660MW超臨界鍋爐結(jié)焦的原因分析及預(yù)防措施

摘 要：針對華電新鄉(xiāng)發(fā)電有限公司2臺鍋爐出現(xiàn)的結(jié)焦情況，開展從運行調(diào)整、摻配煤種、擾動除焦等方面進(jìn)行研究分析，以及針對不同情況的結(jié)焦問題采取不同應(yīng)對處理措施，以期達(dá)到預(yù)防和緩解鍋爐結(jié)焦掉焦對機(jī)組安全穩(wěn)定運行的影響。

關(guān)鍵詞：鍋爐;結(jié)焦;運行調(diào)整; 擾動除焦

引言：

鍋爐結(jié)焦是火力發(fā)電廠運行中比較常見的問題，結(jié)焦對鍋爐運行的安全性和經(jīng)濟(jì)性帶來不利影響，結(jié)焦嚴(yán)重時會發(fā)生鍋爐掉大焦滅火事故。隨著單機(jī)組容量的不斷擴(kuò)大，鍋爐掉焦滅火對電網(wǎng)安全的威脅也越來越大，因此研究預(yù)防鍋爐結(jié)焦掉焦對電廠的安全經(jīng)濟(jì)運行意義重大，根據(jù)不同結(jié)焦情況及時采取有效應(yīng)對措施可極大緩解鍋爐結(jié)焦情況。

一、設(shè)備概述

華電新鄉(xiāng)發(fā)電有限公司（以下簡稱新鄉(xiāng)公司）為DG2102/25.4-II1型鍋爐，660MW超臨界變壓運行直流鍋爐，單爐膛、一次中間再熱、平衡通風(fēng)、選擇性催化還原煙氣脫硝（SCR）工藝、固態(tài)排渣、Π型布置燃煤鍋爐。制粉系統(tǒng)共配有6臺BBD3854型雙進(jìn)雙出筒式、單電機(jī)驅(qū)動鋼球磨煤機(jī)，采用正壓直吹式，燃燒器共24個，共分三層前后墻對沖布置。設(shè)計燃用長治三元礦和鶴壁十礦的混煤。

二、鍋爐結(jié)焦的機(jī)理分析

煤粉燃燒過程中會產(chǎn)生大量飛灰顆粒，灰熔點有如下特征溫度：變形溫度（DT）1370℃，軟化溫度（ST）1420℃、流動溫度（FT）1500℃。熔融態(tài)的飛灰顆粒由于爐膛內(nèi)空氣動力場的作用極易附著粘貼在各個受熱面上形成焦子，焦子的不斷聚集成長為大焦塊。

三、鍋爐結(jié)焦原因分析

根據(jù)新鄉(xiāng)公司2臺機(jī)組實際運行期間鍋爐爐渣形態(tài)、掉焦位置、鍋爐運行參數(shù)等綜合判斷爐膛結(jié)焦位置，分析結(jié)焦原因如下：

1、鍋爐實際摻配摻燒煤種與設(shè)計煤種煤質(zhì)偏差大。低灰熔點的煤質(zhì)燃燒后極易軟化造成受熱面結(jié)焦。

2、鍋爐設(shè)計原因，爐膛截面熱負(fù)荷高達(dá)5.48MW/㎡，在高負(fù)荷或者鍋爐結(jié)焦情況下爐內(nèi)溫度偏高，達(dá)到飛灰的熔融溫度。

3、過量空氣系數(shù)偏低，導(dǎo)致煤粉不完全燃燒，產(chǎn)生還原性氣氛，造成鍋爐結(jié)焦加劇。

4、燃燒調(diào)整不當(dāng)，發(fā)生火焰偏斜飛邊燃燒，沖刷水冷壁，造成水冷壁結(jié)焦。

5、煤粉細(xì)度不合理，當(dāng)煤粉細(xì)度變粗后，煤粉完全燃燒時間變長，未燃盡煤粉積聚在受熱面上，造成結(jié)焦。

四、鍋爐結(jié)焦的預(yù)防措施

針對鍋爐不同結(jié)焦情況和結(jié)焦位置，不斷試驗、調(diào)整并總結(jié)出預(yù)防鍋爐結(jié)焦措施如下：

1、運行燃燒調(diào)整。根據(jù)機(jī)組負(fù)荷、鍋爐燃燒情況及入爐煤特性，嚴(yán)格控制磨煤機(jī)出力，使每臺磨在合理出力范圍，控制各燃燒器粉管的一次風(fēng)速在22m/s-25m/s范圍內(nèi)，防止一次風(fēng)氣流沖刷對側(cè)水冷壁，保證爐膛熱負(fù)荷均勻;控制運行磨煤機(jī)風(fēng)粉比在1.1～1.4范圍內(nèi)，二次風(fēng)箱的壓力維持在0.2～0.4kPa范圍內(nèi)，三次風(fēng)門開度在50%～80%之間，保證過量空氣系數(shù)，防止燃燒器出現(xiàn)飛邊燃燒現(xiàn)象;負(fù)荷允許時，盡量運行中下層磨煤機(jī)，降低火焰中心，增加煤粉在爐膛停留時間，減少屏式過熱器和高溫過熱器結(jié)焦;燃燒調(diào)整時盡量將前、后墻同層兩臺磨煤機(jī)出力和相應(yīng)層二次風(fēng)調(diào)整均衡，防止鍋爐燃燒發(fā)生偏斜造成鍋爐結(jié)焦。

