簡要剖析爐膛結(jié)焦的原因及防止結(jié)焦的措施

何中強(qiáng)

四川廣安發(fā)電有限責(zé)任公司 四川 廣安 638000

前言:爐膛結(jié)焦嚴(yán)重威脅機(jī)組的安全運(yùn)行,本文通過對結(jié)焦原因的分析,聯(lián)系實(shí)際,簡要分析防止結(jié)焦采取的措施

一、本廠簡介

四川廣安電廠三期600 MW 機(jī)組型式:亞臨界、自然循環(huán)、前后墻對沖燃燒方式、一次中間再熱、單爐膛、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、尾部雙煙道、全鋼構(gòu)架的∏型汽包爐。

二、煤源的特點(diǎn)及分類

我國煤的分類法是采用表征煤的煤化程度的主要參數(shù),即干燥無灰基揮發(fā)分V daf作為分類指標(biāo),將煤分為三大類:褐煤、煙煤和無煙煤。V daf≤10%的煤為無煙煤,10%＜V daf≤37%的煤為煙煤,V daf＞37%的煤為褐煤。其中褐煤燃點(diǎn)低,容易著火,發(fā)熱量差；煙煤:含碳量和發(fā)熱量較高,燃燒時(shí)間長,燃燒時(shí)容易結(jié)焦；無煙煤發(fā)熱量高揮發(fā)分含量少,而且揮發(fā)分釋出溫度高,焦炭沒有粘結(jié)性,燃燒時(shí)不容易結(jié)焦。

三、爐膛結(jié)焦的形成

結(jié)焦可產(chǎn)生于水冷壁；也可以產(chǎn)生于爐膛出口處的屏上；還可以堆積于爐底關(guān)斷門落渣口處,鍋爐正常運(yùn)行中爐膛內(nèi)火焰中心溫度高達(dá)1500-1700℃,煤粉通過燃燒器噴出后,經(jīng)燃燒多處于熔化狀態(tài),設(shè)計(jì)合理的爐膛具備冷卻能力使?fàn)t膛出口或水冷壁附近的溫度降到灰熔點(diǎn)以下,燃燒中心的灰粒接近水冷壁或者到達(dá)爐膛出口及爐底關(guān)斷門處已經(jīng)固化,不會(huì)沾附在設(shè)備上,形成焦渣。然而,由于煤粉在燃燒中的鉀、鈉等堿金屬氧化物尚呈氣態(tài),遇到溫度稍低的過熱器、再熱器即凝結(jié)在管壁上,形成白色薄灰層,冷凝在管壁上的堿金屬氧化物與煙氣中的三氧化硫生成硫酸鹽,然后與飛灰中的氧化鐵、氧化鋁等反應(yīng)生成熔點(diǎn)在500-800℃的復(fù)合硫酸鹽,將會(huì)粘結(jié)飛灰,使灰層加厚從而形成焦渣。

四、影響結(jié)焦的原因

1、煤質(zhì)。不同的煤質(zhì)燃燒后將會(huì)產(chǎn)生不同種類的煤灰,煤灰性質(zhì)的不同將直接影響焦渣的形成。美國把煤灰分為煙煤型灰和褐煤型灰,它是按煤灰中的/(+)的比值來區(qū)分的,當(dāng)/(+)＞1的煤灰稱為煙煤型灰,/(+)＜1且(+)＞20%的煤稱為褐煤型灰。不同的煤質(zhì)燃燒后將會(huì)產(chǎn)生不同種類的煤灰,煤灰性質(zhì)的不同將直接影響焦渣的形成。美國把煤灰分為煙煤型灰和褐煤型灰,它是按煤灰中的Fe2O3/(CaO+Mg O)的比值來區(qū)分的,當(dāng)Fe2O3/(CaO+Mg O)＞1 的煤灰稱為煙煤型灰,Fe2O3/(CaO+MgO)＜1且(CaO+MgO)＞20%的煤稱為褐煤型灰。

對于褐煤型灰,其結(jié)渣指數(shù)用Rt表示。

Rt=(STmax+4DTmin)/5 式中:STmax、DTmin分別為在氧化性介質(zhì)和還原性介質(zhì)中測得的較高軟化溫度和較低的變形溫度(℃)。

推薦的判斷指標(biāo)為:Rt＞1343℃為不結(jié)渣煤；Rt=1149-1343℃為中等結(jié)渣煤；Rt＜1149℃為嚴(yán)重結(jié)渣煤。

由于影響結(jié)渣的因素不止煤質(zhì)一個(gè),所以煤種僅作為一個(gè)因素分析參考。

2、爐膛結(jié)構(gòu)。爐膛的設(shè)計(jì)的特點(diǎn),都會(huì)使?fàn)t膛內(nèi)溫度場不均勻,使熱負(fù)荷沿爐膛高度和各側(cè)爐壁的分布不均勻,爐膛最上排燃燒器與大屏底部距離過小,衛(wèi)燃帶敷設(shè)過多,都會(huì)造成爐膛溫度過高,引起爐膛結(jié)焦。

