防止電廠鍋爐結焦的一些基本措施研究

李 偉

（大唐國際大壩發電有限責任公司，寧夏 青銅峽751607）

0 引言

近年來，隨著節能減排意識的提高和國內環保法治的不斷完善，工業鍋爐作為高效清潔的燃燒技術，正在向大容量、高參數方向快速發展，相繼投產了一大批600MW級的2070T/H的電廠鍋爐，還有相當數量的300MW等級的1025T/H鍋爐投入運行。在調試、運行中，不少鍋爐發生了爐內結焦。大唐國際大壩發電有限責任公司的兩臺鍋爐是東方鍋爐集團公司生產的DG2070／17.5-Π6型，5#爐于2009年4月投入運行，6#爐于2009年5月投入運行，5#，6#爐在投入商業生產后都發生了大面積的非常嚴重地結焦，這些結焦是典型的經驗不足、設備本身特點等造成的低溫結焦，這種對沖燃燒的鍋爐技術是近十幾年迅速發展起來的一項高效、清潔燃燒技術。隨著大量的對沖燃燒鍋爐投入生產運行，它的運行特點逐漸為大家所掌握。 但由于其固有的一些特點，運行中仍經常出現問題。結焦就是對沖燃燒鍋爐運行中較為常見的故障，它直接影響到鍋爐的安全經濟運行。我現就談談關于預防鍋爐結焦的一些體會。

1 運行方面

1.1 選擇合理的運行氧量

鍋爐運行氧量即爐內的氧化或還原性氣氛，它對鍋爐的結焦有非常大的影響，如果鍋爐運行氧量偏低，爐內還原性氣氛較強，煤的灰熔點就會下降，鍋爐就容易結焦。這是因為灰熔點隨著鐵量的增加而下降，鐵對灰熔點的影響還與爐內氣體性質有關，在爐內氧化性氣氛中，鐵可能以Fe2O3形態存在，這時隨著含鐵量的增加，其熔點的降低比較緩慢；在爐內還原性氣氛中（氧量不足），Fe2O3會還原成FeO，灰熔點隨之迅速降低，而且FeO最容易與灰渣中的SiO2形成熔點很低的2FeO·SiO2，其灰熔點僅為 1065 ℃。

當煤質有波動時，運行人員沒辦法根據實際情況進行調整，造成鍋爐燃燒配風方式不是處于優化狀態，特別是上層噴嘴煤粉顆粒燃盡性差，有一部分大顆粒煤粉在爐膛出口處尚未燃盡，導致鍋爐爐膛出口煙溫偏高，結焦嚴重，由于爐膛截面大，熱負荷較小；當煤質變劣時，煤粉的燃盡性能適應能力不強。

提高鍋爐運行氧量，也就說采用富氧燃燒，避免爐內出現還原性氣氛。加強爐內吹灰工作，特別是重點區域要增加吹灰次數，如果運行氧量還偏低，必要時適當降低負荷。由于結焦的主要區域在爐膛出口處，此處容易堵塞煙道，增加煙氣阻力，引風機出力更顯不足，所以要防止結焦與還原性氣氛惡性循環的趨勢。機組檢修時，對空氣預熱器進行重點清洗，降低風煙道的阻力,提高風機的出力。

1.2 選擇合理的爐膛出口溫度

對鍋爐進行優化燃燒調整試驗，對爐膛出口煙溫（或高溫受熱面管壁溫度）進行在線監視，在保證主參數合格的前提下，建立在線的優化運行指導系統；通過合理調配各一次風和二次風的運行風門開度以及運行氧量，保證主參數合格和爐膛出口煙溫低于燃煤灰熔點的同時來保證蒸汽質量，從而防止爐膛出口結焦；通過對爐膛出口煙溫、過熱汽溫、鍋爐負荷、燃燒氧量、爐膛排煙溫度等各種運行參數的在線監測，也可以評價鍋爐爐膛出口是否會產生結焦，從而防止在燃用不同煤種時鍋爐爐膛結焦，并能獲得最大的鍋爐效率。

1.3 保證空氣和燃料的良好混合，避免在水冷壁附近形成還原性氣氛，防止局部嚴重積灰、結焦

當一、二次風的位置、風速、風量設計不合理時，盡管爐內總空氣量大，但仍會出現局部區域的熾熱焦碳和揮發分得不到氧量而出現局部還原性氣氛。當煤粉爐煙氣含氧量低于3%時，由于局部缺氧，將會使CO含量急劇增加。保持適當的過剩空氣系數，合理使用一、二次風。若一次風太大，火焰上升得很高，甚至直射后墻，會促使高溫結焦。若二次風使用得當，火焰中心下移，延長了煙氣路線，可使爐膛出口溫度降低50℃至 80℃。