2、摻配摻燒措施。底層磨煤機(jī)入爐煤熱值不低于4850千卡/千克，干燥無灰基揮發(fā)份不低于15%。中層磨煤機(jī)入爐煤熱值不低于4200千卡/千克，干燥無灰基揮發(fā)份不低于12%。上層磨煤機(jī)在機(jī)組高負(fù)荷時間段不摻配灰熔點低于1400℃（ST）的煤種，入爐煤熱值不低于4500千卡/千克，干燥無灰基揮發(fā)份不低于11%。機(jī)組剛啟動后和高負(fù)荷時段，及時改變摻配摻燒計劃，不摻配灰熔點低于1500℃的煤種。

3、加強(qiáng)吹灰管理。運行人員按規(guī)定進(jìn)行爐膛吹灰，保證受熱面清潔，加強(qiáng)對各吹灰參數(shù)的調(diào)整和監(jiān)視，提升吹灰效果。

4、保證煤粉細(xì)度。磨煤機(jī)運行中或清理分離器后檢查分離器折向擋板開度在30%位置，根據(jù)磨煤機(jī)電流及時補(bǔ)加鋼球，保證在最佳煤粉細(xì)度。

5、人工擾動除焦。加強(qiáng)對過熱度、水冷壁管壁溫度、再熱器煙氣調(diào)節(jié)擋板開度等運行參數(shù)與負(fù)荷對應(yīng)關(guān)系的監(jiān)視分析，同時綜合焦渣形狀判斷鍋爐有結(jié)焦現(xiàn)象時應(yīng)及時采取擾動除焦措施，防止進(jìn)入因結(jié)焦導(dǎo)致爐膛溫度升高，又加劇鍋爐結(jié)焦的惡性循環(huán)。新鄉(xiāng)公司經(jīng)過不斷探索試驗，總結(jié)出一套人工擾動除焦方法：一是利用降負(fù)荷機(jī)會，快速停運一臺中層或上層磨煤機(jī)，依次吹掃停運磨煤機(jī)粉管，完畢后切回正常運行方式;二是改變?nèi)急M風(fēng)和上層停運燃燒器二次風(fēng)門開度的擾動方式。將二次風(fēng)箱母管壓力增加至1.3kPa，將上層停運磨煤機(jī)對應(yīng)的二次風(fēng)箱開至50%，10分鐘后恢復(fù)正常方式;再將單個燃燼風(fēng)門開至80%后全關(guān)，再開至原開度。依次進(jìn)行鍋爐前后墻燃盡風(fēng)門開關(guān)擾動。三是關(guān)閉運行磨煤機(jī)的出粉管加強(qiáng)鍋爐燃燒擾動方式。在鍋爐燃燒穩(wěn)定的情況下，將中、上層單臺磨煤機(jī)單個煤粉關(guān)斷門關(guān)閉，維持5分鐘以上后打開該單個煤粉關(guān)斷門。四是深度調(diào)峰至280MW方式擾焦，投入下層2～4支點火油槍，逐步降低一臺中層磨煤機(jī)出力直至停運，機(jī)組負(fù)荷逐步降至280MW，依次吹掃停運磨煤機(jī)粉管，同時調(diào)整給水流量，使汽水分離器出口過熱度在5～25℃左右變化，加強(qiáng)水冷壁壁溫擾動，促使鍋爐結(jié)焦分批掉落。采用人工除焦方法，不同類型的爐膛結(jié)焦掉焦明顯（如圖1）。

五、結(jié)語

通過對鍋爐結(jié)焦機(jī)理和實際運行期間結(jié)焦情況的深入研究分析，正確的燃燒調(diào)整，合理的爐膛配風(fēng)，精準(zhǔn)精細(xì)的摻配摻燒，及時進(jìn)行人工擾動除焦，可極大預(yù)防和緩解鍋爐結(jié)焦掉焦問題。新鄉(xiāng)公司根據(jù)鍋爐結(jié)焦情況，及時進(jìn)行原因分析，不斷優(yōu)化運行調(diào)整措施，確保鍋爐燃燒安全，極大降低鍋爐掉焦滅火次數(shù)，從而保證機(jī)組長周期的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運行。

參考文獻(xiàn)：

[1]董文強(qiáng)，超臨界鍋爐結(jié)焦原因分析及預(yù)防措施。

[2]張新才，董海思淺析電廠鍋爐結(jié)焦原因及防治措施。

作者簡介：

王建峰（1990 -），男，河南滑縣人，本科，助理工程師，從事電廠集控運行工作.