一種防止鍋爐結焦、掉焦新方法的研究應用

饒紅建

(華電新鄉發電有限公司，河南 新鄉 453635)

一種防止鍋爐結焦、掉焦新方法的研究應用

饒紅建

(華電新鄉發電有限公司，河南 新鄉 453635)

華電新鄉發電有限公司采用2臺超臨界壓力變壓直流鍋爐，運行過程中存在結焦、掉焦較為嚴重的問題。為防止鍋爐結焦、掉焦，針對幾種突出問題進行了研究，提出了在鍋爐兩側墻增加防焦風和分割風的新方法，應用后效果較好。

鍋爐結焦；防焦風；分割風；新方法；研究應用

1 設備概況

華電新鄉發電有限公司(以下簡稱新鄉發電公司)2臺DG2102/25.4-II1型超臨界壓力變壓運行直流鍋爐，為東方鍋爐集團股份有限公司生產的單爐膛、一次中間再熱、尾部雙煙道采用擋板調節再熱汽溫、平衡通風、露天布置、固態排渣、全鋼構架、全懸吊結構、Π型布置燃煤鍋爐。燃燒設備前后墻布置，采用對沖燃燒、旋流式燃燒器系統。鍋爐設計的爐膛截面熱負荷及燃燒器區域面積熱負荷偏高，屬于易結焦性鍋爐。

2 結焦情況簡述

新鄉發電公司2臺機組自投運以來，鍋爐頻繁結焦、掉焦的問題較為突出，是鍋爐安全、穩定運行的較大隱患。鍋爐結焦區域主要位于鍋爐兩側墻中層燃燒器至燃盡風標高區域、側墻與前后墻的夾角處、B/C層燃燒器周圍區域。之前雖然采取了很多防范結焦的措施，如加強摻配摻燒、擾動除焦、停磨吹掃等，但未能有效解決兩側墻水冷壁、兩側墻與前后墻夾角處水冷壁、B/C層燃燒器周圍區域大焦塊集中掉落的問題，使鍋爐安全、穩定運行仍存在較大隱患。

3 原因分析及對策

新鄉發電公司針對鍋爐兩側墻水冷壁、兩側墻與前后墻夾角處水冷壁、B/C層燃燒器周圍區域大焦塊集中掉落而影響鍋爐安全、穩定運行的問題，分別進行原因分析，并采取了相應的改進措施，主要改進情況如下。

3.1B/C層燃燒器區域焦塊集中掉落

3.1.1 原因分析

鍋爐專業人員對歷次機組檢修時檢查的燃燒器燒損和燃燒器噴口周圍結焦的照片進行認真對比分析，最終得出B/C層燃燒器周圍區域結焦的主要原因如下。

(1)原燃燒器外二次風噴口角度為30°，噴口擴展角度設計偏大，容易造成煤粉氣流飛邊貼壁。同時，因燃燒器外二次風噴口擴展角偏大，二次風與一次風混合較早，煤粉燃燒較早，燃燒器區域燃燒強度高，容易造成噴口結焦[1]。

(2)燃燒器外二次風導流筒與水冷壁圈管之間有較大的縫隙，該縫隙處一直有旋流二次風通過，該旋流二次風會卷吸周圍的煙氣，使煙氣中熔融狀態的灰粒黏結在燃燒器周圍的水冷壁上，造成燃燒器周圍水冷壁結焦。

3.1.2 解決方案

(1)將B/C層外二次風噴嘴的擴展角由30°減小到25°，改善燃燒器附近流動情況，減輕氣流擴散造成的高溫煙氣飛邊貼壁的情況。同時，因角度變小，推遲了二次風與一次風之間的接觸混合，使得著火延遲，減少燃燒器區域的燃燒強度，進而減輕燃燒器噴口處的結焦狀況[2]。另外，在設計時，外二次風噴嘴留有膨脹縫和加強筋，以吸收和制約熱變形，減輕由于噴口變形而造成的氣流紊亂、結焦。

(2)將B/C層燃燒器外二次風環形鋼板取消，將外二次風斜鋼板與水冷壁圈管之間的縫隙用耐火材料進行封堵。同時，為減輕結焦情況，在圓周方向上，耐火澆注料留有6個均布的60 mm寬的縫隙，將結焦分割成小塊。如此可避免原二次風導流筒與水冷壁圈管縫隙中的旋流二次風卷吸周圍煙氣而造成此處結焦[3-4]。改進后的外二次風噴口和澆注料布置如圖1、圖2所示。

3.2爐膛側墻與前后墻夾角處焦塊集中掉落

3.2.1 原因分析

結合新鄉發電公司目前鍋爐的爐型結構和每次機組檢修時檢查情況來看，鍋爐爐膛四角處存在煙氣渦流區，會造成鍋爐四角處出現局部結焦情況。這部分結焦會同時黏附在兩側墻和前、后墻夾角區域水冷壁壁面上，主要位置在上層燃燒器至燃盡風標高前后墻和側墻夾角區域。因在此區域無任何相應的除焦措施，此區域結焦后，焦塊不容易脫落，直到焦塊累積得較大，焦塊自重無法承受時，方可自行掉落，大焦塊的集中掉落對于鍋爐爐膛負壓和燃燒器火檢影響較大，嚴重時會引起鍋爐滅火。

