煤粉鍋爐結(jié)焦及改善措施探析

郝云彬

【摘? 要】化工企業(yè)在實際生產(chǎn)環(huán)節(jié)需要重點關注鍋爐結(jié)焦問題，一旦出現(xiàn)結(jié)焦，就會直接降低鍋爐受熱面換熱系數(shù)，導致受熱面表面的溫度升高，出現(xiàn)管壁溫度超溫等一系列的危害，并且還會加速管壁材質(zhì)的老化速度，使得管壁出現(xiàn)嚴重晶化等對應的情況，最終導致管壁出現(xiàn)破裂，鍋爐直接停運。鑒于此，本文對煤粉鍋爐結(jié)焦及改善措施進行分析，以供參考。

【關鍵詞】煤粉鍋爐;危害;結(jié)焦

引言

為有效預防鍋爐結(jié)焦，燃燒器改造時要充分考慮電廠實際摻燒煤種，機組檢修時要全面檢查燃燒器并對損壞部位進行修復，機組運行時要調(diào)平各磨煤機一次風速、煤粉細度，執(zhí)行變負荷甩焦、定期對燃燒器噴口及爐內(nèi)大屏等處測溫等措施，制定配煤方案時要掌握各煤種的煤質(zhì)特性，采用合理的配煤方式，低灰熔點易結(jié)焦煤種必須進行試燒并控制比例摻燒。

1鍋爐結(jié)焦的危害

在煤粉鍋爐運行一定的時間之后，就會在燃燒器兩側(cè)水冷壁上出現(xiàn)結(jié)焦的問題，在這一過程中，首先是鍋爐爐膛四周水冷壁管的表面上出現(xiàn)顆粒狀的灰粒，在出現(xiàn)大量聚集之后，就會直接在其表面粘附粘結(jié)性的焦渣，通過人工的方式就可以將其清除，但是對于爐膛深處的位置上不能夠進行清理的，就無法進行處理。在一定時間之后，就會有較大塊的焦塊出現(xiàn)，甚至還會從爐膛的水冷壁管上直接掉落，從而落入底部的撈渣機內(nèi)部，導致實際的工況出現(xiàn)一定的變化，這樣就會讓其底部的水封密封水直接飛濺到相應的高度，讓內(nèi)部水瞬間氣化，導致其負壓直接轉(zhuǎn)變?yōu)檎龎海M而在燃燒過程中出現(xiàn)較大的煙氣壓力波動，如果超出運動的范圍波動，則會出現(xiàn)鍋爐滅火的情況。部分較快直接粘結(jié)在鍋爐內(nèi)部的低氮燃燒器的周邊，使得其出現(xiàn)較大的焦塊，從而對內(nèi)部的燃燒產(chǎn)生直接的影響。在實際的運行中，還需要人工的方式來進行處理，這樣會對正常運行造成一定的影響，出現(xiàn)焦塊陀螺，同樣還會引發(fā)燃燒不良、負壓增大等問題，最終導致鍋爐出現(xiàn)停運。

2煤粉鍋爐結(jié)焦的原因

2.1煤質(zhì)因素影響

火力發(fā)電廠發(fā)電用煤的質(zhì)量對鍋爐結(jié)焦與否有直接的影響，如果燃燒用煤的煤質(zhì)優(yōu)良，則其較易完全燃燒且燃燒后不易遺留大量煤渣，會大大降低鍋爐內(nèi)部的煤灰含量，進而降低鍋爐內(nèi)部結(jié)焦的可能。但如果發(fā)電廠發(fā)電用煤的煤質(zhì)低劣，難么煤炭中會含有大量的灰份，導致煤炭發(fā)熱量低，燃燒不完全，一方面導致鍋爐內(nèi)部燃燒不穩(wěn)定、不充分，另一方面會在鍋爐內(nèi)部遺留大量的煤灰并造成大量的浪費。這些遺留在鍋爐內(nèi)部的煤灰如果不能被及時清理，長期在鍋爐內(nèi)部沉積，隨著時間的推移就會形成鍋爐結(jié)焦。另外，在煤粉鍋爐運行過程中，煤粉的粗細程度對煤炭燃燒程度也有一定的影響，通常來說，較粗的煤粉燃燒時間會較長，但卻不容易燃盡，且在燃燒過程中往往會拉長火焰，使火焰中心上移，導致鍋爐爐膛出口處溫度升高，從而形成爐內(nèi)結(jié)焦。

2.2操作使用因素的影響

煤粉鍋爐操作使用因素也會對爐內(nèi)燃燒產(chǎn)生影響，當鍋爐燃燒時，如果出現(xiàn)不合理的調(diào)整，導致風速或者風壓過低都會導致煤粉氣流與鍋爐之間產(chǎn)生摩擦，久而久之形成鍋爐結(jié)焦。其次，在鍋爐燃燒過程中如果配風用量不適當或者配風用量不足，會使鍋爐內(nèi)的含氧量下降，當鍋爐內(nèi)部出現(xiàn)具有還原性氣體時，鍋爐內(nèi)部氣溫會急速下降，從而產(chǎn)生大量結(jié)焦。反之如果鍋爐燃燒時，鍋爐內(nèi)部的配風量過多時，鍋爐內(nèi)部氣溫上升，極易出現(xiàn)高溫結(jié)焦。

