淺析大型電站鍋爐設(shè)計與運(yùn)行中防止?fàn)t內(nèi)結(jié)渣的措施

摘 要：在電站運(yùn)行中，鍋爐具有非常重要的作用，為電站的運(yùn)行提供了動力。現(xiàn)階段的大多數(shù)鍋爐都是燃煤型鍋爐，由此就會產(chǎn)生爐膛結(jié)渣的現(xiàn)象，對于鍋爐的運(yùn)行非常不利。所以文章在綜合了大量的案例之后，對于大型電站鍋爐在設(shè)計與運(yùn)行中防止?fàn)t內(nèi)結(jié)渣現(xiàn)象的措施做出了闡述，對于電站鍋爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行創(chuàng)造了有利的條件。

關(guān)鍵詞：大型鍋爐；爐內(nèi)結(jié)渣；設(shè)計與運(yùn)行

1 爐內(nèi)結(jié)渣機(jī)理

眾所周知，其本質(zhì)可以概括地表述為：當(dāng)溫度高于灰熔點(diǎn)的煙氣沖刷受熱面時，煙氣中熔融的灰渣粘附到受熱面上，造成結(jié)渣。這里關(guān)鍵的因素有3點(diǎn)：一是燃料的灰熔點(diǎn)；二是氣流的溫度高于灰熔點(diǎn)時，氣流中的灰渣才呈熔融狀態(tài)；三是這樣的氣流只有沖刷受熱面時，才會造成結(jié)渣。

2 爐膛設(shè)計中防止結(jié)渣的措施

2.1 鍋爐設(shè)計的前提

2.1.1 根據(jù)實(shí)際用煤情況提供設(shè)計煤種資料

在對鍋爐進(jìn)行設(shè)計階段，要根據(jù)投入運(yùn)行后使用的煤種來設(shè)計，使用的煤種不同，對于鍋爐的設(shè)計方案也不相同。所以說在設(shè)計鍋爐之前，要對煤種的性能進(jìn)行研究，提供完整詳細(xì)的資料作為參考，為鍋爐的穩(wěn)定運(yùn)行創(chuàng)造條件。

2.1.2 根據(jù)燃料性質(zhì)選擇燃燒方式

爐內(nèi)結(jié)渣有時并不是因?yàn)殄仩t的設(shè)計或者是運(yùn)行方面有問題，而是因?yàn)槿紵姆绞讲划?dāng)造成的。有些煤會因?yàn)槿紵绞降牟煌a(chǎn)生不同的效果，比如說將灰分高、灰熔點(diǎn)低的煤用在固態(tài)排渣的煤粉爐中，那么就會很容易產(chǎn)生結(jié)渣，但是將其用在液態(tài)排渣煤粉爐中，卻非常的合適。所以說燃燒方式的不同，直接導(dǎo)致爐內(nèi)結(jié)渣。為了防止這類現(xiàn)象，要根據(jù)不同的燃燒方式，選擇適宜的煤種，防止?fàn)t內(nèi)結(jié)渣。

2.2 正確設(shè)計爐膛結(jié)構(gòu)，合理布置輻射受熱面

過去爐膛設(shè)計最重要的結(jié)構(gòu)設(shè)計指標(biāo)是爐膛容積熱強(qiáng)度和爐膛斷面熱強(qiáng)度，整個爐膛設(shè)計合理的判斷指標(biāo)是爐膛出口煙溫應(yīng)低于燃料的灰熔點(diǎn)。然而對300MW及以上鍋爐爐膛設(shè)計的研究表明，大型鍋爐爐膛結(jié)構(gòu)設(shè)計的指標(biāo)遠(yuǎn)不止這幾項。除爐膛容積熱強(qiáng)度、爐膛斷面熱強(qiáng)度外，還有燃燒器區(qū)域的熱強(qiáng)度、爐膛輻射受熱面熱強(qiáng)度、最上層燃燒器中心距分隔屏式過熱器底部的高度以及最下層燃燒器中心距冷灰斗上沿的高度等一系列指標(biāo)。加設(shè)這些指標(biāo)的目的是不僅要滿足爐膛燃燒和傳熱的要求，還要保證爐膛運(yùn)行安全可靠。

2.3 燃燒器的設(shè)計

2.3.1 燃燒器功率的選擇和布置

大容量鍋爐的特點(diǎn)是燃燒器數(shù)量多，必須多排布置。近年來，特別受到NOX排放量的限制，趨向于采用單支熱功率較小的燃燒器，因此需用燃燒器區(qū)域壁面熱強(qiáng)度反映燃燒器區(qū)域火焰集中的情況。燃燒器區(qū)域壁面熱強(qiáng)度隨鍋爐容量變化不大，數(shù)值大約在1.4～2.0MW/m2之間。對燃用灰熔點(diǎn)低的煤，為防止運(yùn)行結(jié)渣可將高度方向的距離拉開，使燃燒器區(qū)域的溫度水平降低。例如盤山電廠的500MW鍋爐，設(shè)計燃燒器區(qū)域壁面熱強(qiáng)度取值只有0.9MW/m2，保證了運(yùn)行多年而不結(jié)渣。

2.3.2 在受熱面附近人為制造氧化氣氛以減輕灰熔點(diǎn)降低傾向

采用直流燃燒器可在其上下端增設(shè)防焦風(fēng)室。直流燃燒器還可采用低NOX同心燃燒系統(tǒng)（LNCFS）。偏置的二次風(fēng)角度可推遲風(fēng)粉混合時間，抑制NOX生成，同時可使煤粉氣流位于爐膛中心，水冷壁附近為氧化性氣氛，其效果可避免火焰沖墻，提高灰熔點(diǎn)。

