿命缩短。在运行当中曾发生几次大面积掉焦,甚至焦渣掉落时遮盖了火检引起MFT不必要的动作,对水冷壁的安全造成很大威胁。3.4为减少结焦,保证蒸汽温度,运行当中需要不间断的进行吹灰,加重了吹灰器负担,增大了运行维护量。3.5锅炉的大焦块掉在捞渣机后,瞬间产生大量的水蒸气,破坏捞渣机的水封,同时使炉底漏入大量冷风,造成燃烧器区域(尤其是下排燃烧器区域)煤粉火焰着火状况的严重恶化,使炉膛负压产生剧烈波动(超限)而引起锅炉灭火。4.运行方面防止锅炉结焦的技术措施:4.1加强配风工况调整,调节
9、二次风使其提供充足的氧量保证煤粉的充分燃烧;调节引风机,保持炉膛负压在-127pa左右;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成扩散燃烧。控制氧量在3.5%-4.8%之间,严禁缺氧燃烧,在缺氧状态的还原性气氛中灰熔点会大幅下降,诱发严重的结焦。4.2适当提高一次风速可以减轻燃烧器附近的结焦。 提高一次风速可推迟煤粉的着火,可使着火点离燃烧器更远,火焰高温区也相应推移到炉膛中心,可以避免喷口附加结焦。 提高一次风速还可以增加一次风射流的刚性,减少由于射流两侧静压作用而产生的偏转,避免一次风直接冲刷壁面而产生结焦。 注意一次风速的提高受煤粉着火条件的限制。4.3加强燃烧调整,
10、避免大起大落,幅度太大。严格控制升温升压速度,防止出现两侧烟气温度偏差。 4.4 加强制粉系统检查,防止喷燃器结焦运行。4.4.1正常巡回检查中,一定要注意检查燃烧器区及一次风管温度,发现异常,及时汇报,进行处理。4.4.2 磨煤机正常运行中,注意监视各磨煤机一次风量、一次风压,并注意其变化趋势。发现异常,要立即就地检查并实测一次风管温度。若温度偏低,应立即停运并进行吹扫。若一次风管温度正常,其它参数也无异常变化,应联系热控检查粉管压力测点。4.5高负荷分散炉膛火焰集中程度。运行当中一旦六台相邻的磨煤机运行就会使火焰过于集中,结焦加重。因而尽量投用分散层燃料,分散火焰降低燃烧中心温度,降低灰份
11、熔化或软化程度。4.6坚持锅炉定期吹灰工作,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。4.6.1过、再热减温水量不正常地升高,应进行吹灰。4.6.2 两侧任一侧烟温不正常升高,应进行吹灰。4.6.3 过热器、再热器管壁温度比正常值偏高,应进行吹灰。4.7炉膛出口温度场应尽可能均匀。 降低炉膛出口残余旋转,均匀的温度分布可使密排对流管束中烟气温度低于开始结焦温度。应用燃尽风反切来减少残余旋转4.8加强运行监视,及时清焦吹灰,保持受热面清洁,必要时采用降低负荷的办法降低炉膛温度,使焦渣自行掉落,但要防止炉内工况变动过大而造成灭火事故的发生。 5.总结:燃煤锅炉结焦是运行中比较普遍的现象,直接影响着锅炉机组的安全、经济、稳定运行,要求每位运行人员高度重视,及时发现随时调整。这也是一项看似简单,实际很复杂的工作,需要在工作中不断摸索和总结,才能达到燃煤锅炉在运行中不结焦、少结焦的效果,从而实现锅炉的安全、经济、稳定的运行。参阅文献: 1.高等专科学校锅炉设备及运行2.有关火电厂消除结焦方面的资料。本人1997年在元宝山发电厂参加工作,2003年4月担任运行值班员,2006年3月担任运行主值班员,2008年8月担任机组长至今。 大板发电有限责任公司.