3、爐內(nèi)空氣動(dòng)力工況。旋流燃燒器若氣流旋轉(zhuǎn)過強(qiáng),一次風(fēng)速過高沖擊對面爐墻都容易引起爐膛結(jié)焦,燃燒器口結(jié)焦或者燃燒器燒損變形后,會(huì)改變出口氣流的方向,破壞正常的空氣動(dòng)力結(jié)構(gòu),使燃燒高溫區(qū)結(jié)焦加劇。此外,各層燃燒器配風(fēng),粉管三次風(fēng)的開度大小等均會(huì)影響爐內(nèi)空氣動(dòng)力工況,從而影響結(jié)焦情況。

4、其他運(yùn)行工況。其他如鍋爐負(fù)荷過高,或者高壓加熱器不能正常投入均會(huì)引起燃燒率增大,爐膛出口溫度升高,產(chǎn)生結(jié)焦。爐膛漏風(fēng)增大,一次風(fēng)速過高或者煤粉過粗會(huì)使燃燒滯后,造成爐膛出口處的受熱面結(jié)焦。爐膛上部漏風(fēng)還會(huì)導(dǎo)致燃燒器區(qū)域風(fēng)量不足,出現(xiàn)還原性氣氛,使灰熔點(diǎn)降低從而加劇水冷壁結(jié)焦、落渣口焦渣堵塞的情況。

四、運(yùn)行中防止結(jié)焦的措施

1、加強(qiáng)煤質(zhì)的管理與控制

a、新煤種從采購、堆放等燃料管理環(huán)節(jié)必須進(jìn)行灰熔點(diǎn)等相關(guān)指標(biāo)的化驗(yàn),經(jīng)過試燒才能上倉。

b、嚴(yán)格執(zhí)行煤源的摻配摻燒工作,采用與鍋爐相匹配的煤種,是防止?fàn)t膛結(jié)焦的重要措施。

c、當(dāng)煤種改變時(shí),要進(jìn)行變煤種燃燒調(diào)整試驗(yàn),應(yīng)加強(qiáng)電廠入廠煤、入爐煤的管理及煤質(zhì)分析,發(fā)現(xiàn)易結(jié)焦煤質(zhì)時(shí)應(yīng)及時(shí)通知運(yùn)行人員。

2、加強(qiáng)設(shè)備的安裝、維護(hù)等監(jiān)管工作,確保設(shè)備可靠

a、監(jiān)督好鍋爐燃燒器的安裝、檢修和維護(hù),保留必要的安裝記錄,確保安裝角度正確,避免一次風(fēng)射流偏斜產(chǎn)生貼壁氣流。

b、燃燒器改造后的鍋爐投運(yùn)前應(yīng)進(jìn)行冷態(tài)爐膛空氣動(dòng)力場試驗(yàn),以檢查燃燒器安裝角度是否正確,確定鍋爐爐內(nèi)空氣動(dòng)力場符合設(shè)計(jì)要求。

c、加強(qiáng)氧量計(jì)、一氧化碳測量裝置、風(fēng)量測量裝置及二次風(fēng)門等鍋爐燃燒監(jiān)視調(diào)整重要設(shè)備的管理與維護(hù),形成定期校驗(yàn)制度,以確保其指示準(zhǔn)確,動(dòng)作正確,避免在爐內(nèi)形成整體或局部還原性氣氛,從而加劇爐膛結(jié)焦。

3、強(qiáng)化運(yùn)行人員意識(shí),提高技能

a、加強(qiáng)運(yùn)行培訓(xùn),使運(yùn)行人員了解爐膛結(jié)焦的危害,防止?fàn)t膛結(jié)焦的措施,熟悉燃燒調(diào)整手段,避免鍋爐高負(fù)荷工況下缺氧燃燒。

b、運(yùn)行人員應(yīng)堅(jiān)持每班定期看火,從看火孔監(jiān)視爐膛結(jié)焦情況,一旦發(fā)現(xiàn)結(jié)焦,應(yīng)及時(shí)處理,對爐底關(guān)斷們處察看有無火光透出,防止?fàn)t底等部位嚴(yán)重結(jié)渣,影響鍋爐安全運(yùn)行。

c、對結(jié)焦嚴(yán)重的鍋爐應(yīng)采取降低負(fù)荷,增加氧量,加強(qiáng)吹灰,以改變結(jié)焦情況,期間加強(qiáng)對鍋爐各部受熱面壁溫、汽溫、減溫水量、煙溫監(jiān)視,發(fā)現(xiàn)參數(shù)異常增大,應(yīng)考慮加除焦劑,仍然無效時(shí),立即停爐處理。

d、低氮燃燒器改造后的鍋爐必須嚴(yán)格按試驗(yàn)廠家或調(diào)試要求配風(fēng),爐膛氧量維持在規(guī)定范圍,避免缺氧燃燒

e、根據(jù)鍋爐負(fù)荷及煤種和結(jié)焦情況,優(yōu)化吹灰方式,鍋爐吹灰器系統(tǒng)應(yīng)正常投入運(yùn)行,吹灰壓力在規(guī)定范圍,吹灰前應(yīng)充分疏水暖管,保證吹灰蒸汽的過熱度。