600MW機(jī)組鍋爐結(jié)焦原因分析及預(yù)防

時間：2019-06-24作者：河北國源電氣股份有限公司瀏覽：125

　　【摘 要】灰渣在高溫下熔化后結(jié)焦粘結(jié)在鍋爐受熱面上會影響機(jī)組正常燃燒工況，降低鍋爐出力，破壞正常水循環(huán)，嚴(yán)重時會造成爆管事故，影響機(jī)組效率和安全。
　　【關(guān)鍵詞】結(jié)焦；燃燒；效率
　　1.前言
　　隨著我國電力工業(yè)的快速發(fā)展，大容量高參數(shù)的大型火力發(fā)電機(jī)組得到了很快的發(fā)展。但在火電廠鍋爐運(yùn)行中鍋爐結(jié)焦問題嚴(yán)重影響機(jī)組效率及安全性。鍋爐結(jié)焦是指灰渣在高溫下熔化后粘結(jié)在爐墻、受熱面上的現(xiàn)象。鍋爐結(jié)焦是燃煤工業(yè)鍋爐運(yùn)行中比較普遍的現(xiàn)象。它會破壞正常燃燒工況，減少鍋爐出力，破壞正常水循環(huán)，造成爆管事故，嚴(yán)重時還會使?fàn)t膛出口堵塞而被迫停爐。
　　2.結(jié)焦的原因
　　2.1煤質(zhì)因素
　　煤在燃燒時，其灰分熔融特性溫度用變形溫度t1、軟化溫度t2和熔化溫度t3數(shù)值表示。軟化溫度t2的高低是判斷煤灰是否*結(jié)焦的主要指標(biāo)?；业某煞植煌淙埸c也不同。燃用煤種的煤質(zhì)對電廠鍋爐的結(jié)焦有著根本的影響，結(jié)焦的內(nèi)因受灰質(zhì)的組成成分和熔化溫度的影響。
　　鍋爐是根據(jù)設(shè)計煤種的著火特性、沾污腐蝕磨損特性、燃盡性能和結(jié)焦性能進(jìn)行耦合設(shè)計的，對于一臺定型的鍋爐，其對每種的適應(yīng)性是存在一定范圍的。因此實際燃用煤質(zhì)偏離設(shè)計煤種，煤的結(jié)焦性能**出鍋爐設(shè)計參數(shù)范圍是鍋爐結(jié)焦的主要原因。
　　2.2設(shè)計、安裝原因
　　爐膛容積熱負(fù)荷、斷面熱負(fù)荷、幾何尺寸以及燃燒器區(qū)域熱負(fù)荷對鍋爐結(jié)焦有直接關(guān)系。爐膛容積熱負(fù)荷設(shè)計值的選取不但影響煤的燃盡，而且影響爐膛出口溫度和爐膛溫度，特別對于灰熔點低的煤種，選取較大的爐膛容積和截面積是必然的，否則爐膛上部及爐膛受熱面*結(jié)焦。爐膛容積大小或鍋爐**負(fù)荷運(yùn)行，造成爐膛熱負(fù)荷過高；輻射受熱面布置較少，水冷壁管間距過大，吸熱量?。粻t膛出口煙氣溫度選得太高；爐膛出口流通截面狹窄，火焰中心位置太高。這些都會成為鍋爐在運(yùn)行中產(chǎn)生結(jié)焦的原因。
　　2.3操作使用
　　除煤質(zhì)原因外，鍋爐運(yùn)行工況也可能加劇鍋爐結(jié)焦。
　　2.3.1爐膛出口過量空氣系數(shù)
　　爐膛出口過量空氣系數(shù)減少，爐膛出口煙溫增加，熔點較低的灰份易在過熱器上積灰；
　　爐膛壁面處煙溫增加，爐膛沉積物增加；爐內(nèi)出現(xiàn)還原性氣氛，熔點較高的三氧化二鐵還原為熔點較低的氧化鐵，從而使灰熔點大大降低（100～200℃），結(jié)焦可能性增大。
　　2.3.2 爐膛出口煙氣溫度
　　爐膛出口煙溫**煤灰軟化溫度，熔融狀的灰還未冷卻，易在對流受熱面上吸附、冷卻后結(jié)渣。
　　2.3.3 爐膛熱負(fù)荷過高，造成爐內(nèi)溫度水平提高、煙溫水平也提高。堿金屬化合物易氣化后冷卻凝在受熱面管壁上形成強(qiáng)粘結(jié)灰，同時阻礙吸熱，維持負(fù)荷勢必要增加燃料量，從而進(jìn)一步提高爐內(nèi)溫度，隨著爐溫提高，受熱面結(jié)渣將呈指數(shù)規(guī)律上升，形成惡性循環(huán)。
　　2.3.4 鍋爐風(fēng)粉不平，爐內(nèi)空氣動力場紊亂，造成燃燒中心偏斜，灰渣撞擊水冷壁，易粘附于爐壁上結(jié)渣。
　　2.3.5 煤粉細(xì)度過粗，火炬長度增加，易刷墻造成水冷壁結(jié)渣。
