華潤菏澤發(fā)電廠鍋爐結(jié)焦分析及處理

申 旭，張書位

（山東中實易通集團有限公司，山東 濟南 250002）

0 引言

鍋爐結(jié)焦問題嚴重影響鍋爐運行的安全性和經(jīng)濟性，雖然鍋爐結(jié)焦現(xiàn)象比較常見，但各廠情況都有不同之處，需要具體情況具體分析。華潤菏澤發(fā)電廠1號機組在啟動試運帶負荷階段鍋爐出現(xiàn)了結(jié)焦現(xiàn)象，嚴重影響了機組帶負荷及后續(xù)的試運工作。在對結(jié)焦情況進行細致分析后，采取了多種調(diào)節(jié)手段，有效地控制了結(jié)焦問題。

1 設(shè)備概述

華潤菏澤發(fā)電廠600 MW機組鍋爐是由北京巴布科克·威爾科克斯有限公司設(shè)計制造的超超臨界變壓直流煤粉爐，型號為B&WB-1909/26.15-M，形式為單爐膛、一次中間再熱、平衡通風、固態(tài)排渣、全懸吊結(jié)構(gòu)Π型鍋爐。共五層燃燒器前后墻對沖布置（圖1），前墻三層，后墻兩層，每層設(shè)有6支燃燒器。另外設(shè)計有前后各一層過燃風噴口，布置在燃燒區(qū)域上部。燃燒器為DRB型旋流燃燒器，配有雙層強化著火的調(diào)風機構(gòu)，二次風分兩股進入到內(nèi)層和外層調(diào)風器，少量的內(nèi)層二次風作引燃煤粉用，大量的外層二次風用來補充已燃燒煤粉燃盡所需的空氣。

圖1 燃燒器布置形式圖

2 現(xiàn)象分析

在機組首次啟動期間帶負荷至500 MW時，發(fā)生了鍋爐掉大焦將撈渣機卡死，機組緊急降負荷至400 MW，結(jié)焦現(xiàn)象有所緩解，但仍有掉焦現(xiàn)象?，F(xiàn)場檢查，焦塊成片狀面積較大，約有15 m2，厚度約10 cm，表面有明顯的管排痕跡，斷面分層明顯，說明結(jié)焦區(qū)域較廣，結(jié)焦時間不長，但如果繼續(xù)高負荷運行，結(jié)焦問題肯定會惡化，無法保證機組的安全運行。因此鍋爐結(jié)焦問題已經(jīng)嚴重影響了機組帶負荷以及168 h連續(xù)運行試運。

2.1 結(jié)焦位置的判斷

機組保持400 MW負荷運行，對鍋爐進行了細致檢查，就地觀火孔處檢查受熱面結(jié)焦情況，發(fā)現(xiàn)分隔屏管壁表面潔凈，無掛焦現(xiàn)象，冷渣斗處也無積渣現(xiàn)象，掉焦時爐膛負壓波動不大，可見結(jié)焦位置不高，據(jù)此可判斷出結(jié)焦主要集中在過燃風層與最上層燃燒器之間的高溫區(qū)域。

2.2 鍋爐設(shè)計煤種、校核煤種和實際入爐煤種著火指標比較

對鍋爐設(shè)計煤種、校核煤種和實際入爐煤種的著火指標進行比較，如表1所示。

表1 設(shè)計煤種、校核煤種和實際入爐煤種參數(shù)

式中：Mad為空氣干燥基水份，%；Vad為空氣干燥基揮發(fā)份，%；FCac為固定碳，%。

無煙煤的著火指標在0.5左右，貧煤的著火指標在1.0左右，低揮發(fā)份煙煤的著火指標在1.5左右，普通煙煤的著火指標在2.0左右，著火指標達到2.5以上的則是非常容易著火的煙煤。由表中可以看出，入爐煤種與設(shè)計煤種的著火指標相差較大，說明實際燃用煤種非鍋爐適合燃燒的煤種，而入爐煤種著火指標高達3.8到4.1左右，煤粉著火距離變近，容易造成貼壁燃燒，很容易出現(xiàn)燃燒區(qū)域水冷壁結(jié)焦問題。

2.3 分析

從鍋爐設(shè)計參數(shù)上進行分析，本鍋爐設(shè)計容積熱負荷為84.8 kW/m3，截面熱負荷為4.587 MW/m2，爐膛深15935.7 mm，寬20117.7 mm，總高63 000 mm，BMCR工況燃燒器噴口一次風速為16.26 m/s，一次風率為18.94%，煤粉細度R90為9%。從設(shè)計參數(shù)可以看出，在600 MW等級的鍋爐中，本鍋爐偏“瘦矮”，而斷面熱負荷與容積熱負荷的設(shè)計值也偏向于保證穩(wěn)燃。對于同樣爐型，設(shè)計燃燒煙煤的費縣電廠鍋爐設(shè)計容積熱負荷為81.3 kW/m3，截面熱負荷為4.31 MW/m2，通過比較可以看出華潤菏澤電廠鍋爐設(shè)計適合燃燒貧煤和低揮發(fā)份煙煤，即校核煤種2或者校核煤種3，目前實際燃燒的煤種是極易燃燒的高揮發(fā)份煙煤，容易形成大量煤粉在過燃風層與最上層燃燒器之間的高溫區(qū)域集中燃燒，造成高溫區(qū)域水冷壁結(jié)焦。