3煤粉鍋爐結(jié)焦及改善措施

3.1結(jié)焦問題計算分析

在通過外三塔式爐的設計參數(shù)，基于數(shù)學模型的建立健全，就可以針對在不同燃燒速率下的相同顆粒沿爐膛豎直高度變化進行數(shù)值的計算，最終得到計算的結(jié)果，見圖1所示。對于圖2，其本身屬于ALSTOM公司通過三維數(shù)字仿真計算，從而得到沿著高度方向，是煙氣平均溫度在鍋爐爐膛中的分布圖。對于外三鍋爐設計參數(shù)，除了其爐膛豎直高度要高出外面數(shù)米以外，其他參數(shù)都可以保持一致性。因而外三爐膛內(nèi)的煙氣是沿著高度方向流動的，其平均溫度的變化曲線可以通過圖2的負荷曲線來進行針對性的模擬。

3.2常規(guī)措施

第一，摻燒大同煤等高灰熔點煤，這樣有利于ST的提高。第二，添加屏區(qū)吹灰器，能夠及時的進行處理，這樣就可以避免積灰的問題導致其表面溫度提升到ST，進而出現(xiàn)結(jié)焦的問題。第三，調(diào)整受熱面，適當?shù)姆糯鬆t膛，這樣就可以讓煤灰顆粒確保足夠的降溫時間。

3.3提高燃煤質(zhì)量

燃煤質(zhì)量與煤炭種類在很大程度上決定了鍋爐的結(jié)焦程度，如果煤種質(zhì)量較高，鍋爐產(chǎn)生結(jié)焦的概率就較小，但是近年來，我國對環(huán)保要求較高，各種電廠用煤量極度緊張，廠內(nèi)采購壓力激增，使電廠實際煤炭使用量與計劃使用量有較大的差異，因此為了保證煤炭的質(zhì)量，采購人員應該對煤炭進行取樣、檢驗，確保煤炭質(zhì)量符合相關使用標準才能加以進廠使用，如果煤炭質(zhì)量不符合要求堅決予以退回。另外，對于采購的煤炭應該根據(jù)不同的種類和不同的用途進行分類存放，使用時應該按照具體用煤標準按規(guī)定比例進行調(diào)配。

3.4防止缺氧燃燒

鍋爐燃燒時，內(nèi)部含氧量的多少對鍋爐結(jié)焦也有直接的影響，鍋爐運行過程中，如果氧氣含量不足，鍋爐內(nèi)部就會產(chǎn)生大量的還原性氣體，煤灰熔點也會隨之下降。為了防止這一現(xiàn)象，在運行過程中應該盡量增加鍋爐內(nèi)的含氧量，例如可以對爐內(nèi)進行吹灰處理或者進行二次風擋板維護，對于重點區(qū)域應該加大吹灰次數(shù)。另外，根據(jù)經(jīng)驗判斷，通常情況下鍋爐結(jié)焦易發(fā)生在爐膛出口處，爐膛出口出現(xiàn)結(jié)焦又極易引發(fā)煙道堵塞，煙道一旦被堵塞就會加大煙氣的阻力，導致引風機出力不足，因此增加鍋爐內(nèi)部還原性氣體是解決鍋爐結(jié)焦的有效措施。

3.5設計及檢修方面

1）進行燃燒器、受熱面等影響爐內(nèi)動力場的改造時，應充分考慮設計煤種和實際摻燒煤種特性，詳細核算，充分調(diào)研，保證改造后鍋爐對煤種的強適應性。2）燃燒器改造后，鍋爐投運前應進行冷態(tài)爐膛空氣動力場試驗，以檢查燃燒器安裝角度是否正確，確定鍋爐爐內(nèi)空氣動力場符合設計要求。3）機組檢修時，重點檢查燃燒器噴口澆注料、煤粉濃縮器及中心支架組件、噴口同心度等，及時對損壞的燃燒器進行更換，對存在變形和磨損的燃燒器進行修補。4）若煤粉細度明顯異常，經(jīng)運行調(diào)整無效，應及時檢查磨煤機磨輥、動態(tài)分離器、折向擋板等。

3.6配煤摻燒方面

1）摻燒低灰熔點易結(jié)焦煤種時，若發(fā)現(xiàn)鍋爐有明顯結(jié)焦現(xiàn)象，應立即停止摻燒，待爐膛清潔后再降低比例摻燒。2）配煤時充分掌握各煤種的煤質(zhì)特性，合理控制褐煤與煙煤的摻燒比例，采用變比例方式改變?nèi)紵鳠嶝摵?，正常應采用爐內(nèi)分倉摻燒方式，避免爐外預混引起的燃燒缺氧。3）摻燒低灰熔點易結(jié)焦煤種時，采用與不易結(jié)焦煤種爐外預混摻配，對預防結(jié)焦有利，但采用此方式時，應對混煤取樣化驗并進行相關指標分析，確定科學的摻燒例。4）對于新引進煤種，如果灰熔點偏低（轉(zhuǎn)化溫度<1100℃），為防止出現(xiàn)鍋爐大面積結(jié)焦異常，必須謹慎試燒，必要時聯(lián)系電科院做摻燒試驗后，才允許正式摻燒。

結(jié)束語

我國高壓、超高壓技術不斷發(fā)展，國內(nèi)電力企業(yè)在世界上的地位不斷攀升，電力配套領域也取得了令人滿意的成績。但必須看到的是在快速發(fā)展的同時，電力企業(yè)發(fā)展也無法避免的存在著這樣或那樣的問題。目前我國最主要的電能生產(chǎn)方式是火力發(fā)電，而煤粉鍋爐作為火力發(fā)電作業(yè)中最重要的機械設備，對其使用效率和效果的研究已顯得十分必要。

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（作者單位：伊犁新天煤化工有限責任公司）