锅炉结焦原因分析及措施

2010年6月第3期石河子科技中图分类号：TK224.9文献标识码：B文章编号：1008-0899（2010）06-0025-02锅炉运行中结焦是比较普遍存在的现象，轻微结焦会降低锅炉出力，影响锅炉效率。严重结渣会导致锅炉被迫停炉，极大地影响锅炉的安全性和经济性。锅炉结渣的原因是多方面的，在这里抛开锅炉的设计及燃烧器的设计布置等因素，仅从煤种、一二次风配比、火焰中心高度等情况加以分析，从而达到减缓或防止锅炉结焦目的。1锅炉结焦过程一般情况下，随着烟气一起运动的灰渣颗粒，由于炉膛水冷壁受热面的吸热而同烟气一起被冷却，如果液态的渣粒在接近水冷壁或炉墙前，已经因为温度降低而凝固，当附着在受热面管壁上时，将形成一层疏松的灰层，运行中通过吹灰很容易除掉。当炉膛内温度较高时，一部分灰颗粒已经达到熔融或半熔融状态，若这部分灰颗粒在达到受热面前未得到足够冷却达到凝固状态，具有较高的粘结能力，就容易粘附在受烟气冲刷受热面或炉墙上，甚至达到熔化状态，粘附熔融或半熔融状态的灰颗粒和未燃尽的焦炭使结焦不断发展。在燃烧过程中，煤粉颗粒中所含的易熔或易气化的物质迅速挥发，成气态进入烟气中，当温度降低时凝结，或者粘附在烟气冲刷的受热面或炉墙上。或者凝结在飞灰颗粒表面，成为熔融的碱化物膜，然后粘附在受热面上形成初始结焦层，成为结焦发展的条件。2影响结焦因素2.1煤质特性在影响结焦的因素中，煤质特性起主要的作用。煤粉在燃烧时，其灰份熔融特性用变形温度t1，软化温度t2和熔化温度t3来表示，软化温度t2的高低是评价煤灰是否容易结焦的主要指标。飞灰的成分决定着其熔点，当煤粉中碱性氧化物含量大时，灰熔点低，容易结焦；当煤粉中氧化硅，氧化铝含量大时，灰熔点高，就不容易结焦。2.2钢球质量不合格因为钢球质量不合格，使得大量铁屑混入煤粉中，从而增加了煤粉中的碱性氧化物含量，碱金属氧化物是组成低熔点共熔体的重要成分。2.3炉膛内温度燃烧器区域的温度越高，飞灰就越容易达到软化状态或熔融状态，产生结焦的可能性就越大，另外煤粉中易挥发的物质气化也越强烈，也为结焦创造了条件。本厂锅炉火咀，两个一次风之间仅隔一个中排二次风，而且中排二次风在运行中开度很小，这就使得燃烧器区域壁面热负荷增高，在燃烧低熔点煤粉的时候就很容易结焦。2.4风煤配比不当运行中操作不当，燃烧调整不合理，一、二次风混合不好，氧量表计不准确等都可能造成氧气供应不足，使炉膛内部局部处于还原性气氛，使灰中熔点较高的氧化铁还原成氧化亚铁，氧化亚铁易与其他氧化物，如氧化钙或氧化镁生成低熔点的共晶体，使灰粒熔点大大降低。在燃烧挥发份大的煤质时，需要消耗大量的氧气，如果二次风混入较晚，使燃烧缺氧，生成还原气氛，容易产生结焦。2.5空气动力场特性影响由于火咀安装角度不正及配风的不合理，导致炉内空气动力工况不良而造成燃烧切圆过大火燃烧中心偏离，使高温烟气冲刷水冷壁面，熔渣在未凝固前接触壁面而结焦。切向燃烧必然造成气流的偏离，气流在适当程度上的偏离是切向燃烧所需要的，气流旋转直径增大，使上邻角的火焰更靠近射流根部，对着火有利，对混合也有利。实际切圆直径总是大于假想切圆直径，切圆直径越大，一次风射流受上游邻角横扫过来的惯性力发生偏转越大，越容易发生贴边结焦。2.6煤粉浓度与细度的影响浓度高的煤粉，增加燃烧器出口处热负荷，如果靠近炉墙，就会在炉墙附近形成还原性气氛，易引起在炉墙上结焦；粗煤粒从燃烧器出来后，容易脱离主流，导致燃烧的粉粒和灰粒撞击水冷壁管，形成结焦。煤粉细度对燃烧有很大影响，煤粉细，使着火点提前，易在喷口处结焦；煤粉粗，着火推锅炉结焦原因分析及措施（新疆天富热电股份有限公司，832000，石河子市）孙陟摘要通过对天富热电厂二厂#2锅炉在运行中出现锅炉结焦严重进行运行分析，探明原因并进行及时处理，最终保证锅炉机组的安全运行。关键词锅炉；结焦；措施--25石河子科技总第191期迟，火焰中心上移，炉膛出口温度提高，易在炉膛出口处结焦。煤粉粗，火炬拖长，粗粉因惯性作用会直接冲刷受热面。再则，粗煤粉燃烧温度比烟温高许多，熔化比例高，冲墙后容易引起结渣。