　　2.3.6 一次風(fēng)速低、剛性弱，火焰易偏斜刷墻，造成水冷壁結(jié)渣。
　　3.鍋爐結(jié)焦的危害
　　3.1 鍋爐結(jié)焦會引起過熱汽溫升高，并導(dǎo)致過熱汽、再熱器減溫水開大，甚至?xí)兄缕鼙?；結(jié)焦會使鍋爐出力降低，嚴(yán)重時造成被迫停爐；結(jié)焦會縮短鍋爐設(shè)備的使用壽命；排煙損失增大，鍋爐效率降低；引風(fēng)機(jī)耗電量增加；由于結(jié)焦往往是不均勻的，因而水冷壁結(jié)渣會對自然循環(huán)鍋爐的水循環(huán)安全性帶來不利的影響。
　　3.2 鍋爐大塊結(jié)焦嚴(yán)重時會造成渣溝受堵，不得不降負(fù)荷運(yùn)行。
　　3.3 鍋爐結(jié)焦若熔合成大塊時，因重力從上部落下，導(dǎo)致砸傷冷灰斗水冷壁。低負(fù)荷會因掉大塊焦而引起燃燒不穩(wěn)甚至熄火。
　　3.4 若造成水冷壁全部結(jié)焦時，由于吸熱惡化，只有停爐進(jìn)行人工清焦。
　　3.5 鍋爐的大焦塊掉下后，瞬時產(chǎn)生大量的水蒸氣，使?fàn)t底漏入大量冷風(fēng)，造成燃燒器區(qū)域（尤其是下排燃燒器區(qū)域）煤粉火焰著火狀況的嚴(yán)重惡化，使?fàn)t膛負(fù)壓產(chǎn)生劇烈波動（**限）而引起鍋爐滅火。
　　4.防止和消除鍋爐結(jié)焦措施
　　4.1選擇合理的運(yùn)行氧量
　　鍋爐運(yùn)行氧量即爐內(nèi)的氧化或還原性氣氛，對鍋爐的結(jié)焦有非常大的影響。如果鍋爐運(yùn)行氧量偏低，爐內(nèi)還原性氣氛較強(qiáng)，煤的灰熔點就會下降，鍋爐就*結(jié)焦。這是因為灰熔點隨著鐵量的增加而下降，鐵對灰熔點的影響還與爐內(nèi)氣體性質(zhì)有關(guān)，在爐內(nèi)氧化性氣氛中，鐵可能以三氧化二鐵的形態(tài)存在，這是隨著含鐵量的增加，其熔點的降低比較緩慢；在爐內(nèi)還原性氣氛中（氧量不足），三氧化二鐵會還原成氧化鐵，灰熔點隨之*降低，而且氧化鐵較*與灰渣中的氧化硅形成熔點很低的合成物，其灰熔點僅為1065℃。
　　提高鍋爐運(yùn)行氧量，避免爐內(nèi)出現(xiàn)還原性氣氛。加強(qiáng)爐內(nèi)吹灰工作，特別是重點區(qū)域要增加吹灰次數(shù)，如果運(yùn)行氧量還偏低，必要時適當(dāng)降低負(fù)荷。機(jī)組檢修時，對空氣預(yù)熱器進(jìn)行重點清洗，降低煙風(fēng)道的阻力，提高風(fēng)機(jī)的出力。
　　4.2選擇合理的爐膛出口溫度
　　對鍋爐進(jìn)行優(yōu)化燃燒調(diào)整試驗，對爐膛出口煙溫進(jìn)行在線監(jiān)視，保證主參數(shù)合格。通過合理的調(diào)配一次風(fēng)和二次風(fēng)的運(yùn)行風(fēng)門開度以及運(yùn)行氧量，保證主參數(shù)合格和爐膛出口煙溫**燃煤灰熔點，從而防止?fàn)t膛出口結(jié)焦
　　4.3保證空氣和燃料的良好混合，避免在水冷壁附近形成還原性氣氛，防止局部嚴(yán)重積灰、結(jié)焦。
　　4.4應(yīng)用各種運(yùn)行措施控制爐內(nèi)溫度水平
　　爐內(nèi)溫度水平高，將使煤中一些易揮發(fā)堿金屬氧化物氣化或升華（1400℃以上），使堿金屬化合物在受熱面上凝結(jié)（1000～1100℃）。堿金屬直接凝結(jié)在受熱面上會形成致密的強(qiáng)粘結(jié)性灰。煤灰呈熔化或半熔化狀態(tài)，熔融灰會直接粘在受熱面上，產(chǎn)生嚴(yán)重結(jié)焦，應(yīng)加大運(yùn)行中過量空氣系數(shù)，增加配風(fēng)的均勻性，防止局部熱負(fù)荷過高和產(chǎn)生局部還原性氣氛。
　　4.5要有合適的煤粉細(xì)度
