基于煤粉鍋爐高溫省煤器積灰的分析與處理

楊永福，許 滸，盧亞軍

（1.甘肅省定西市展鴻運能源科技有限公司，甘肅定西 743000；2.中大工程設(shè)計有限公司甘肅市政分公司，甘肅蘭州 730000）

0 引言

在城市集中供熱過程中，目前主要的供熱方式是通過高效煤粉鍋爐將制備好的高效煤粉在爐膛內(nèi)部充分燃燒，以產(chǎn)生的高溫煙氣將鍋爐系統(tǒng)中的循環(huán)水加熱后輸送到供熱管網(wǎng)，再通過換熱站向廣大熱用戶供熱的方式進行的。鍋爐是整個供熱系統(tǒng)中最為關(guān)鍵的核心設(shè)備，其能否正常、穩(wěn)定、高效運行直接關(guān)系城市供熱工作的整體水平和保障能力，也關(guān)系到供熱企業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。若造成長期停爐等嚴重事故，導致供熱質(zhì)量整體出現(xiàn)波動，熱用戶意見大，給正常的供用熱關(guān)系造成影響，如何保證鍋爐的合理、高效、穩(wěn)定運行尤為重要。為保證供熱企業(yè)做到鍋爐設(shè)備的安全穩(wěn)定運行，首先需要運行人員全面掌握鍋爐的工作原理、科學的操作規(guī)程和必要的應急處理技能，其次還必須要有高度的責任心才可以確保鍋爐設(shè)備的正常運行，降低鍋爐事故的發(fā)生，最大程度地保證安全、優(yōu)質(zhì)、高效的供熱服務。

1 影響煤粉鍋爐運行的主要因素

（1）煤粉質(zhì)量。影響煤粉鍋爐運行的眾多因素中，煤粉質(zhì)量是最重要的因素之一。根據(jù)多年運行的經(jīng)驗，供熱企業(yè)越來越重視對煤粉質(zhì)量的管控。由于煤粉質(zhì)量不符合煤粉鍋爐設(shè)計時的標準，如煤粉制備過程中對細度、水分控制不好或用于制備煤粉的原煤發(fā)熱量過低、灰分及揮發(fā)分超標等因素的影響，都會在鍋爐運行過程中發(fā)生高、中、低溫省煤器、空氣預熱器及SCR（Selective Catalytic Reduction，選擇性催化還原）等多處積灰的現(xiàn)象。積灰的清理需要長時間停爐方可進行，會給煤粉鍋爐的正常運行帶來嚴重影響，輕則影響鍋爐的正常點火和穩(wěn)定運行，重則有可能導致鍋爐無法啟動點火或根本不能連續(xù)運行，嚴重影響城市供熱工作。

（2）操作人員的專業(yè)技能水平。高效煤粉鍋爐在我國供熱市場已有大量使用，近乎占據(jù)一半市場，尤其是其自動化程度高、控制操作手段方便靈活、占地面積小、高效環(huán)保等特點，更成為供熱行業(yè)選擇使用煤粉鍋爐的最大亮點。其專業(yè)司爐操作人員相比原來的鏈條鍋爐人員，要具備更加專業(yè)的知識才可以安全操作，比如煤粉鍋爐測點多、要求高，操作控制要及時、準確才可以保證鍋爐的正常運行，這要求操作人員具備充分的鍋爐理論知識和豐富的司爐操作經(jīng)驗，否則會因為操作人員的操作不當或?qū)Ω鱾€測點參數(shù)不能及時、正確地調(diào)整而引起各類事故的發(fā)生，嚴重影響鍋爐的正常穩(wěn)定運行。

（3）煙道的砌筑。煤粉鍋爐的煤粉燃燒應當在爐膛內(nèi)部充分完成，燃燒產(chǎn)生的粉煤灰及煙氣在引風機負壓的作用下被抽出爐膛后通過過渡煙道、高、中、低溫省煤器及空氣預熱器進入布袋除塵器，除塵后的煙氣進入脫硫塔脫硫后達到國家鍋爐污染物排放的相關(guān)標準（GB 13223—2011）的要求，潔凈煙氣再通過煙囪排出。因此，煙道與煙室之間通道的空間大小對煙氣流速會產(chǎn)生直接影響，如通道過小會因為流速過大而影響煙氣及粉煤灰的正常流通，也會發(fā)生積灰或影響鍋爐正常運行的情況；通道過大則會導致煙氣流速降低，在過渡煙道及高、中、低溫省煤器及空氣預熱器、SCR 等處仍然可能發(fā)生積灰現(xiàn)象，進而影響鍋爐的正常運行。