1.4 應用各種運行措施控制爐內溫度水平

爐內溫度水平高，將使煤中一些易揮發堿性氧化物汽化或升華（1400℃以上），使堿金屬化合物在受熱面上凝結（1000～1100℃）。堿金屬直接凝結在受熱面上會形成致密的強黏結性灰。可在初始灰層中形成產生低熔點復合硫酸鹽反應的條件，還會使含有堿性化合物的積灰外表層黏結性增強，加速積灰過程的發展。煤灰呈熔化或半熔化狀態，熔融灰會直接黏在受熱面上，產生嚴重結焦。

措施：加大運行中過量空氣系數，增加配風的均勻性，防止局部熱負荷過高和產生局部還原性氣氛，調整風粉分配的均勻性，防止一次風氣流直接沖刷壁面，必要時采取降負荷運行。

1.5 組織合理而良好的爐內空氣動力場是防止結焦的前提

當灰渣撞擊爐壁時，若仍保持軟化或熔化狀態，易黏結附于爐壁上形成結渣，因此必須保持燃燒中心適中，防止火焰中心偏斜和貼邊。

1.6 煤粉濃度及各燃燒器配風應盡量均勻

煤粉噴口煤粉量分配不均勻的狀況必然造成爐膛局部缺氧和負荷分配不均勻，在燃燒空氣不足的情況下，爐膛結焦狀況惡化。當燃燒器配風不均勻或者鍋爐降負荷，燃燒器缺角或缺對角運行時，爐內火焰中心會發生偏斜。運行時要盡量調平風量，避免缺角情況。

1.7 要有合適的煤粉細度

煤粉粗，火炬拖長，粗粉因慣性作用會直接沖刷受熱面。再則，粗煤粉燃燒溫度比煙溫高許多，熔化比例高，沖墻后容易引起結焦。但是，煤粉太細也會帶來問題：一是，電耗高，制粉出力受到影響；二是，爐膛出口煙溫升高，易引起結焦。對于干煤應適當摻水，對于含硫化鐵粘結性強的煤應及時打焦清渣，對于灰分大的煤應適當增加清爐次數，對于管群、煙管或煙室的堵灰應及時清理。

1.8 適當提高一次風速可以減輕燃燒器附近的結焦

提高一次風速可推遲煤粉的著火，可使著火點離燃燒器更遠，火焰高溫區也相應推移到爐膛中心，可以避免噴口附加結焦。

提高一次風速還可以增加一次風射流的剛性，減少由于射流兩側靜壓作用而產生的偏轉，避免一次風直接沖刷壁面而產生結焦。

注意一次風速的提高受煤粉著火條件的限制。

1.9 爐膛出口溫度場應盡可能均勻

降低爐膛出口殘余旋轉，均勻的溫度分布可使密排對流管束中煙氣溫度低于開始結焦溫度。

1.10 摻燒不同煤種

煤種摻燒能在一定程度上綜合所摻煤種的灰焦特性。低灰熔點煤灰分仍在受熱面上沉積，但高熔點固態灰對受熱面有一定的沖刷作用，使沉積量降低。嚴格控制入廠煤和入爐煤：煤種變化將對結焦有很大影響，特別是燃用灰熔點低、揮發份相對較高的煤種。因此要加強對入廠煤和入爐煤化驗，嚴格把關，其在下部爐膛燃燒時著火點早，火焰相對密集，造成擴散性燃燒，下部爐膛容積熱負荷較大，從而造成局部高溫區壁面結渣。因此燃用設計煤種是防止爐膛結焦最重要的因數。

1.11 配風方面

高負荷開大底層風。加強對爐膛的吹灰，防止低負荷掉灰對鍋爐燃燒產生不良的擾動。

通過不斷的摸索雖然在實際中鍋爐的結焦有所改善，但是由于煤種的原因，還是有一定程度的結焦。運行中加強配風工況調整，調節三次風，使火焰不貼壁；調節二次風使其提供充足的氧量保證煤粉的充分燃燒；調節一次風，使火焰長度合適；調節吸風機，保持爐膛負壓在-70Pa左右；既要保證煤粉在爐膛內充分燃燒所需要的時間，又要避免在下爐膛形成擴散燃燒。控制氧量在4%-6%之間，嚴禁缺氧燃燒。加強燃燒調整，避免大起大落，幅度太大。嚴格控制升溫升壓速度，防止出現兩側煙氣溫度偏差。

1.12 防止超負荷運行

超負荷運行會引起結焦。對于裕量較大的風機來說，超負荷時就要較大幅度調大風量，提高送引風和二次風風速及煙速，增加過剩空氣量。這種強化燃燒的結果使火焰偏高，煙氣里攜帶大量熔融狀態的煤粒煤灰粘結在爐膛出口捕渣管上，此處平均溫度很快高于灰熔點，形成結焦。例如，本市某廠一臺鍋爐，在燃用一種結焦性較強的煤種時，由于鍋爐負荷不同而引起燃燒工況及熱效率的變化。防止超負荷運行要從給煤量、給水量、送引風量和控制調整燃燒工況來進行。