但是，煤粉太细也会带来问题，一是电耗高，制粉出力受到影响，二是炉膛出口烟温升高，易引起结渣。2.7四角煤粉浓度及各燃烧器配比不当煤粉喷口煤粉量分配不均匀的状况必然造成炉膛局部缺氧和负荷分配不均匀，在燃烧空气不足的情况下，炉膛结渣状况恶化。当燃烧器配风不均匀或者锅炉降负荷，燃烧器缺角或缺对角运行时，炉内火焰中心会发生偏斜。运行时要尽量调平四角风量，避免缺角情况。2.8炉内空气动力场组织不合理。燃烧中心温度高达1400~1600℃。当灰渣撞击炉壁时，若仍保持软化或熔化状态，易黏结附于炉壁上形成结渣，尤其是在有卫燃带的炉膛内壁，表面温度很高，又很粗糙，更易结渣，而且易成为大片焦渣的策源地。因此必须保持燃烧中心适中，防止火焰中心偏斜和贴边。3防止结焦的措施3.1燃料上煤尽量保证稳定的煤质，当煤质发生变化，应加强配煤，使煤质达到锅炉设计允许变化范围内。司炉应根据煤质的化验分析报告调整燃烧。某厂由于煤质化验报告及时，司炉未仔细分析查看化验报告，也未到检查口观察结焦情况，而及时更换煤种，导致该厂#2炉水冷壁大面积结焦，被迫停炉清焦的非计划停炉事故。3.2司炉人员认真操作，加强运行监视与调整，使四角喷燃负荷均匀，火焰充满度好，避免火焰中心偏移，气粉贴墙；运行中保持合适的氧量，特别是当燃料或负荷发生变化时，避免锅炉因缺氧而结焦，安装质量好的氧量计，提高烟气含氧量的测量准确度，加装一氧化碳和飞灰含碳量微波测量在线监测装置，进行锅炉最佳的燃烧调整，减少结焦。3.3通过对粗粉分离器及制粉系统的调整，保证合适的煤分细度，同时选用优质钢球，减少煤粉含铁量。3.4在燃烧挥发份高、热量高的煤粉时，应提高一次风速，推进着火点，减少烟气回流降低喷口附近的热负荷，减少结焦。3.5锅炉受热面应定期吹灰，防止受热面积灰后影响传热，运行人员发现结焦及时清除，防止继续恶化。结束语总之，在运行中，通过监视锅炉的负荷，燃烧工况，氧量等数据，发现有不良情况，及时调整，有结焦及时清除，是防止结焦的有效手段。（上接第27页）移至外面。起机及运行情况：发电机经过1天的稳定运行后,在有功功率130MW、cosφ=0.88的条件下：结果如下：发电机汽端进风温度44℃。定子线圈最高温度≤115℃冷却器进水温度17℃。发电机励端进风温度54℃。定子铁心最高温度≤115℃冷却器进水温度23℃。发电机机座中心线84℃。发电机经过上述处理后，汽、励端冷风温度差缩小5～6℃，冷却器的进出水温度差为5～6℃，发电机运行在105MW以下发电机的风温有一定的改善，在135MW工况下运行下，线圈和铁心温度虽然未超过120℃。但与7#、9#、10#机组比较发电机的风温还存在较大差异。根据第一次事故处理的经验及现象，认为空冷器是主要问题。第二次对问题进行以下处理方法。8#机在运行四个月后，应锅炉消缺停机，进行了第二次处理。（1）更换了新的空冷器。新的空冷器经过更改，将空冷器上部增加一组换热铜管，增大换热面积。旧空冷器全部拆除，更换新空冷器。（2）高空冷器的安装位置。安装新空冷器时，在原来位置的基础上向上提高了400mm,减少风室容积，减少热风停留时间。（3）提高安装质量。严格执行工艺要求质量标准，安装前对空冷器进行水压试验，同时检查空冷器进出水隔板密封是否良好，清扫干净后进行安装。土建施工完成后，对墙面进行防水密封处理，处理后的运行情况：8#机发电机经过1天的稳定运行后,在有功功率130MW。工况结果如下；发电机汽端进风温度34℃。发电机励端进风温度38℃。定子线圈出风温度68℃。定子线圈绕组最高温度≤86℃，定子铁心最高温度≤93℃冷却器进水温度13℃，出水温度18℃。总结；经过对8号机的改造，达到了较好的工况。我们又对9号机进行了同样的施工，发电机定子铁心最高温度≤103℃降至80℃。通过两次的改造，得出；发电机空冷器换热面积不够。调整空冷器的安装高度减少热风停留时间，提高效率。减少空冷室的阻风物件，减少风阻。提高施工防护条件，防止施工过程中工作人员踩踏，导致换热片倒伏，及灰尘落入空冷器换热片中，造成堵塞影响换热效率。电机下面梯形部位的三角形区，空冷器结合部位的缝隙，接线口，墙面等，进行封堵防止漏风。--26