（4）鍋爐負荷。盡管煤粉鍋爐具有較寬的負荷調(diào)節(jié)范圍，但在實際的運行過程中，還是保持相對穩(wěn)定的負荷狀態(tài)下效果比較理想，如果長時間處于負荷波動比較頻繁的狀態(tài)，則有可能導致鍋爐不能夠平穩(wěn)運行而發(fā)生燃燒不完全、不充分的現(xiàn)象出現(xiàn)，從而會由于在高溫省煤器處發(fā)生二次燃燒產(chǎn)生掛壁積灰的情況影響鍋爐的正常運行。實踐證明，高溫省煤器發(fā)生積灰現(xiàn)象大多數(shù)情況是因為此原因，實際運行過程中應該高度關(guān)注，嚴防因煤粉燃燒不充分而發(fā)生二次燃燒。

2 煤粉鍋爐運行存在的問題及處理措施

通過以上對影響煤粉鍋爐正常穩(wěn)定運行的因素分析可以看出，煤粉鍋爐在運行過程中由于多種因素的影響導致高、中、低溫省煤器及空氣預熱器處出現(xiàn)積灰是嚴重影響鍋爐穩(wěn)定運行的主要因素，因此在煤粉鍋爐的運行過程中，如何通過規(guī)范操作，最大限度地預防甚至杜絕積灰現(xiàn)象的發(fā)生，對煤粉鍋爐的安全穩(wěn)定運行至關(guān)重要。根據(jù)多年管理運行高效煤粉鍋爐的經(jīng)驗，總結(jié)分析以上隱患的預防及處理措施，僅供同行業(yè)的操作人員參考。

（1）從源頭把控好煤粉質(zhì)量關(guān)。煤粉質(zhì)量作為影響鍋爐正常運行的最重要因素，如何把控好煤粉制備流程顯得尤為重要。首先要有質(zhì)量符合煤粉制備要求的優(yōu)質(zhì)精洗原煤，具體指標參考值：原煤低位發(fā)熱量≥5600 大卡，揮發(fā)分≥25%，灰分＜12%，含硫量＜0.5%。同時在煤粉制備過程中要嚴格按照工藝要求去控制，烘干、粉磨、存儲及運輸?shù)拳h(huán)節(jié)都要高度重視，嚴格控制，直至生產(chǎn)出符合鍋爐設(shè)計使用要求的煤粉，具體參考指標：煤粉發(fā)熱量＞5800 大卡，揮發(fā)分＞26%，灰分＜10%，全水＜8%（內(nèi)水＜5%），細度200 目，含硫量＜4%。只有保證了煤粉的質(zhì)量，鍋爐才有可能具備穩(wěn)定運行的條件。

（2）努力提高操作人員操控水平，認真把控鍋爐各個測點的參數(shù)變化，確保鍋爐安全穩(wěn)定運行。關(guān)于煤粉鍋爐操作需要關(guān)注的參數(shù)，主要包括爐膛各部位及高、中、低溫省煤器、空氣預熱器進出口的溫度、負壓及幾個關(guān)鍵部位的含氧量，同時關(guān)注循環(huán)水系統(tǒng)的溫度、壓力及流量等參數(shù)。司爐操作人員要根據(jù)鍋爐負荷變化情況及時調(diào)整相關(guān)的運行參數(shù)，確保爐膛內(nèi)部燃燒狀況處于相對理想的狀態(tài)，從而保證鍋爐的正常穩(wěn)定運行。根據(jù)型號為QXS58-1.6-130/70-AII 煤粉鍋爐多年運行的實踐經(jīng)驗，建議爐膛溫度控制在800～1000 ℃（爐膛各部位具體參考溫度指標：主火焰區(qū)溫度控制在900～1000 ℃，爐膛下部溫度控制在800～950 ℃，爐膛頂部溫度控制在750～850 ℃），爐膛負壓控制在-30～-100 Pa（爐膛各部位負壓參考指標：爐膛中部負壓-30～-100 Pa，過渡煙道出口負壓-80～-120 Pa，高、中、低溫省煤器出口負壓分別控制在-100～-150 Pa，-120～-180 Pa，-150～-200 Pa，SCR 出口負壓控制在-180～-350 Pa，空氣預熱器出口負壓控制在-300～-450 Pa，布袋除塵器入口負壓控制在-450～-550 Pa，布袋除塵器出入口壓差一般不超過-500～-1200 Pa），煙道尾部含氧量控制在4%～8%（具體參考指標建議：空氣預熱器出口含氧量一般控制在6%～8%，爐膛出口含氧量控制在4%～6%，在線監(jiān)測點的含氧量一般控制在7%～10%）。而且鍋爐操作人員要在鍋爐負荷調(diào)整過程中嚴格按照操作規(guī)程的要求，尤其在鍋爐加大負荷時務必先調(diào)整引風機運行頻率、再調(diào)整鼓風機的運行頻率，最后調(diào)整鍋爐給粉機的頻率，以確保鍋爐的正常燃燒運行。特別要強調(diào)的是：嚴禁先調(diào)整加大給粉量，再調(diào)整鼓風機、引風機的頻率，以防止因送入爐膛的煤粉量瞬間增加導致鍋爐瞬間正壓燃燒或因缺氧引起燃燒不充分的現(xiàn)象發(fā)生，嚴重時還會引起鍋爐爆燃情況，導致爐膛內(nèi)部澆注料脫落及其他部件損壞等重大事故的發(fā)生。因此，鍋爐操作人員要時刻高度關(guān)注鍋爐在運行過程中各個測點的參數(shù)變化，精心操作，確保鍋爐設(shè)備的安全運行。

