防止W型火焰超臨界直流鍋爐結焦策略

趙蘭劍 黃棟 貴州金元茶園發電有限責任公司

1 引言

通常情況下，在W型火焰鍋爐燃燒過程中，常用燃料為無煙煤和貧煤，而二者的燃燒性能比較差，著火比較困難，對此，需要較高的鍋爐爐膛溫度才能使煤粉充分燃燒。在燃燒過程中，高溫下呈熔融狀態的灰粒與受熱面的碰撞，并被黏附在壁面上，從而出現結渣現象，受熱面壁面結渣的積聚就造成了結焦，如果結焦較為嚴重，就可能出現鍋爐垮大焦熄火甚至被迫停爐除焦，影響電廠安全穩定運營。因此，對W型火焰超臨界直流鍋爐結焦進行詳細探究，并結合現場運行經驗總結出防止結焦的策略，對其他同類型機組防止鍋爐結焦具有借鑒意義。

2 鍋爐爐結焦機理

前面已提到，受熱面的結渣源于呈熔融狀態的灰粒與壁面的碰撞，從而被黏附在壁面上。因此，產生結渣的條件首先是兩者間的碰撞，其后灰粒呈熔融狀態具有黏附在壁面上的能力。因構成煤粉或飛灰的各顆粒具有不同的灰的成分和灰熔溫度，而爐內具有一定的溫度分布，一般在火焰中心區域的溫度偏高，有相當一部分灰粒呈熔融或半熔融狀態。爐內的煤粉或灰顆粒會隨氣流而運動，或從氣流中分離出來，在此過程中，顆粒的溫度灰隨它從高溫區域到達壁面的運動速度、環境溫度條件而改變。如果存在足夠的冷卻條件，那些原屬熔融狀態的顆粒就會重新固化，失去黏附能力，失去產生結渣的條件，反之，結渣程度就會越大，結渣的積聚就造成了結焦。

3 電廠概況

某電廠一期項目建設規模為2×660MW，鍋爐采用東方鍋爐廠制造的DG2020/25.31-Π12型超臨界變壓直流鍋爐，主要技術特征為一次中間再熱、單爐膛、平衡通風、W型火焰燃燒、固態連續排渣、尾部雙煙道結構、露天島式布置、全鋼架、全懸吊結構Π型爐。主要燃煤為無煙煤，每臺鍋爐配置6套熱一次風正壓直吹式制粉系統，每套制粉系統包括1臺北方重工生產的MGS4766雙進雙出鋼球磨煤機、2臺電子稱重給煤機和4只雙旋風煤粉濃縮燃燒器。燃燒器順列布置在下爐膛的前后墻爐拱上，前、后墻各12只?，F如今，電力體制改革迅速，為了降低電廠生產運行成本，在燃料選擇中，摻燒了部分泥煤和煤矸石成為常態，使得實際燃燒所用煤種與設計煤種的偏差比較大，而煤的揮發分變化比較大，這樣就會給鍋爐燃燒調整帶來困難，如果配風和燃燒調整不當就會造成鍋爐結焦。在實際運行中，該電廠常常因鍋爐結焦使負荷受限，機組也多次因鍋爐垮焦滅火造成非停，占機組非停次數的一半。在通過采取以下結焦策略后，使得鍋爐結焦得到了有效控制，鍋爐垮焦熄火的次數比以往大幅減少。

4 防止W型火焰超臨界直流鍋爐結焦策略

4.1 控制入爐煤質

受燃料成本影響，入廠實際煤種較多且雜，考慮到現場沒有合理的混煤設備，目前只能采取分倉上煤的方式進行配煤摻燒。根據入廠煤質的揮發分、低位發熱量、灰分，綜合考慮燃燒的安全性、經濟性以及環保達標排放要求，制訂入爐煤摻配方案。各值長、副值長、機主操和鍋爐當班副操每天必須關注煤質數據，充分了解各個負荷段入爐煤的發熱量、灰份等數據，以便在現場及時進行燃燒調整。

4.2 加強配風調整

保持爐內合適的空氣動力工況，根據燃煤情況和爐內燃燒工況及時調整送風量。各個負荷階段在保證鍋爐燃燒穩定的前提下（爐膛負壓在±200Pa以內）應盡量將二次風量用起來，原則上規定：600MW以上爐膛中間2個氧量≮1.5%；500-600MW，控制中間2個氧量≮2.0%；400-500MW，控制中間2個氧量≮3.0%；400MW以下控制爐膛出口氧量在5-7%。為了有效防止爐膛中部和翼墻結焦，燃燒器F風擋板配風按照中間大，兩邊小的原則進行配風，四角燃燒器F擋板應長期保持在50%左右的開度，防止翼墻結焦。燃燒器C擋板在機組負荷大于450MW以后全部維持20%以上的開度。當鍋爐燃燒工況好，帶負荷能力強時，一定要注意防止鍋爐結焦，盡可能采用大風量運行。

4.3 采用合適的一次風壓和煤粉細度

應盡量避免采用低一次風母管壓力，大容量風門開度的運行方式。當5臺以上磨機運行時，容量風門開度＞50%以后，應盡量先提高一次熱風母管壓力，再開大容量風門開度。調整合適的磨機分離器出口擋板開度，因煤粉變粗后著火困難，燃燒穩定性變差，磨機容量風門開度不應大于70%，嚴禁強行頂負荷。

4.4 及時調整磨機運行方式

根據該廠鍋爐燃燒情況，鍋爐兩側墻和翼墻極易結焦，如無特殊情況，每天盡量安排停運1臺邊角磨運行；遇中午等短時間的調峰，具備停運燃燒器的條件時，優先考慮停運四角燃燒器，以控制兩側墻和翼墻的積焦。

4.5 保持受熱面清潔

受熱面一旦結渣，表面溫度就會增加，對接近受熱面的灰粒冷卻能力減弱，由此導致惡性循環。鍋爐每天均應對爐膛水冷壁和其他受熱面進行吹灰，保持受熱面清潔。鍋爐每次停爐檢修后，應將爐膛結焦全部清理干凈。

4.6 及時清除鍋爐可見部分結焦

對于鍋爐可見部分結焦，其清除方式一般有兩種，一種是對爐拱看火孔周圍結焦嚴重的區域，噴灑除焦劑。另一種是進行人工除焦。

4.7 加強對鍋爐結焦情況的檢查

值班人員當班期間，每次升、降負荷穩定后，機組主操或鍋爐當班副操必須及時到就地檢查流焦、結焦情況，并在巡檢牌上簽字。發現存在流焦、積焦現象時應及時進行調整。

5 結語

綜上所述，在鍋爐運行當中，應確保鍋爐的安全經濟運行，嚴格按照操作規程，根據鍋爐不同的燃燒工況進行合理配風，最大可能避免鍋爐結焦，使結焦可控，這樣才能提升鍋爐的安全運行水平，減少鍋爐掉焦的次數，防止結焦事故的發生。