3 處理措施

針對鍋爐水冷壁結(jié)焦，采取了多種調(diào)節(jié)手段相結(jié)合的方式對鍋爐運行進行了調(diào)整。

3.1 配風方面的調(diào)整

根據(jù)爐內(nèi)結(jié)焦情況，提高了鍋爐運行氧量，將省煤器出口氧量由3.5%左右提高到4.2%至4.5%之間。同時對二次風擋板進行調(diào)整，最下層二次風擋板開度由60%調(diào)整為100%；中間層二次風擋板開度由50%調(diào)整為85%；上層二次風擋板開度保持在50%，過燃風層二次風擋板開度由90%調(diào)整為50%。盡量減少過燃風和最上層燃燒器風量，提高主燃燒區(qū)域的二次風量，使下兩層燃燒器的煤粉在爐膛中下部盡量燃盡，同時延緩上層燃燒器煤粉的燃盡時間，拉大上層燃燒器煤粉的燃燒區(qū)域，避免在爐膛上部高溫區(qū)域集中燃燒，造成高溫區(qū)域水冷壁結(jié)焦。對于一次風的調(diào)節(jié)，主要是提高一次風速，控制噴口風速在20 m/s左右，遠大于設(shè)計值的16.3 m/s，使煤粉氣流剛性加強，避免風速過低，著火距離與燃燒器噴口接近，造成噴口周圍水冷壁結(jié)焦。

3.2 燃燒器旋流強度的調(diào)整

根據(jù)實際燃燒煤種揮發(fā)份較高的特點，鍋爐穩(wěn)燃不成問題，所以重點是將燃燒器外二次風旋流強度降低，增加整個風粉射流的剛性，進一步減少煤粉貼壁燃燒的可能。內(nèi)層二次風保持設(shè)計點火位不變。考慮到鍋爐點火初期和低負荷工況時的穩(wěn)燃情況，將每層外側(cè)4支燃燒器旋流降低，中間兩支保持不變。 表2以A層為例，1、2、5、6號燃燒器外層二次風角度由45°開大至50°，3、4號燃燒器外層二次風角度保持45°不變。而內(nèi)層二次風開度與旋流片角度保持在點火位。

表2 A層燃燒器調(diào)節(jié)裝置參數(shù)

3.3 煤粉細度的調(diào)整

由于磨煤機進出口差壓在運行時偏大，分離器轉(zhuǎn)速控制的較低，在取樣化驗后發(fā)現(xiàn)各磨煤機煤粉細度R90在27%左右與設(shè)計值偏差較大。鍋爐結(jié)焦后，在保證不堵磨的前提下，將磨煤機出口分離器轉(zhuǎn)速進一步提高，保證煤粉細度在12%左右，接近設(shè)計值。減小了煤粉顆粒較大，容易脫離氣流甩到水冷壁上造成鍋爐結(jié)焦的可能。

3.3 加強入爐煤質(zhì)控制

由于現(xiàn)場煤種較雜，又缺乏混煤設(shè)備，以往上煤時混煤工作比較簡單，主要是采取分時間段燃燒不同煤種和分煤倉上不同煤種的混燒方式。負荷較低時上煤多為硫份較高，灰熔點較低的煤種，負荷較高時上煤多為灰熔點較高的煤種；因為下層磨煤機投用時間較長，所以下層煤倉上煤多為灰熔點較高的煤種，中上層煤倉上煤時多為灰熔點較低的煤種。因為機組要進行168 h連續(xù)高負荷試運，這種混煤方式，明顯無法適應機組高負荷長時間運行的需要，故加強混煤工作十分關(guān)鍵。在現(xiàn)有的條件下采取在上煤時將灰熔點較低的煤種與灰熔點較高的煤種同時取煤，在煤倉中混合的辦法，在上煤時避免了單獨燃燒灰熔點比較低且揮發(fā)份很高的易燃煤種，而且避免了同一臺磨單獨燃燒灰熔點較低的煤種，在局部形成結(jié)焦的情況。

3.4 吹灰器投用的調(diào)整

在機組高負荷運行期間，將爐膛短吹灰器規(guī)定為12 h吹掃一次，長吹灰器24 h吹掃一次。同時加強運行參數(shù)監(jiān)視，如發(fā)現(xiàn)減溫水量或煙氣溫度有明顯上升趨勢，則根據(jù)情況增加爐膛吹灰器的投入頻率。

3.5 運行負荷調(diào)整

為避免長時間高負荷運行，造成大量結(jié)焦，每天調(diào)整1～2次運行工況，降低負荷運行一段時間，讓爐膛有個冷卻過程，加速焦塊掉落，避免焦塊越結(jié)越大，一旦掉落威脅機組運行安全。此種調(diào)整手段在機組以后的長期運行期間也有應用價值。

3.6 磨煤機運行時的組合方式

由于鍋爐設(shè)計為前墻三層燃燒器，后墻兩層燃燒器，4臺磨煤機帶滿負荷，所以制粉系統(tǒng)組合方式盡量采用前后墻各兩層燃燒器的方式，避免前墻投用三層燃燒器，后墻投用一層燃燒器的組合形式，這樣容易造成前墻燃料量較大，增大結(jié)焦的可能。在機組滿負荷時采取五層燃燒器都投用的方式，均勻分配各制粉系統(tǒng)負荷，使爐內(nèi)燃料量分布更均勻，避免前墻煤粉量過大，增大結(jié)焦的可能性。

4 結(jié)論

在采取了上述調(diào)節(jié)手段后，機組順利帶至滿負荷，并在168 h連續(xù)高負荷運行期間結(jié)焦問題得到很好的控制，沒發(fā)生因鍋爐結(jié)焦降負荷的情況，也沒發(fā)生鍋爐掉大焦影響機組穩(wěn)定運行的情況，鍋爐結(jié)焦問題的妥善處理保證了華潤菏澤發(fā)電廠1號機組的順利投產(chǎn)，為華潤菏澤發(fā)電廠創(chuàng)造了顯著的經(jīng)濟效益。