1.13 加強制粉系統檢查，防止噴燃器結焦運行

（1）正常巡回檢查中，一定要注意檢查燃燒器區及粉管閘板門前、后溫度，發現異常，及時匯報，進行處理。

（2）磨煤機正常運行中，DCS CRT一定要注意監視各粉管風壓，并注意其變化趨勢。發現異常，要立即就地檢查并實測燃燒器溫度。若溫度偏高，應立即停運并進行吹掃。若燃燒器就地溫度正常，其它參數也無異常變化，應聯系熱控檢查粉管壓力測點。

（3）磨煤機正常停運（包括正常減負荷停單側）后，運行人員要就地檢查分離器出口擋板、旋風子煤粉出口擋板、伐氣出口擋板在關閉位置

（4）磨煤機停運后，其相應的二次風控制擋板應保持5-10%的開度以保證對狹縫式噴燃器的冷卻，防止噴燃器燒壞。

1.14 除灰運行防止鍋爐堵渣的技術措施

經常檢查輸渣皮帶的運行情況，發現運行皮帶上無渣時，應立即匯報值長。

確保渣斗水位正常，嚴防因渣斗缺水造成的結大焦現象。

運行中加強巡回檢查，發現渣斗漏水等缺陷，及時聯系檢修處理。

每2小時觀察爐膛底部灰斗落渣情況。發現異常應立即匯報值長，采取措施。嚴防跨大焦。結焦情況嚴重時每半小時觀察一次。

煤質特差，灰份較大時適當調整撈渣機速度。

聯系檢修定期進行碎渣機、撈渣機的維護工作

2 在檢修方面

2.1 改進爐膛結構

改進爐膛結構的目的是要控制爐膛容積大小和煙溫，防止結焦通常要將爐膛出口煙溫控制在煤灰變形溫度t1以下50～100℃，最好在900～1000℃。要控制爐膛出口煙溫，就要選取適當的爐排熱負荷和爐膛熱負荷。

爐膛容積熱負荷的高低還取決于爐膛內水冷壁布置的多少。水冷壁太少，爐膛容積熱負荷過高，就會嚴重結焦。特別是爐膛出口的捕渣管不要布置得太密，否則容易掛渣堵死。

降低爐膛熱負荷和煙溫的措施是改進爐膛結構，爐膛兩側增加水冷壁或防焦聯箱；以及煤粉爐適當加高爐膛，增大爐膛容積，改進燃燒器噴粉角度等。

2.2 堵漏風

爐膛漏風，破壞了正常燃燒工況，造成火焰的充滿度和攪拌混合情況惡化，火焰中心升高或偏斜，會加速結焦的形成。解決的辦法是減少漏風量，使爐膛出口負壓不致過大(鏈條爐為10～15Pa，煤粉爐為15～30Pa）。鍋爐各部位的漏風系數應控制在：爐膛0.1，爐排 0.15，過熱器0.05，省煤器 0.1，空氣預熱器0.1，除塵器0.05。

3 機組正常運行中的組織協調

燃料及輔機煤化驗應嚴格按照標準進行煤樣化驗，并且及時將化驗結果送交給值長，使運行人員做到心中有數，便于及時調整燃燒；

值長要及時將機組運行狀況交代給除灰運行，包括機組負荷、磨煤機運行臺數、煤質等，使灰運掌握工況，以便根據實際情況除渣。

燃料值班人員認真執行配煤規定，要保證配煤的比例適中，避免煤種的大幅度變化。摸索摻配經驗，值長做好調度和協調。

值班員要及時了解煤種的變化情況，嚴格監視磨煤機和給煤機流量的運行情況，每1小時觀察一次鍋爐下部著火和結焦情況（爐底落渣多少、焦的熔融狀態），針對煤種的變化進行燃燒調整。

加強入爐煤的監督和化驗，化驗員每班不少于兩次的取樣化驗，并將化驗結果發送到值長和機組長微機上，以便作為集控人員調整燃燒的依據。

要有高崗位人員（副值以上）每兩小時對爐內燃燒和結焦情況進行檢查，特別是噴燃器處，發現有結焦情況要及時調整和清理，避免結焦加劇。

4 結束語

總之，鍋爐的結焦事故的是可以預防的，同時運行中尚應認真調整好煤量、風量，嚴格控制各運行參數，只要查出原因，對癥下藥，就可以預防以后事故的發生，如此，鍋爐結焦是可以避免的，鍋爐的安全運行就可以得到保證。

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