鍋爐結(jié)焦;結(jié)焦治理

火力發(fā)電廠燃燒器結(jié)焦與鍋爐除焦是影響燃燒的重要問題，且除焦操作也是運維人員日常維護中勞動強度最大的項目之一。鍋爐容量的大幅度增長導(dǎo)致爐膛受熱面熱負荷快速上升，尤其是超臨界鍋爐對運行中維持各部分受熱面吸熱均勻性提出了更高的要求。無論鍋爐如何設(shè)計，每臺火電廠燃煤鍋爐都不可避免產(chǎn)生結(jié)焦現(xiàn)象。鍋爐結(jié)焦是普遍問題，使鍋爐燃燒狀態(tài)惡化，破壞工質(zhì)正常運作，造成過熱器等設(shè)備損壞，嚴重情況會使鍋爐因焦塊堆積導(dǎo)致停爐，必須研究分析此問題，通過分析鍋爐燃燒器結(jié)構(gòu)、運行方式調(diào)整等，優(yōu)化鍋爐運行狀態(tài)，保障鍋爐安全平穩(wěn)運行。

一、鍋爐結(jié)焦的機理

固態(tài)排渣煤粉爐中，火焰中心溫度可達1400°C，煤粉燃燒溫度較高，熔融灰渣顆粒離開火焰表面遇到水冷壁，通過冷卻附著在管壁表面上的現(xiàn)象為結(jié)焦。燃燒器、過熱器都可能發(fā)生結(jié)焦，煙氣溫度與灰顆粒溫度隨煙氣流動不斷降溫，如在達到受熱面前冷卻固體，煙氣仍能帶走部分灰渣。[1]灰渣如達到爐膛受熱面處于熔化狀態(tài)，將粘附在接觸表面形成結(jié)渣。

鍋爐結(jié)焦過程是復(fù)雜的過程，火焰貼近爐墻時煙氣中的灰呈熔化狀態(tài)，火焰直接沖刷受熱面導(dǎo)致受熱面結(jié)焦。鍋爐結(jié)焦的過程涉及到煤粉加熱的諸多因素，煙氣中的灰分靠近爐壁是其基本條件。

鍋爐受熱面結(jié)焦將減少熱交換，水冷壁受熱面內(nèi)工質(zhì)吸熱過程減少，導(dǎo)致排煙損失增大。水冷壁面結(jié)焦必須爐內(nèi)增加燃料量以保持負荷與蒸發(fā)量相同，提高了風(fēng)機負載，風(fēng)煙系統(tǒng)易被堵塞，限制鍋爐的出力。排煙溫度導(dǎo)致爐膛出口溫度增加，可能造成結(jié)焦。如上部爐膛結(jié)焦掉落可能會損壞水冷壁管。

鍋爐在局部結(jié)焦不及時清理，結(jié)焦發(fā)展趨勢速度很快，焦塊達到一定厚度時，爐膛內(nèi)溫度場發(fā)生變化，焦塊易破壞鍋爐的爐內(nèi)空氣動力場使燃燒惡化。

二、影響鍋爐結(jié)焦的原因

電廠日常運行所需動力能源來自鍋爐，鍋爐不斷產(chǎn)生高溫高壓蒸汽，煤燃燒中會產(chǎn)生大量的附屬物，在長期運行中受到其他物質(zhì)的影響產(chǎn)生鍋爐結(jié)焦現(xiàn)象，會造成設(shè)備嚴重損壞。鍋爐結(jié)焦的原因主要有燃燒器運行方式，煤質(zhì)特性，射流偏轉(zhuǎn)，爐內(nèi)空氣動力場不平衡等因素的影響。

燃燒器是鍋爐的主要燃燒設(shè)備，鍋爐運行安全與否，運行周期長短都與燃燒器密切相關(guān)。其主要作用是進行風(fēng)的充分混合，使煤與空氣充分接觸，穩(wěn)定燃燒。煤粉燃燒所需空氣量分為一二次風(fēng)，煤燃燒時可降低點火溫度，使煤粉能快速達到點火溫度。直流燃燒器結(jié)構(gòu)是矩形噴嘴，混合氣體經(jīng)噴嘴射出，可分為均等配風(fēng)方式與集中布置分級配風(fēng)直流式燃燒器，直流式燃燒器的出口氣流為直線射流。[2]

判斷壁面附近氣氛是氧化性或還原性，如膛內(nèi)氣氛為還原性，明顯降低灰的熔融溫度，加劇結(jié)焦。如燃燒中運行氧氣不足，未完全燃燒將產(chǎn)生一氧化碳等還原氣體，可大大降低灰熔點溫度，將加重鍋爐結(jié)焦。

