大型燃煤鍋爐安全問題分析及對策探討

摘 要：本文針對大型燃煤電站鍋爐存在的爐膛結(jié)渣、水冷壁腐蝕、爐墻振動、受熱面磨損以及煙塵排放問題及其產(chǎn)生原因進(jìn)行詳細(xì)的分析，針對上述安全問題提出了相應(yīng)的對策，為保證大型燃煤鍋爐的安全運(yùn)營提供了一些參考。

關(guān)鍵詞：大型燃煤鍋爐；安全問題；對策

中圖分類號：F40 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1大型燃煤鍋爐存在的主要安全問題

1.1爐膛結(jié)渣

隨著燃煤機(jī)組容量的大幅提升，結(jié)渣現(xiàn)象愈加明顯。水冷壁、燃燒器以及爐膛出口處的高溫屏式過熱器是產(chǎn)生結(jié)渣的主要部位。水冷壁處結(jié)渣使得該部位吸熱量不足，降低了鍋爐出力，使?fàn)t膛出口處煙溫升高，進(jìn)一步促使主蒸汽溫度和再熱蒸汽溫度升高，導(dǎo)致所需降溫水量突然加劇，嚴(yán)重時會使鍋爐被迫降負(fù)荷運(yùn)行，導(dǎo)致爆管甚至停爐。燃燒器結(jié)渣會影響爐內(nèi)動力場，增加燃燒損失，可能造成燃燒器燒毀。大塊焦渣掉落會沖滅煤粉火炬，嚴(yán)重的結(jié)渣甚至?xí)枞叶罚鹬魅剂咸l動作，被迫停爐打焦。爐膛結(jié)渣主要與燃燒煤品質(zhì)、爐膛設(shè)計形式、爐內(nèi)空氣動力工況以及燃燒方式有關(guān)。據(jù)統(tǒng)計，當(dāng)前運(yùn)行和在建的大機(jī)組，用煤有半數(shù)以上在不同程度上屬易結(jié)渣類型，爐內(nèi)結(jié)渣將是長期困擾鍋爐安全的重要問題。

1.2水冷壁腐蝕

由于劣質(zhì)煤、混煤在電廠燃煤中使用量的增加，使得鍋爐受熱面出現(xiàn)沾污、積灰、腐蝕以及磨損情況日益嚴(yán)重，導(dǎo)致機(jī)組在運(yùn)行過程中故障增多，降低了機(jī)組可用率，燃用劣質(zhì)煤帶來的鍋爐水冷壁高溫腐蝕問題格外突出。水冷避高溫腐蝕是由燃燒區(qū)煙氣中硫化物和氯化物與管壁金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)引起的。其腐蝕速度與管壁溫度、清潔度、硫化物、氯化物濃度、還原性氣氛強(qiáng)度等有較大關(guān)系。煤粉鍋爐水冷壁的高溫腐蝕一般有硫酸鹽型腐蝕、硫化物型腐蝕、氯化物型腐蝕和還原性氣體引起的腐蝕，大型鍋爐燃煤品質(zhì)差、采用高硫煤或劣質(zhì)煤是造成高溫腐蝕的主要原因，而由于燃煤特性的改變而造成的運(yùn)行不當(dāng)，進(jìn)而影響爐內(nèi)燃燒狀況，生成近壁面的還原性氣體是水冷壁高溫腐蝕的直接原因。

1.3爐墻振動

影響鍋爐安全運(yùn)行的主要因素就是爐墻的振動。水冷壁出現(xiàn)的疲勞破壞以及剛性梁連接部位的大規(guī)模損壞都與爐墻的長期振動有著較大的關(guān)系，這對鍋爐的安全運(yùn)行危害極大。爐墻振動產(chǎn)生的原因與其運(yùn)行方式、安裝質(zhì)量和制造工藝等因素有關(guān)。

運(yùn)行期爐墻振動的主要原因是由于鍋爐在非采暖季通常處于40%～50%低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，而采暖季又通常滿負(fù)荷運(yùn)行，這種運(yùn)行的不穩(wěn)定使得鍋爐經(jīng)常處于正壓和負(fù)壓交替運(yùn)行的狀態(tài)，而爐墻受交變應(yīng)力的影響，造成剛性梁連接部位產(chǎn)生松動，嚴(yán)重的會將連接銷軸拉斷。

1.4受熱面磨損

受熱面的磨損對于正常運(yùn)行的鍋爐設(shè)備是磨損問題中影響最大的。研究認(rèn)為，煙氣速度是影響磨損量的主要因素，鍋爐的磨損量與煙氣速度的3～3.5次方成正比。此外，磨損量也與飛灰的物理化學(xué)性能、飛灰濃度、顆粒和鍋爐管子的耐磨性等因素有關(guān)。由于其爐膛出口存在殘余旋轉(zhuǎn)引起流速分布不均勻，當(dāng)采用四角切圓燃燒方式的鍋爐時，尾部煙道單側(cè)磨損的問題會比較突出些。而采用前后墻對沖燃燒方式的爐子，因其爐膛出口煙氣流速分布比較均勻，所以尾部煙道受熱面的磨損相對均勻。

