440t/h燃煤鍋爐爐膛結焦問題分析與處理

吳成珊　樊欣　徐應輝

摘 要：2014年5月，華電十里泉電廠大修后出現了比較嚴重的爐膛結焦以及再熱器管壁超溫等問題。為了鍋爐機組的安全運行，工程技術人員經過對鍋爐結焦的原因進行深入分析并進行了燃燒器優化改造，一舉解決了爐膛結焦等問題。該文章通過對這次燃燒器優化改造的前后過程進行了論述，希望對其他工程技術人員帶來經驗和啟發。

關鍵詞：爐膛結焦；管壁超溫；燃燒器改造

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.06.074

1 前言

爐膛結渣是鍋爐運行中比較常見的問題，情況較嚴重的爐膛結焦對鍋爐運行的安全性和經濟性會產生不良的影響。爐膛結焦會導致爐膛出口煙溫、過熱蒸汽溫度及排煙溫度升高，嚴重時會引起過熱器及再熱器管壁過熱、超溫，損害受熱面的安全；同時，由于爐膛內結焦分布的不均勻，會導致爐膛出口煙溫偏差增加，過熱蒸汽的熱偏差增大等問題；爐膛上部結焦焦塊的掉落，還會影響燃燒的穩定性，嚴重時甚至可能造成水冷壁砸穿、爐膛滅火等安全事故。

十里泉電廠440t/h鍋爐在2014年4月至5月的鍋爐檢修后出現了明顯的爐膛結焦現象，該現象對鍋爐的安全經濟運行帶來了十分不利的影響。

2 十里泉電廠爐膛結焦的主要現象和特點

鍋爐爐膛發生結焦現象后，運行人員通過運行調整嘗試緩解爐膛結焦。但并沒有明顯的好轉，在這個調整的過程中，經過爐膛各層看火孔的觀察總結，十里泉發電廠爐膛結焦的主要特點如下：

a、燃燒器區域的結焦位置：下部（甲、乙煤粉燃燒器附近）明顯較上部燃燒器附近更嚴重，且下部燃燒器溫度高于上部，結焦性狀是軟化焦，內部呈半融熔態；

b、燃燒器噴嘴背火側結焦明顯比向火側更嚴重；

c、在爐膛#2、#3號角的下部煤粉噴嘴（甲、乙煤粉燃燒器附近）射流有較明顯著火提前現象，并有火焰卷吸回流擴散沖刷水冷壁狀況，#2、#3號角燃燒器附近明顯溫度較高，焦多且呈軟化狀態；

d、燃燒器下部水冷壁有明顯結焦狀況，且背火側明顯多于向火側，主燃燒器上部至燃盡風噴嘴之間的還原區后墻水冷壁也有成片的結焦現象，前墻結焦情況相對輕微，還原區結焦無軟化現象，呈較疏松的性狀；

e、上層燃燒器（丙丁層燃燒器）附近也有結焦現象，但溫度明顯低于下層燃燒器，且結焦性狀主要為疏松的灰質，使用打焦棍輕碰即松散掉落。

3 結焦原因分析

爐膛結焦的過程和原因與鍋爐燃用的煤質情況、燃燒設備本身的特點及安裝情況、運行方式等多種復雜因素有關，單就十里泉電廠的情況來看，爐膛結焦的主要因素從以下幾點進行分析：

a、煤質：檢修前后的煤質并無明顯改變，爐膛結焦與煤質有一定的關系。但主要原因并不是由于煤質變化引起的；

b、一次風速偏低：從結焦現象上看底層燃燒器附近結焦較嚴重，經過分析底層燃燒器噴口面積偏大從而導致燃燒器出口一次風風速偏低、著火提前，是引起底部燃燒器附近結焦嚴重的重要原因；

c、局部熱負荷高：燃燒器穩燃及強化著火措施導致的著火提前，燃燒器附近的局部熱負荷高，是引起燃燒器附近結焦的重要原因；

d、燃燒實際切圓偏大：水平濃淡分離的煤粉燃燒器的濃側反切角度選擇偏大，引起燃燒實際切圓偏大，未燃盡煤粉容易貼壁，也是引起爐膛結焦的重要原因；

e、燃燒過程中空氣量不足：低氧量運行使煤粉不易完全燃燒，產生大量一氧化碳，較高含量的CO會使灰熔點降低，這也是造成爐膛結焦的原因之一；

f、火焰偏斜：2、3號角結焦情況更嚴重，這是由于燃料和空氣分布不均導致的火焰偏斜引起的，火焰偏斜使火焰中心移向某一側水冷壁或某個角部，從而引起局部的溫度上升，加劇局部結焦現象。

4 解決爐膛結焦問題的優化改造措施

為了改善爐膛結焦情況，保證鍋爐的安全運行。經分析研究后，制定如下優化改造措施，以解決爐膛結焦問題。

a、底層燃燒器：為保證燃燒器噴口風速達到28m/s，將噴口面積重新校核改造，同時改進該層周界風，使其不影響一次風射流；

b、燃燒器噴口改造：切除穩燃齒結構，并校核噴口面積，保證一次風速；濃側一次風反切角度由12°減小為5°；

c、燃燒器切圓改造：燃燒器安裝切圓改為#1，#3角600mm，#2，#4角400mm；

d、二次風均勻間距布置，并將貼壁二次風切除；

e、改造為墻式切圓的燃盡風噴嘴，優化低氮燃燒系統；

f、運行時避免火焰偏斜現象，運行人員應及時調整。

5 優化改造后的效果

十里泉發電廠440t/h鍋爐經過優化改造后，已經徹底解決了爐膛結焦的情況。同時也解決了由于爐膛結焦引起的再熱器超溫等其他問題。目前鍋爐運行情況良好，沒有再出現爐膛結焦現象，優化改造后的低氮燃燒器及墻式切圓燃盡風風系統也運轉良好，鍋爐爐膛出口的NOX排放達標，保障了鍋爐機組的安全經濟運行。

6 結語

十里泉發電廠的爐膛結焦問題隨著燃燒器優化改造的實施而得到了很好的解決，但仍有一些電廠的爐膛結焦問題長期困擾這電廠的技術人員。隨著我國科技的飛速發展，鍋爐燃燒技術方面的研究也越來越透徹，對爐膛結焦的機理也更加的清楚，這非常有利于鍋爐燃燒技術的發展，對以后的技術改進也多了很多手段，但鍋爐燃燒的控制是一個系統性的復雜過程，今后仍需要更加細致的鉆研。

參考文獻 ：

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