3 運(yùn)行中防止結(jié)渣的措施

3.1 加強(qiáng)燃料管理

因?yàn)殄仩t在設(shè)計期間是根據(jù)煤種的特性來設(shè)計的，所以在鍋爐運(yùn)行期間應(yīng)該嚴(yán)格按照設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)使用煤種。電站在供應(yīng)煤種時，應(yīng)該保證煤種與鍋爐設(shè)計的煤種在特性上相近，這樣才能夠有效的防止?fàn)t內(nèi)結(jié)渣。對于特性與設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)重不符的，電站有權(quán)利拒絕接收和使用。

在燃煤進(jìn)入到電站以后，要根據(jù)煤的性質(zhì)不同而分類堆放，嚴(yán)禁混雜影響到煤的燃燒效率。如果在電站有條件的情況下，可以在其中摻雜一些不易結(jié)渣的煤種。對于入爐煤的灰熔點(diǎn)等特性，每天都要對其進(jìn)行分析，然后運(yùn)行人員根據(jù)參數(shù)對鍋爐進(jìn)行燃燒模式的調(diào)整。

3.2 建立合理的燃燒工況，制定相應(yīng)的運(yùn)行規(guī)程

燃燒調(diào)整試驗(yàn)的目的是使鍋爐在最佳工況下運(yùn)行，其內(nèi)容應(yīng)包括：

a.制定鍋爐在不同負(fù)荷下最佳工況運(yùn)行的操作卡。確定不同負(fù)荷下燃燒器及磨煤機(jī)的投運(yùn)方式，防止燃燒器區(qū)域熱負(fù)荷過于集中；確定鍋爐不投油穩(wěn)燃的最低負(fù)荷，盡量避免在高負(fù)荷時油煤混燒，造成燃燒器區(qū)域局部缺氧和熱負(fù)荷過高。

b.確定煤粉經(jīng)濟(jì)細(xì)度；保證各支燃燒器熱功率盡量相等，且煤粉濃度盡量均勻。

c.確定擺動式燃燒器允許擺動的范圍，避免火焰中心過分上移造成屏區(qū)結(jié)渣，或火焰中心下移導(dǎo)致爐膛底部熱負(fù)荷升高和火焰直接沖刷冷灰斗。

d.確定不同負(fù)荷下的最佳過剩空氣系數(shù)，調(diào)整一、二次風(fēng)率、風(fēng)速和風(fēng)煤配比，以及燃料風(fēng)、輔助風(fēng)的配比等，使煤粉燃燒良好而不在爐壁附近產(chǎn)生還原性氣氛。避免火焰偏斜直接沖刷爐壁等等。

3.3 加強(qiáng)檢查與分析，建立正常的運(yùn)行檢查與分析制度

對于鍋爐的運(yùn)行狀況要建立檢查制度，值班人員在每個在班日都要對鍋爐內(nèi)的結(jié)渣現(xiàn)象進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)情況嚴(yán)重，要及時的匯報、處理。

對于鍋爐的運(yùn)行狀況，專業(yè)技術(shù)人員要對運(yùn)行工況進(jìn)行分析，尤其是對于容易結(jié)渣的重點(diǎn)部位要加強(qiáng)防范。在觀察的過程中，如果發(fā)現(xiàn)有異常狀況，可以通過對水溫的調(diào)節(jié)或者是降低負(fù)荷等方式來應(yīng)對。因?yàn)橐归g是鍋爐運(yùn)行的低谷，所以可以通過這段時間來對鍋爐的運(yùn)行負(fù)荷進(jìn)行調(diào)整。但是要注意調(diào)整幅度不要太大，以防大塊的爐渣掉落砸傷零件。

3.4 加強(qiáng)運(yùn)行和維修管理

對鍋爐受熱面進(jìn)行吹灰是防止?fàn)t內(nèi)結(jié)渣的有效措施，所以要保證吹灰器的正常運(yùn)行，對于吹灰器要做好日常的維護(hù)工作。在對吹灰器進(jìn)行檢查的過程中，如果發(fā)現(xiàn)泄漏或者是卡澀現(xiàn)象，應(yīng)該及時的維修。對吹灰器應(yīng)該制定詳細(xì)的檢修計劃，保證其能夠正常的運(yùn)行。對于出灰情況要加強(qiáng)監(jiān)控管理，在監(jiān)視中，對于灰坑以及渣斗內(nèi)堆渣都要進(jìn)行仔細(xì)的觀察，發(fā)現(xiàn)問題，及時處理。

4 結(jié)束語

4.1 設(shè)計方案對于鍋爐的選型與設(shè)計具有非常重要的作用，設(shè)計方案的好壞關(guān)系到機(jī)組投入運(yùn)行以后，是否能夠正常的運(yùn)轉(zhuǎn)，在運(yùn)行的過程中，是否可以提高可靠性，所以電站要對設(shè)計指標(biāo)有詳細(xì)的了解。

4.2 調(diào)試和驗(yàn)收是在設(shè)備正式投入運(yùn)用之前進(jìn)行的重要步驟，是保證設(shè)備能夠正常運(yùn)行的基礎(chǔ)，所以要加強(qiáng)監(jiān)督的力度。

4.3 在正式運(yùn)行之前，要制定出完整的運(yùn)行規(guī)程，根據(jù)鍋爐的設(shè)計情況制定合理的燃燒工況，然后在運(yùn)行時要嚴(yán)格按照規(guī)范執(zhí)行。

4.4 在運(yùn)行期間，要加強(qiáng)對設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)管理，將各項措施都落實(shí)到位，保證鍋爐的正常運(yùn)行。

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