王小龍

【摘 要】 由于電站鍋爐燃燒器附近出現(xiàn)結(jié)焦以及鍋爐膛內(nèi)的大量結(jié)焦、積灰等情況，通常會(huì)使空氣的動(dòng)力工況遭到一定的破壞，使鍋爐膛出口的溫度升高，從而引起鍋爐的對(duì)流受熱面壁溫升高，進(jìn)而破壞鍋爐水循環(huán)，最終降低了鍋爐的效率。本文分析了電站鍋爐運(yùn)行的特點(diǎn)，并針對(duì)電站鍋爐運(yùn)行中的一些特點(diǎn)分析結(jié)焦問(wèn)題，提出如何防止電站鍋爐結(jié)焦的措施。

【關(guān)鍵詞】 電站鍋爐；結(jié)焦；防焦措施

一、前言

目前我國(guó)電力行業(yè)已經(jīng)步入了“大機(jī)組、大電網(wǎng)、高自動(dòng)化、高電壓”的時(shí)代，但是在電站鍋爐的運(yùn)行當(dāng)中，很多的鍋爐存在不同程度的膛壁結(jié)焦現(xiàn)象，大量的爐膛結(jié)焦會(huì)影響電站鍋爐的經(jīng)濟(jì)性和安全性，縮短其使用壽命。產(chǎn)生電站鍋爐結(jié)焦問(wèn)題的原因是多樣的：溫度的影響、材料的選擇、鍋爐設(shè)計(jì)的技術(shù)等。本文就電站鍋爐結(jié)焦問(wèn)題及解決措施進(jìn)行分析和研究。

二、鍋爐結(jié)焦?fàn)顩r及其危害

鍋爐結(jié)焦有諸多危害，大量落焦會(huì)導(dǎo)致排渣系統(tǒng)頻繁跳閘，排渣系統(tǒng)跳閘會(huì)嚴(yán)重限制機(jī)組出力；爐膛內(nèi)部結(jié)焦會(huì)增加受熱面的傳熱阻力，使輻射吸熱量下降，爐膛出口煙氣溫度升高，對(duì)流吸熱量增加容易造成對(duì)流受熱面超溫，在減溫水完全投用的條件下再熱蒸汽管道仍然有可能超溫；燃燒器噴口及其周圍結(jié)焦，會(huì)改變流向及爐內(nèi)動(dòng)力工況，直接影響風(fēng)粉混合及燃燒，嚴(yán)重時(shí)造成燃燒器損毀；結(jié)焦是一個(gè)單向不可逆的過(guò)程，若不及時(shí)采取措施，更有可能由于結(jié)焦加重導(dǎo)致塌焦砸壞冷灰斗等安全事故，最終被迫停爐處理。

三、結(jié)焦的具體表現(xiàn)

電站鍋爐結(jié)焦現(xiàn)象是多樣的，具體來(lái)說(shuō)主要有：（1）爐膛負(fù)壓增大，風(fēng)室風(fēng)壓波動(dòng)大；（2）氧量下降；（3）壓力、汽溫、負(fù)荷指標(biāo)均下降；（4）排煙溫度升高，減溫水量增加；（5）過(guò)熱器、再熱器管壁超溫；（6）鍋爐效率下降；（7）大面積落焦時(shí)，使負(fù)壓劇烈波動(dòng)，鍋爐滅火；（8）嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致底部冷灰斗堵住，影響鍋爐安全運(yùn)行，最終被迫停爐。

四、影響結(jié)焦的因素

1、煤質(zhì)結(jié)焦特性的分析

融化溫度和灰質(zhì)的成分是影響結(jié)焦的主要內(nèi)因?？偟膩?lái)說(shuō)，堿性氧化物可以起到灰熔點(diǎn)降低的作用，而酸性氧化物能夠使灰的熔點(diǎn)提高，堿性氧化物和酸性氧化物之間組分的多少以及互相的比例對(duì)灰熔點(diǎn)有較大的影響。如，灰質(zhì)中的堿性氧化物Na2O、K2O、Fe2O3、CaO、MgO，會(huì)呈現(xiàn)出一定的結(jié)焦性。低熔點(diǎn)共熔體的主要組成部分是Fe2O3和CaO，可以說(shuō)堿性氧化物對(duì)灰的沾污性有很大關(guān)系；酸性氧化物Al2O3、SiO2、TiO2，都有增高灰熔點(diǎn)的作用，但對(duì)灰熔點(diǎn)的影響程度不同。Al2O3能夠阻礙熔體變形的骨架。SiO2的含量過(guò)高會(huì)使得灰的黏度增高，同時(shí)灰提早的軟化。

