锅炉结焦原因分析及解决方案

锅炉结焦原因分析及解决方案

陈　辉,　白　健

(射阳港发电有限责任公司,射阳港224300)

摘　要:针对射阳港发电有限责任公司4号锅炉由于入炉煤质差、结焦严重的情况,分析了结焦形成的原因;提出减轻锅炉结焦的解决方案,包括进行煤的合理掺配,燃用易结焦煤时可掺烧灰熔点高的煤种;重新标定一、二、三次风速,使风、粉在炉膛内合理混合,迅速着火燃烧,稳定燃烧,并改善了炉内结焦状况。

关键词:锅炉;燃烧;结焦;煤质;配风

中图分类号:TK227.2　　　文献标识码:A　　　文章编号:16712086X(2009)062430203

CauseAnalysisofBoilerCokingandtheRemedy

CHENHui,　BAIJian

(SheyanggangPowerGenerationCo.,Ltd.,Sheyanggang224300,China)

Abstract:SeriouscokingtroubleswereencounteredbyboilerNo.4ofSheyanggangPowerGenerationCo.,Ltd.,duetopoorqualityofinletcoal.Byanalyzingthecokingcauses,effectivecountermeasuresweretaken,suchasblendingthecoalwithothercategorieswhoseashfusionpointishigh,re2calibratingtheprimary,secondaryandtertiaryairspeed,soastomakethewindandcoalpowdermixedadequately,andthereforeobtainingrapidignitionandstablecombustioninthefurnace.Thesemeasureshaveimprovedthecokingconditionsinthefurnace.

Keywords:boiler;combustion;coking;coalquality;airdistribution

　　锅炉结焦,是指炉膛中灼热灰渣和未燃尽的煤粉冲刷水冷壁、屏式过热器或卫燃带,并粘附其上形成液态或半液态的紧密的灰渣层。由于

入炉煤质差,射阳港发电有限责任公司4号炉结焦严重,在高负荷向低负荷过渡时,经常发生焦块脱落,轻则炉膛产生正压,重则锅炉熄火,影响机组的安全经济运行。

易结焦。该炉近阶段燃煤为汾西和徐州掺配的煤,含硫高,使灰的熔点降低,经试验测定,其软化温度t2为1330℃,属于易结焦煤种。1.2燃烧区域的温度水平对结焦的影响　　炉膛容积热强度、断面热强度及燃烧器区域热强度数值的大小都会对结焦产生一定的影响。炉膛容积热强度过大时,由于炉膛容积小,燃烧器区域热强度负荷过高,会使煤粉在燃烧区域释放出来的热量没有足够的受热面来吸收,因此炉膛内温度较高而容易结焦。若断面热强度过低,则炉膛断面大而高度却不足,烟气到达炉膛出口还未能得到足够冷却,炉膛出口部位受热面就会结焦。正常情况下,高温的燃烧中心应在燃烧室横截面的中央位置。实际上因一、二次风速选用不当,就可能造成火焰偏斜接触壁面而造成结焦。

1　锅炉结焦的原因

1.1燃煤灰分特性对锅炉结焦的影响

　　燃煤灰分特性包括灰熔融温度、灰成分、灰

粘度特性等,而最主要的是灰的熔融特性。煤灰的熔融特性主要决定于灰的化学成分,K2O、FeO及Na2O在1000～1100℃即会熔化,所以含这些成分较多的煤灰熔点较低,容易结焦。有关资料表明,当煤灰软化温度t2<1360℃时,煤较容

收稿日期:2009204225

作者简介:陈　辉(19732),男,工程师,主要从事发电厂锅炉运行管理工作。430

锅炉结焦原因分析及解决方案1.3炉内空气动力工况对锅炉结焦的影响　　炉内空气动力工况不良、切圆过大、切圆中心偏斜、气粉混合物射流的刚性较差等会使切圆的最大切向速度点贴近壁面形成结焦。正常运行工况下,高温的火焰中心应该位于炉膛断面的几何中心处。实际运行中,由于各种原因使切圆偏移或大小发生变化。2009年3月小修后,该炉冷态动力场试验测得,在一、二次风速基本调匀的情况下,锅炉实际切圆的平均直径为6.72m,平均水冷壁中心贴壁风速为5.825m/s,都有些偏大。现场的感觉是炉膛中心无风区面积较大,而贴壁的弱风区则面积较小,这样不但增加了煤粉气流冲刷水冷壁造成结焦的可能性,而且也未能有效利用炉膛容积来充分燃烧。1.4燃烧产生还原性气体对结焦的影响

　　如果燃烧过程供给空气量不足,会造成化学不完全燃烧,产生CO和H2等还原性气体。在炉壁附近的还原性气氛中,含硫量较高的煤重组分矿物质中有大量的偏析铁,灰中熔点较高的Fe2O3将还原成熔点很低的FeO,使灰熔点降低300～500℃,因此大大增加了结焦的可能性

[122]

