燃用煙煤水冷壁結(jié)焦的優(yōu)化調(diào)整

阮振

摘 要：勝利發(fā)電廠二期#4機(jī)組所使用的鍋爐，運(yùn)行中爐內(nèi)始終存在著一定的結(jié)焦問題，嚴(yán)重時(shí)甚至發(fā)生引起渣鏡的損壞，給鍋爐的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來了極大隱患，同時(shí)進(jìn)行人工除焦過程中也容易造成人員傷害。本文通過對(duì)#4爐水冷壁結(jié)焦原因的具體分析，詳細(xì)論述了水冷壁結(jié)焦異常的原因并做出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)調(diào)整，這對(duì)于同類型鍋爐結(jié)焦治理具有重要的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：鍋爐；水冷壁；結(jié)焦；側(cè)邊風(fēng)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.06.056

勝利發(fā)電廠二期#4機(jī)組使用的鍋爐是上海鍋爐廠生產(chǎn)的SG-1025/17.4-M851亞臨界中間一次再熱自然循環(huán)汽包爐，采用的是平衡通風(fēng)，正壓直吹四角切圓燃燒，共4層，分別對(duì)應(yīng)A、B、C、D4臺(tái)磨煤機(jī)，燃燒器四周配有周界風(fēng)，在AB、CD層設(shè)置有兩層機(jī)械霧化大油槍，每臺(tái)爐選用4臺(tái)BBD3854型雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)，每臺(tái)磨煤機(jī)對(duì)應(yīng)一層煤粉噴嘴，4臺(tái)共4層，四層一次風(fēng)噴嘴帶BMCR。燃燒器四角布置，切向燃燒。多年運(yùn)行中爐內(nèi)始終存在著一定的結(jié)焦問題，嚴(yán)重時(shí)甚至發(fā)生引起渣鏡的損壞，給鍋爐的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來了極大隱患，而且在進(jìn)行人工除焦過程中也容易造成人員傷害，對(duì)運(yùn)行人員的人身安全構(gòu)成威脅。

1 結(jié)焦原理及危害

鍋爐結(jié)焦是指灰渣在高溫下熔化后黏附于水冷壁或是爐膛出口處的屏上的現(xiàn)象，正常運(yùn)行的鍋爐中，爐膛內(nèi)火焰中心的溫度達(dá)到1500-1700℃，在此溫度下，煤灰粒子基本處于熔化狀態(tài)，由于水冷壁的吸熱，從火焰中心向外，至水冷壁，越接近水冷壁溫度越低。正常工況下燃燒中心的灰粒在接近水冷壁或爐膛出口處時(shí)，已經(jīng)固化，不會(huì)黏附在受熱面上形成渣，但如果灰分碰到受熱面時(shí)還保持著軟化狀態(tài)，則會(huì)受到冷卻黏附在受熱面上，形成結(jié)焦。

鍋爐爐膛結(jié)焦對(duì)鍋爐的運(yùn)行安全、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性都會(huì)產(chǎn)生很大的影響。水冷壁結(jié)焦，使水冷壁的傳熱熱阻值增大，使水冷壁吸熱不足，排煙溫度升高，排煙熱損失增大，鍋爐效率降低。同時(shí)，由于結(jié)焦產(chǎn)生后使局部水冷壁吸熱量減少，造成水循環(huán)流速下降，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致局部水循環(huán)破壞，進(jìn)而導(dǎo)致水冷壁爆管。鍋爐在大面積結(jié)焦時(shí)，若燃燒工況發(fā)生變化，大面積掉焦會(huì)造成燃燒不穩(wěn)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成正壓或負(fù)壓滅火，在高溫?zé)煔獾淖饔孟?，黏附在水冷壁或屏式過熱器上的焦渣與管壁發(fā)生一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，形成高溫腐蝕，腐蝕嚴(yán)重的易引起水冷壁爆管等事故的發(fā)生。

2 結(jié)焦的原因分析

一般情況下鍋爐結(jié)焦的終端因素有鍋爐負(fù)荷大幅度波動(dòng)、一次風(fēng)剛性不足、二次風(fēng)量不合適、配風(fēng)不合理、煤質(zhì)因素、吹灰不及時(shí)。對(duì)此，我們進(jìn)行如下確認(rèn)：

（1）由負(fù)荷歷史曲線可看出負(fù)荷大幅度波動(dòng)是結(jié)焦最大的誘因。鍋爐負(fù)荷的增加是依靠向爐膛內(nèi)提供更多的燃料量和風(fēng)量來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)進(jìn)入爐膛內(nèi)的燃料量增加時(shí)，水冷壁的輻射受熱面沒有變化，但由于燃燒更加劇烈，爐膛的溫度升高，爐膛內(nèi)的火焰向水冷壁的輻射熱增加。

鍋爐的負(fù)荷越高，爐膛內(nèi)的溫度越高，鍋爐在高負(fù)荷時(shí)期，部分區(qū)域的水冷壁溫度過高，高于煤灰的熔化溫度，致使煤灰黏附在水冷壁上形成焦塊。但是由于二期#4機(jī)組屬于山東省統(tǒng)調(diào)機(jī)組，負(fù)荷嚴(yán)格跟蹤AGC調(diào)度曲線，冬季供暖期則要根據(jù)外網(wǎng)溫度調(diào)整鍋爐負(fù)荷，也不受運(yùn)行人員控制，故不是受控因素，必須提出別的解決方案。