2、爐膛結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特性分析

（1）爐膛內(nèi)溫度影響

灰的軟化或融化的難易與燃燒器區(qū)域的溫度有密切關(guān)系。燃燒器的溫度愈高，灰就愈容易實(shí)現(xiàn)軟化或熔融，但是其也越有可能產(chǎn)生結(jié)焦。第一，一些熔點(diǎn)中等的煤，放在一般的爐膛下并不會(huì)產(chǎn)生結(jié)焦，但在燃燒器區(qū)域的火焰溫度特別高的情況下，同樣也會(huì)結(jié)焦。這是由于煤中易揮發(fā)的物質(zhì)氣化與鍋爐內(nèi)溫度成正比，這為結(jié)焦創(chuàng)造了條件。第二，爐膛出口處溫度增高，容易在爐膛上部形成結(jié)焦。盡管有時(shí)爐膛出口溫度低于煤的熔化溫度，但由于成分是不均勻的，因此某些易熔顆粒仍未完全熔化，有可能粘在受熱面上，形成結(jié)焦。采用較低的爐膛出口溫度，能夠滿足低灰熔點(diǎn)的燃煤的需要。

（2）爐膛結(jié)構(gòu)特性參數(shù)影響

爐膛斷面熱負(fù)荷、容積熱負(fù)荷、燃燒器區(qū)域壁熱負(fù)荷和爐膛的幾何尺寸有著直接的關(guān)系。爐膛容積熱負(fù)荷的選取燃燼有關(guān)，還與爐膛溫度和爐膛出口溫度有關(guān)，尤其是對(duì)燃煤灰熔點(diǎn)低的來(lái)說(shuō)。如果過(guò)低，反映爐膛容積過(guò)大，爐膛內(nèi)水冷壁的設(shè)計(jì)過(guò)多，爐膛的火焰溫度偏低，容易滅火；反之，過(guò)高，表示爐膛容積過(guò)小，爐膛水冷壁布置過(guò)少，爐膛的火焰溫度較高，容易產(chǎn)生結(jié)焦。

3、運(yùn)行調(diào)整與檢修安裝分析

（1）火焰的影響

一次風(fēng)與二次風(fēng)相比，盡管一次風(fēng)含粉，但其速度較低，如果選擇燃用無(wú)煙煤、貧煤的燃燒器，宜選用二次風(fēng)，同時(shí)可以把二次風(fēng)布置在火焰的下游側(cè)的水冷壁上，這樣在不影響火的同時(shí)下，又降低了火焰下游的負(fù)壓，減少火焰兩側(cè)的壓差，提高了火焰的剛性；燃用高揮發(fā)成分的煙煤，可選取一次風(fēng)，通過(guò)設(shè)置偏置周界風(fēng)，提高火焰的剛性。

（2）爐內(nèi)空氣動(dòng)力場(chǎng)影響

以整個(gè)爐膛來(lái)進(jìn)行燃燒的切向燃燒方式，與爐內(nèi)空氣動(dòng)力息息相關(guān)。在進(jìn)行切向燃燒時(shí)，會(huì)在爐中形成一個(gè)火球。如果爐內(nèi)氣流旋轉(zhuǎn)的直徑增大，會(huì)使射流根部和上鄰角過(guò)來(lái)的火焰靠的更近。如此對(duì)爐膛充滿度有好處、對(duì)混合也有好處、對(duì)著火也有利。但事實(shí)上，假想切圓直徑總是小于切圓直徑的：切圓直徑過(guò)大，一次風(fēng)所帶來(lái)的煤粉氣流可能會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)貼壁，進(jìn)而引起結(jié)焦，這是我們必須要避免的。因此，減少氣流偏離的重要措施是較小假想切圓直徑。

五、運(yùn)行防范措施及其效果

1、加強(qiáng)吹灰

研究表明，無(wú)論爐內(nèi)受熱面的松散積灰還是粘結(jié)性的積灰，受熱面上的沉積都需要經(jīng)歷一段時(shí)間。受熱面結(jié)焦出現(xiàn)堆積和硬化亦是如此。從結(jié)焦形成過(guò)程以及影響結(jié)焦強(qiáng)度等方面，我們也可看到時(shí)間長(zhǎng)度和結(jié)焦程度成正比。

鍋爐吹灰是一種常規(guī)防范和減輕結(jié)焦的手段，其可操作性和安全性強(qiáng)，方式正確可能會(huì)達(dá)到理想的預(yù)防結(jié)焦的效果。

如何有效發(fā)揮吹灰作用？一是頻率，要求二次吹灰間隔周期的長(zhǎng)短應(yīng)服從于是否有效，即根據(jù)結(jié)渣積灰的速度及時(shí)調(diào)整吹灰器使用頻率，吹灰間隔周期的長(zhǎng)短取決于灰渣特性，易結(jié)焦煤周期短，不易結(jié)焦煤周期可長(zhǎng)些；二是各部位都能吹到，在機(jī)組改造時(shí)在爐膛受熱面布置足夠數(shù)量的除灰器，尤其是將容易結(jié)渣的部位處在吹灰器的有效半徑內(nèi)；三是吹灰蒸汽壓力，壓力必須達(dá)到除焦的目的，根據(jù)除焦效果調(diào)整吹灰蒸汽壓力。