。

1.5吹灰制度执行不力对锅炉结焦的影响　　因为锅炉存在再热汽温偏低问题,以及炉膛吹灰器一直未能正常投入运行,难以维持受热面的清洁度。一方面在受热面粘污后炉膛吸热减小,提高了炉膛温度,使得结焦加剧;另一方面受热面表面粗糙更易粘结不断沉积的灰粒,形成一个恶性循环过程。如果锅炉一次连续运行时间较长,则炉膛内结焦以及屏区过热器部位的焦会越积越多,越积越大,渣量也将增加,一旦运行中落下大量的焦块,将造成锅炉燃烧不稳定,并给运行带来威胁。

2　解决锅炉结焦方案

解决锅炉结焦,首先应进行煤的合理掺配,确保入炉煤质量。由于煤炭市场的问题,仅靠提高煤质的灰熔融温度来减轻结焦是不现实的。当锅炉燃用易结焦煤时,可掺烧灰熔点高的煤种来减轻锅炉的结焦情况。下面从运行的角度提出几点防止锅炉结焦的措施。2.1合理组织动力场

发电设备(2009No.6)

　　利用该炉小修停炉机会,对一、二、三次风速

重新标定,进行冷态动力场试验。图1为该炉炉内空气动力场试验结果。

图1　炉内空气动力场试验结果

　　从图1可知,只有通过减小切圆直径才能解决煤粉气流贴壁的程度;但切圆直径过小接近对冲时也会影响燃烧的稳定性。如果将切圆直径由800mm改为400～600mm应该是比较适宜的,使炉壁周围始终处于富氧区,以减轻水冷壁结焦。

2.2氧量的控制

　　锅炉避免超负荷运行,氧量不足时不要硬带负荷。运行中尽量避免严重缺氧燃烧的工况,尽量使氧量控制得高一点,防止形成局部缺氧区。利用机组检修机会减少空气预热器漏风率,氧量在3.0%以上,保证二次风速在45m/s以上,使风粉总量匹配大致相当,在炉内不产生局部较浓的还原性气体,从而减轻锅炉结焦。2.3合理配风,调整好火焰中心

　　应使进入各燃烧器的一次风量和煤粉量成一定的比例,并保证一、二次风速在所需的范围内。

2.3.1一次风的分配

对于四角布置燃烧器的情况来说,各一次风管的长度弯头都不相同,阻力的差别就很显著,从而造成较大的流量、风速差异。虽然该炉经过热力试验调整,并根据各个粉管的情况调整了缩孔,但在实际运行中各燃烧器的风量及风速仍有动态的变化,这就要求根据实际运行工况、燃烧情况,及时调整各个粉管的一次风速,保证各燃烧器出口风速均匀,着火情况良好。

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发电设备(2009No.6)锅炉结焦原因分析及解决方案

2.3.2二次风的分配

保证各燃烧器的风粉配比的合理,还在于二次风的合理分配。煤质挥发分很高时才考虑用周界风。合理进行二次风风量的分配,调整好各二次风风速,使各二次风速均匀,风量合理。2.3.3合理地分配燃烧器的煤粉量

根据不同负荷、不同煤种有针对性地调整。在调整燃烧时,应尽量将运行的各一次风速调平,选择合理的给粉机台数,保持集中燃烧,避免给粉机转速过低或过高,保证各投运燃烧器出粉均匀,浓淡合理,着火间距良好,燃烧稳定。

2.4加强仪表分析,做好掉焦的预控

　　运行人员应集中精力监视,加强对数据的分析。要根据负荷、粉仓粉位、给粉机转速等情况判断所烧不同煤种情况,提前做好相应的燃烧调整工作,对出现的异常情况作出正确的判断和处理。值长通过调度均衡各机组负荷,了解煤质情况,同时要调度上煤。运行中要对炉膛温度、燃烧状况、结焦部位以及焦块的发展趋势,燃煤情况做到心中有数,助燃油枪应可靠备用,并做好掉焦的预控措施。

2.5合理利用锅炉自清洁能力　　目前对4号机组负荷进行控制,连续带120MW负荷以上2h,就联系省调切除AGC将负荷

控制在110MW以下一段时间。由于水冷壁和

附着在其上的结焦膨胀系数相差较大,在冷却过程焦块会自然剥离水冷壁。这种自清洁能力在一定程度上减轻了锅炉结焦的严重程度。2.6吹灰装置的日常维护　　加强炉膛、过热器吹灰装置的日常维护,联系热工、锅炉检修进行调试,使吹灰器恢复其应有的功能,减轻各受热面的粘污程度。另外,还根据来煤实际情况及受热面的结焦情况,适当增加吹灰次数,保证受热面的清洁度,从而减轻锅炉结焦程度。

3　结　语

　　对于燃煤粉锅炉来说,结焦是个常见的问题。受热面结焦是一个逐步加剧的过程,如果到一定程度,将对锅炉运行的安全经济性均带来不利影响。通过合理组织动力场、改造喷燃器结构和炉膛切圆方式,实现浓淡分离,提高炉膛四周氧化性气氛,可预防锅炉结焦。参考文献:

[1]樊泉桂,阎维平.锅炉原理[M].北京:中国电力出版

社,2004.

[2]周菊华,操高城,郝杰,等.电厂锅炉[M].北京:中国电力出

版社,2004.

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