　　煤粉粗，火炬拖長，粗粉因慣性作用會直接沖刷受熱面。再則，粗煤粉燃燒溫度比煙溫高許多，熔化比例高，沖墻后*引起結(jié)焦。但是，煤粉太細(xì)也會帶來問題，一是電耗高，制粉出力受到影響，二是爐膛出口煙溫升高，易引起結(jié)焦。
　　4.6組織合理而良好的爐內(nèi)空氣動力場是防止結(jié)焦的前提
　　當(dāng)灰渣撞擊爐壁時，若仍保持軟化或熔化狀態(tài)，易粘結(jié)附于爐壁上形成結(jié)焦，因此必須保持燃燒中心適中，防止火焰中心偏斜和貼邊。
　　4.7適當(dāng)提高一次風(fēng)速可以減輕燃燒器附近的結(jié)焦
　　提高一次風(fēng)速可推遲煤粉的著火，可使著火點離燃燒器較遠(yuǎn)，火焰高溫區(qū)也相應(yīng)推移到爐膛中心，可以避免噴口附近結(jié)焦。其次還可以增加一次風(fēng)射流的剛性，減少由于射流兩側(cè)靜壓作用而產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)，避免一次風(fēng)直接沖刷避免而產(chǎn)生結(jié)焦。但此風(fēng)速的提高受煤粉著火條件的限制。
　　4.8加強(qiáng)對爐膛的吹灰，防止低負(fù)荷掉灰對燃燒器產(chǎn)生不良的擾動。
　　4.9爐膛出口溫度場應(yīng)盡可能均勻。
　　4.10防止**負(fù)荷運(yùn)行
　　對于裕量較大的風(fēng)機(jī)來說，**負(fù)荷時就要較大幅度調(diào)大風(fēng)量，提高送引風(fēng)和二次風(fēng)風(fēng)速及煙速，增加過剩空氣量。這種強(qiáng)化燃燒的結(jié)果使火焰偏高，煙氣里攜帶大量熔融狀態(tài)的煤粒煤灰粘結(jié)在爐膛出口捕渣管上，此處平均溫度很快**灰熔點形成結(jié)焦。
　　4.11 加強(qiáng)運(yùn)行操作的調(diào)整
　　一般要把爐膛出口溫度維持在850～950℃（沸騰爐維持在750～800℃），應(yīng)做到以下三點：
　　①保持適當(dāng)?shù)倪^?？諝庀禂?shù)，合理使用一、二次風(fēng)。若一次風(fēng)太大，火焰上升得很高，甚至直射后墻，會促使高溫結(jié)焦。若二次風(fēng)使用得當(dāng)，火焰中心下移，延長了煙氣路線，可使?fàn)t膛出口溫度降低50至80℃。爐膛出口過?？諝庀禂?shù)推薦值為：1.2～1.25。
　?、诮o煤要均勻，在負(fù)荷變化較大或煤種變化時，應(yīng)及時調(diào)整煤層厚度。
　　③對于干煤應(yīng)適當(dāng)摻水，對于含硫化鐵粘結(jié)性強(qiáng)的煤應(yīng)及時打焦清渣，對于灰分大的煤應(yīng)適當(dāng)增加清爐次數(shù)，對于管群、煙管或煙室的堵灰應(yīng)及時清理。
　　4.12堵漏風(fēng)
　　爐膛漏風(fēng)，破壞了正常燃燒工況，造成火焰的充滿度和攪拌混合情況惡化，火焰中心升高或偏斜，會加速結(jié)焦的形成。解決的辦法是減少漏風(fēng)量，使?fàn)t膛出口負(fù)壓不致過大（煤粉爐為15～30Pa）。
　　參考文獻(xiàn)：
　　[1]鍋爐燃燒試驗研究方法及測量技術(shù)，水利電力出版社，1987.
　　[2]鍋爐和熱交換器的積灰、結(jié)渣、磨損和腐蝕的防止原理與計算，北京科學(xué)出版社，1994.


河北國源電氣股份有限公司專注于汽輪機(jī)汽缸修復(fù),高壓緊固件,螺栓等

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  詞條說明

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  (1)保持動靜部分中心的偏差符合規(guī)定的徑向間隙,在要求范圍內(nèi),找中心使各轉(zhuǎn)子中心連線成為一條連續(xù)曲線而不是折線; (2)通過找中心保證各軸承負(fù)荷分配合理。 較終的目的是為了保證機(jī)組振動指標(biāo)合格。