（3）保持鍋爐負荷的相對穩(wěn)定。盡管現(xiàn)在的煤粉鍋爐都具有較寬的負荷調(diào)節(jié)范圍，但在實際運行過程中，根據(jù)鍋爐的實際特點及供熱需求，建議最好還是保持鍋爐負荷的相對穩(wěn)定（長期運行建議鍋爐負荷保持在40%～95%），才有利于鍋爐及附屬設(shè)備的長期穩(wěn)定運行。而且在這種負荷狀態(tài)下運行時，鍋爐及其附屬設(shè)備都處于比較經(jīng)濟合理的運行狀態(tài)（相應設(shè)備的變頻器處于35～45 Hz），在此狀態(tài)下煤粉鍋爐效率才能夠得以充分發(fā)揮，各種設(shè)備的能源消耗也處于相對較低的狀態(tài)，設(shè)備運行平穩(wěn)且整體效益較好。

（4）嚴格按照鍋爐生產(chǎn)廠家的設(shè)計圖紙要求砌筑煙道，保證煙氣的合理流速。煤粉在鍋爐爐膛內(nèi)部經(jīng)過充分燃燒后產(chǎn)生的煙氣及粉煤灰在引風機產(chǎn)生的負壓作用下，要通過爐膛、煙道、高、中、低溫省煤器及空氣預熱器后進入布袋除塵器，最后經(jīng)過脫硫設(shè)施處理達標后，潔凈煙氣通過煙囪排出。因此保證煙氣的合理流速是防止鍋爐高、中、低溫省煤器、空氣預熱器等處積灰發(fā)生的有效手段。前文分析了煙道與煙室之間通道（又稱過渡煙道）的大小對煙氣流速的影響，為此在鍋爐安裝砌筑的過程中，施工單位要嚴格按照鍋爐生產(chǎn)廠家設(shè)計圖紙的要求，對鍋爐爐膛頂部及過渡煙道的砌筑或澆筑尺寸的形狀與大小進行有效把控，確保砌筑質(zhì)量符合生產(chǎn)廠家設(shè)計圖紙的要求，最大程度地保證煙氣的合理流速，防止煙氣中的灰塵因流速過低而發(fā)生堆積。

3 結(jié)束語

煤粉鍋爐在運行過程中，在做好以上幾方面工作的情況下可有效預防高、中、低溫省煤器及SCR、空氣預熱器等處積灰現(xiàn)象的出現(xiàn)，最大限度地保證鍋爐及附屬設(shè)備的正常運行。必須高度重視激波吹灰和聲波吹灰（SCR）的正常投運，及時清理爐膛內(nèi)部結(jié)焦，嚴格按照操作規(guī)程科學規(guī)范操作，強化鍋爐操作人員的責任心，加強設(shè)備巡檢。只有這樣才能保證鍋爐設(shè)備的正常運行，有效預防各類事故特別是積灰現(xiàn)象的發(fā)生，為城市集中供熱提供可靠保障。