圖1 外二次風噴口及澆注料

圖2 澆筑料布置

3.2.2 解決方案

在鍋爐上層燃燒器至燃盡風標高區域爐膛角部送入防焦風，減少渦流區域中灰粒子與水冷壁接觸的機會，也可以防止出現兩側墻和前、后墻兩面水冷壁相接觸的焦塊。由于前后墻有大風箱，且風箱邊緣距離水冷壁角部有一段距離，在前后墻施工難度較大，因此，最終確定在兩側墻靠近角部的水冷壁鰭片上開孔，以減輕鍋爐結焦，防止前后墻結焦與側墻結焦接觸而形成大塊結焦。鍋爐兩側墻水冷壁角部開孔示意圖如圖3所示。

圖3 側墻角部水冷壁鰭片開孔

3.3兩側墻水冷壁焦塊集中掉落

3.3.1 原因分析

新鄉發電公司鍋爐上層燃燒器至燃盡風燃燒器標高兩側墻區域水冷壁壁面容易結焦的原因。

(1)鍋爐本身設計的截面熱負荷偏高，在機組負荷較高時，燃燒器區域溫度過高，超過燃煤灰熔點時，容易造成鍋爐結焦[5]。

(2)布置在前后墻水冷壁上的燃盡風對上升煙氣流有阻擋作用，迫使部分煙氣向側墻方向流動，在燃燒器與燃盡風之間的側墻水冷壁上形成較嚴重的結焦。

(3)在兩側墻燃燒器標高區域，未設置相應的爐膛吹灰器，無法借助外部吹灰手段進行爐膛吹灰工作。

3.3.2 解決方案

(1)用分割風把鍋爐兩側墻容易結焦區域(上層燃燒器至燃盡風標高)分割成數小塊，以控制在此區域產生結焦的焦塊體積，防止在爐膛內部溫度場發生變化時，大焦塊集中掉落而引起爐膛負壓大幅度波動、火檢閃爍，甚至造成鍋爐滅火的事件發生。可利用現有的鍋爐兩側墻貼壁風箱內部的貼壁風作為分割風風源，在上層燃燒器和燃盡風噴口之間(標高30.9～36.2 m)，距離前后墻各4 m的兩側墻水冷壁區域的管間鰭片上開100 mm×6 mm(長×寬)的孔，每側墻960個開孔，共計開孔1 920個，使其形成約600 mm×1 000 mm(長×寬)的平行四邊形分割風，將鍋爐水冷壁壁面結焦分割成可控的若干小塊，防止結焦連成大塊，減輕結焦脫落對于鍋爐安全運行的影響。

(2)考慮在鍋爐兩側墻上層燃燒器至燃盡風區域增加爐膛短吹灰器。根據現場排查的情況，在鍋爐兩側墻燃盡風標高區域各存在2個觀火孔，可利用現有的觀火孔作為爐膛短吹灰器穿入孔，減小了水冷壁割管的工作量及安全隱患。最終決定在鍋爐兩側墻燃盡風觀孔處增加4只爐膛短吹灰器(左右墻各2只)，吹灰汽源引自原爐膛短吹蒸汽管道，疏水還回至原爐膛蒸汽吹灰器疏水管道。為防止此區域吹灰器長期投入對于有高溫腐蝕傾向區域的水冷壁管造成吹損，在機組負荷過高或者鍋爐有結焦傾向時才投入此吹灰器，其余情況下此吹灰器不投入運行，由此解決了無法借助外部吹灰手段的問題。鍋爐兩側墻新加的防焦分割風示意圖如圖4所示。

圖4 鍋爐兩側墻增加分割風示意(局部)

4 結束語

2015年7—10月，研究制定了切實可行的改進措施，首次提出了在爐膛內部送入防焦風和分割風的新思路，即在鍋爐水冷壁鰭片上切割出分割縫，送入熱二次風，以減少渦流區域中灰粒子與水冷壁接觸的機會，同時分割水冷壁壁面上的焦塊，防止大焦塊的生成。該成果的實施，解決了鍋爐兩側墻水冷壁區域、爐膛前后墻與側墻夾角處、B/C層燃燒器區域大焦塊集中掉落的問題，減少了鍋爐爐膛內部大焦塊集中掉落而引起的爐膛負壓大幅度波動、火檢閃爍，甚至鍋爐滅火的隱患，鍋爐運行的安全性、穩定性大幅度提高。

[1]榮鑾恩,袁鎮福,劉志敏,等.電站鍋爐原理[M].北京:中國電力出版社,1997.

[2]章德龍.鍋爐設備及其系統[M].北京:中國電力出版社,2006.

[3]徐通模,金安定,溫龍.鍋爐燃燒設備[M].西安:西安交通大學出版社,1990.

[4]張永濤.鍋爐設備及其系統[M].北京:中國電力出版社,1998.

[5]李恩辰,徐合曼.鍋爐設備及運行[M].北京:水利電力出版社,1991.

(本文責編：白銀雷)

2016-07-03；

:2017-06-05

TK 229

：B

：1674-1951(2017)06-0041-03

饒紅建(1984—)，男，河北唐山人，助理工程師，從事火力發電廠鍋爐技術管理方面的工作(E-mail:raohongjian2008@163.com)。