鍋爐受熱面吹灰器必須有效利用，在對(duì)各受熱面進(jìn)行吹灰時(shí)，要加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)巡檢，當(dāng)發(fā)現(xiàn)吹灰器因泄漏、卡澀故障或程控失靈等故障時(shí)，立即手操退出，避免爐管和壞吹灰器損壞，加強(qiáng)吹灰器的缺陷管理和維修管理，出現(xiàn)故障及時(shí)消缺。

經(jīng)過(guò)上述實(shí)踐，結(jié)焦現(xiàn)象得到控制和減輕，尤其是在連續(xù)高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，提高吹灰頻率效果明顯，可以有效防止結(jié)焦的加劇。此外，因?yàn)榇祷液蠓e灰較少的水冷壁可更有效地吸收爐內(nèi)輻射熱，所以爐膛出口處火焰及煙氣溫度極大地降低，從根本上降低爐膛出口處受熱面上結(jié)焦的可能性。

2、控制機(jī)組負(fù)荷

鍋爐負(fù)荷的增加是通過(guò)增大爐內(nèi)的燃料量和受熱面的凈熱流來(lái)實(shí)現(xiàn)，燃料量增大可以提高爐內(nèi)整體溫度，這意味著受熱面壁溫的提高，爐內(nèi)結(jié)焦的可能性增加。對(duì)于發(fā)現(xiàn)結(jié)焦劇增的鍋爐，應(yīng)通過(guò)減負(fù)荷來(lái)降低爐內(nèi)溫度水平，使結(jié)焦脫落。

利用晝夜間鍋爐負(fù)荷的波動(dòng)，可使?fàn)t膛水冷壁及分隔屏上的松散型渣在爐膛溫度降低時(shí)冷縮掉落，從而避免出現(xiàn)結(jié)焦的堆積硬化。

如果在連續(xù)高負(fù)荷運(yùn)行24h后能有6h的低負(fù)荷運(yùn)行，則可能不會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的結(jié)焦。所以，合理控制鍋爐負(fù)荷，利用負(fù)荷波動(dòng)來(lái)防止?fàn)t內(nèi)嚴(yán)重結(jié)焦，也是可以控制結(jié)焦的措施之一。建議鍋爐BMCR負(fù)荷下的連續(xù)運(yùn)行時(shí)間控制在24h之內(nèi)。

減負(fù)荷運(yùn)行，降低爐膛溫度雖然是控制結(jié)焦有效的方法，但是受制于電網(wǎng)負(fù)荷需求限制，而且會(huì)使發(fā)電量減少，因此僅能作為特殊情況下的應(yīng)急措施使用。

3、控制煤粉細(xì)度

煤粉細(xì)度對(duì)爐膛結(jié)焦有不同的影響。煤粉太粗，粗重顆粒容易從氣流中分離出來(lái)與壁面發(fā)生碰撞，且不易得到充分冷卻，不僅不利于著火和煤粒的燃燼，而且易造成爐膛上部和過(guò)熱器部位結(jié)焦。煤粉太細(xì)，著火速度快，不僅會(huì)增加制粉電耗，而且會(huì)增加燃燒器區(qū)域結(jié)焦的可能性，尤其在燃用揮發(fā)份高的煤種時(shí)，更容易出現(xiàn)結(jié)焦現(xiàn)象。因此，要控制好煤粉細(xì)度，保證煤粉細(xì)度的均勻性，合理的煤粉細(xì)度應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定。中速磨出口煤粉細(xì)度的設(shè)計(jì)值R90/R200為18.3/0.6，通過(guò)對(duì)磨煤機(jī)磨輥與磨盤間隙和旋轉(zhuǎn)分離器調(diào)整試驗(yàn)，并在同負(fù)荷同煤種下比較結(jié)焦現(xiàn)象，我們暫將煤粉細(xì)度控制在16.3/0.6的水平，更為合理的煤粉細(xì)度須通過(guò)大量數(shù)據(jù)進(jìn)一步分析摸索。

4、適當(dāng)降低磨煤機(jī)出口溫度

中速碗磨或者鋼球磨都是通過(guò)熱風(fēng)送粉，通過(guò)熱風(fēng)對(duì)煤的干燥，煤粉的碾制過(guò)程中更易于研磨，同時(shí)預(yù)熱煤粉。通過(guò)降低磨煤機(jī)出口溫度可以推遲其入爐后的著火點(diǎn)，增加其在爐內(nèi)的吸熱量，降低爐內(nèi)熱負(fù)荷，對(duì)緩解結(jié)焦有積極作用。因此，我廠根據(jù)煤的揮發(fā)份，將磨煤機(jī)出口溫度降低至設(shè)計(jì)工況允許范圍內(nèi)的最低值65℃。

六、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)采取上述幾個(gè)方面的運(yùn)行防范措施，結(jié)焦現(xiàn)象取得了明顯控制，對(duì)機(jī)組安全運(yùn)行及節(jié)能降耗產(chǎn)生積極作用。

參考文獻(xiàn)：

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