1.5煙氣排放

大型燃煤鍋爐在運(yùn)行過程中產(chǎn)生大量廢氣，對環(huán)境造成較大污染，影響了經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，限制了大型燃煤鍋爐的發(fā)展。

2大型燃煤鍋爐安全問題的對策

2.1防止?fàn)t膛結(jié)渣的對策

（1）加強(qiáng)煤質(zhì)管理。使用劣質(zhì)煤是產(chǎn)生爐膛結(jié)渣的主要原因，在使用前應(yīng)加強(qiáng)對燃煤的質(zhì)量分析，盡量選擇符合鍋爐設(shè)計的媒質(zhì)。（2）加強(qiáng)燃燒調(diào)整。通過科學(xué)的計算確定出鍋爐在不同負(fù)荷下燃燒器及磨煤機(jī)的合理投運(yùn)方式，防止燃燒器區(qū)域的熱負(fù)荷過于集中而導(dǎo)致缺氧現(xiàn)象。（3）加強(qiáng)對鍋爐運(yùn)行時的監(jiān)控。應(yīng)時刻保持對鍋爐的監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)鍋爐出現(xiàn)結(jié)渣現(xiàn)象，必須及時進(jìn)行處理，避免出現(xiàn)擴(kuò)大；定期分析鍋爐的運(yùn)行情況，尤其在燃用較易結(jié)渣煤的時候，應(yīng)通過對減溫水量及爐膛出口溫度的變化規(guī)律分析，采取適當(dāng)?shù)拇胧┙档徒Y(jié)渣的產(chǎn)生。（4）及時清除焦渣。通過周期性的調(diào)整鍋爐負(fù)荷是避免大量結(jié)渣的有效手段。當(dāng)電網(wǎng)低負(fù)荷運(yùn)行時通過降低鍋爐負(fù)荷，能夠有效的清除爐膛內(nèi)部及過熱器區(qū)域內(nèi)的焦渣；定期對爐膛進(jìn)行吹灰，及時清除燃燒器區(qū)域內(nèi)的浮焦，也是避免結(jié)渣擴(kuò)大化的有效手段。

2.2防止水冷壁腐蝕的對策

（1）煤質(zhì)特性。煤質(zhì)的反復(fù)多變將會對水冷壁的腐蝕帶來較為復(fù)雜的影響，因此，加強(qiáng)對入爐煤質(zhì)的檢測及運(yùn)行調(diào)整以及優(yōu)化動力配煤，對于防止水冷壁腐蝕具有重要影響。（2）鍋爐制造時的鋼材可考慮選用抗腐蝕性強(qiáng)的高鉻鋼或通過在鋼材表面滲鋁、滲鉻管的形式來提高鍋爐的抗高溫腐蝕性能。（3）合理調(diào)節(jié)爐內(nèi)的空氣動力場，降低一次沖刷墻壁的強(qiáng)度；加強(qiáng)一、二次風(fēng)的擾動，沖淡煙氣中的腐蝕性硫、氯化物、一氧化碳等氣體的濃度，從而有效降低煙氣對水冷壁的腐蝕。

2.3降低爐墻振動的對策

通過在機(jī)組安裝或大修過程中嚴(yán)格按照圖紙進(jìn)行施工，防止不符合圖紙尺寸的零件及部件出現(xiàn)是保證機(jī)組正常運(yùn)行的首要條件，從而能夠有效的降低爐墻振動問題的產(chǎn)生。

2.4降低受熱面磨損的對策

為減少鍋爐管子磨損爆管事故，事先應(yīng)采取使氣流速度均勻的措施，消除局部區(qū)域流速過高現(xiàn)象。另外對一些易磨損的部位，進(jìn)行防磨涂料處理且加裝防磨蓋板。

2.5環(huán)境保護(hù)對策

鍋爐燃燒后會排放大量的有害氣體，對環(huán)境的保護(hù)也是應(yīng)重點關(guān)注的問題，可從以下幾個方面入手：（1）采購優(yōu)質(zhì)煤，減少煤中的含灰量，以減少煙塵的排放量。（2）采用電除塵器和布袋除塵器進(jìn)行除塵。（3）加強(qiáng)對現(xiàn)有落后燃煤電廠的煙塵排放治理，對于新增裝機(jī)應(yīng)盡量采用清潔燃燒法，鼓勵開發(fā)清潔的新能源，如燃料電池、風(fēng)力發(fā)電和太陽能利用。

參考文獻(xiàn)

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