理論燃燒溫度與爐膛出口煙溫是反映結(jié)焦的重要指標，省煤器出口氧量會直接影響其指標。省煤器出口氧量為2.5%，理論燃燒溫度為1775°C，二次風(fēng)門開度不斷，增加省煤器出口氧量，防止結(jié)焦。燃燒器采用風(fēng)包粉的切圓設(shè)計方式，可起到有效防止?fàn)t膛結(jié)焦的作用。為防止鍋爐結(jié)焦，應(yīng)增加燃盡的氧量，增加燃盡風(fēng)風(fēng)的通風(fēng)層數(shù)與擋板開度。

磨煤機運行方式不合理易造成結(jié)焦，吹灰機吹灰不及時易產(chǎn)生結(jié)焦。爐膛出口煙溫升高，爐膛四周漏風(fēng)，風(fēng)煤配合不當(dāng)?shù)葧範(fàn)t膛出口煙溫升高引發(fā)結(jié)渣。如鍋爐要維持額定蒸發(fā)量需加大燃燒，使得爐膛熱負荷高于設(shè)計最大值，如釋放巨大熱能未能及時被水冷壁吸收將會引起排煙熱損失增大、金屬超溫損壞設(shè)備。

三、鍋爐結(jié)焦的治理措施

鍋爐燃燒器結(jié)構(gòu)布局直接影響爐內(nèi)空氣動力場燃燒條件，對防止結(jié)焦具有重要的作用，鍋爐燃燒器安排布局十分重要，將鍋爐燃燒器中心風(fēng)直流式燃燒器改為水平濃淡邊風(fēng)直流式燃燒器，水平濃淡邊風(fēng)式直流燃燒器是通過煤粉輸送管輸送管道水平的最后彎道，煤粉通過管道放置的垂直擋板進入爐，煤粉分為濃側(cè)與淡側(cè)，通過煤粉汽流旋轉(zhuǎn)方向，控制濃測煤粉在切圓里側(cè)分布，局部增加切圓里側(cè)煤粉濃度，有助于褐煤著火燃燒，有利于避免結(jié)焦的產(chǎn)生。

機組大修時，對鍋爐內(nèi)燃燒器及系統(tǒng)進行改造，將上下排一次風(fēng)噴嘴改造為濃淡分離噴嘴，采用濃淡不等風(fēng)速設(shè)計，一次風(fēng)噴口與二次風(fēng)噴口以反向相切法布置，加強一次風(fēng)噴射進爐膛后偏斜作用。保證一次風(fēng)在高速下燃燒穩(wěn)定性。在一次風(fēng)噴器周邊適當(dāng)裝置周界風(fēng)，適當(dāng)加大周界風(fēng)的比例，形成偏置的效果，避免水冷壁面形成還原性氣氛。

近年來，電廠用煤緊張，來煤品質(zhì)變化多樣，生產(chǎn)用煤與設(shè)計煤種數(shù)據(jù)存在較大差異，要對來煤煤質(zhì)進行多次取樣分析研究，分別存放不同類型的來煤，按規(guī)定煤質(zhì)要求嚴格準確配煤摻燒。

煤粉鍋爐燃燒中心溫度達1600°C，灰在此溫度下大多處于熔化狀態(tài)，如燃燒中心偏移，會導(dǎo)致嚴重的結(jié)渣，控制火焰中心，在爐中合理組織空氣動力場以防止焦化。適當(dāng)?shù)目諝饬繉刂平Y(jié)焦危害影響很大，爐內(nèi)過?？諝庀禂?shù)增加，可減少對流過熱器爐內(nèi)結(jié)渣。公司：廊坊德昌化工材料有限公司
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四、結(jié)語

本文對火力發(fā)電廠燃煤鍋爐結(jié)焦問題，進行了研究分析，尋求最佳結(jié)焦方案。減少運行中的事故率。鍋爐燃燒器的選用是復(fù)雜的技術(shù)性問題，通過系列參數(shù)調(diào)整，對解決鍋爐結(jié)焦有很好的效果。采用合理配比煤種，有效降低結(jié)焦的發(fā)生。選擇最佳的假想切圓直徑，優(yōu)化二次風(fēng)的相關(guān)參數(shù)，是保證鍋爐穩(wěn)定燃燒的重要方法。鍋爐結(jié)焦是復(fù)雜的過程，會對鍋爐設(shè)備造成損害，研究鍋爐結(jié)焦的機理，尋求最佳的解決途徑是保證鍋爐穩(wěn)定運行與提升電廠經(jīng)濟效益的重要工作。