（2）二期#4爐的一次風(fēng)采用水平濃淡風(fēng)煤粉燃燒技術(shù)，高濃縮比、低阻力新一代煤粉濃縮技術(shù)，確保煤粉及時(shí)著火，加強(qiáng)燃盡效果，同時(shí)有效緩解氣溫偏差過大問題，A層燃燒器采用哈工大水平濃淡微油點(diǎn)火燃燒器，D層燃燒器采用水平濃淡燃燒器，加大側(cè)邊風(fēng)寬度至100mm，但由于在低負(fù)荷情況下出現(xiàn)了一次風(fēng)剛性不足的問題，尤其是燃用煙煤的粉管會(huì)導(dǎo)致著火距離變短，使火焰發(fā)生偏斜，對(duì)水冷壁造成沖刷，使噴燃器口造成大面積結(jié)焦。

煙煤揮發(fā)分含量高、著火速度快，揮發(fā)分著火后會(huì)對(duì)未揮發(fā)部分進(jìn)行強(qiáng)烈加熱，同時(shí)揮發(fā)分析出后煤粉會(huì)變得松散多孔，增加了燃料的吸熱面積，加速了燃燒過程，較早的送入二次風(fēng)可保證煤粉燃燒不缺氧使燃燒更完全、更充分，同時(shí)較早混入二次風(fēng)會(huì)降低火焰溫度，也可防止煤粉著火離噴燃器過近。

由于灰熔點(diǎn)的另一個(gè)重要特點(diǎn)是它的數(shù)值與所處的氧化還原氛圍緊密相關(guān)，當(dāng)煤灰處于還原性氣氛中時(shí)，灰中的Fe2O3被還原為FeO，灰熔點(diǎn)降低，結(jié)渣性能增強(qiáng)，當(dāng)煤灰處于氧化性氛圍中時(shí)，灰分中的FeO被氧化為Fe2O3，灰熔點(diǎn)升高，相對(duì)不易于結(jié)渣。

3 具體實(shí)施對(duì)策

（1）提高磨煤機(jī)分離器壓力。磨煤機(jī)風(fēng)速低，分離器壓力低，最直接導(dǎo)致的結(jié)果就是火焰剛性差，特別是對(duì)于燃用煙煤的A、B層噴嘴，著火距離短，火焰易發(fā)生偏斜，并且粉中帶火，易使噴燃器附近產(chǎn)生焦塊，也不利于燃燒的穩(wěn)定性，嚴(yán)重時(shí)造成噴燃器口燒損。

#4機(jī)組小修后，嚴(yán)格控制A、B磨煤機(jī)的一次風(fēng)速，通過提高一次風(fēng)壓，增大磨煤機(jī)熱風(fēng)門開度來控制一次風(fēng)速在18-25m/s之間，經(jīng)過調(diào)整，就地從觀火孔檢查4角火焰的著火距離明顯改善，粉中帶火現(xiàn)象消失。

（2）側(cè)邊風(fēng)試驗(yàn)。側(cè)邊風(fēng)是在各粉管噴口周圈補(bǔ)入二次風(fēng)，有助于減少一次風(fēng)粉氣流的偏轉(zhuǎn)貼墻，擴(kuò)大燃燒器對(duì)煤種的適應(yīng)范圍，在燃用煙煤時(shí)可以起到推遲著火、拖住煤粉、遏制煤粉顆粒離析，以及迅速補(bǔ)充燃燒所需氧氣的作用，營造出爐膛內(nèi)局部氧化性氛圍，使灰渣熔融的溫度升高，同時(shí)，對(duì)應(yīng)于爐墻溫度降低后，結(jié)焦性能降低。

（3）優(yōu)化二次風(fēng)配風(fēng)。受環(huán)保指標(biāo)的影響，鍋爐的上層低氮燃燒層風(fēng)門開度一般較大，但中間部位磨煤機(jī)負(fù)荷往往最高，這就造成鍋爐中間部位缺風(fēng)運(yùn)行，使其可能形成還原性氛圍，造成鍋爐結(jié)焦。

我們?cè)跈C(jī)組負(fù)荷30萬工況下進(jìn)行了配風(fēng)調(diào)整實(shí)驗(yàn)，同時(shí)調(diào)取了300MW負(fù)荷工況下的配風(fēng)方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并對(duì)該工況下的爐膛溫度進(jìn)行測(cè)量，隨后觀察到：將AB1、AB2、BC1、BC2層風(fēng)門開大之后，AB層爐墻溫度有明顯降低趨勢(shì)；隨著鍋爐爐墻溫度的降低，降低了鍋爐結(jié)焦發(fā)生條件中溫度條件的影響，使?fàn)t墻溫度降低到煤灰的灰熔點(diǎn)之下，有效減少了鍋爐結(jié)焦的發(fā)生。

4 結(jié)束語

經(jīng)過優(yōu)化調(diào)整之后，鍋爐掉焦造成的異常情況明顯得到好轉(zhuǎn)，鍋爐燃燒穩(wěn)定性增強(qiáng)，提升了鍋爐的安全運(yùn)行水平，減少了鍋爐掉焦的次數(shù)，環(huán)境保護(hù)工作得到改善。

參考文獻(xiàn)：

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