600MW切圓燃燒鍋爐結(jié)焦原因分析及處理

1、華北電力大學(xué)畢業(yè)論文600MW切圓燃燒鍋爐結(jié)焦原因分析及處理專 業(yè) 熱升 班 級 0927 學(xué)生姓名 祝艷平 指導(dǎo)教師 成人教育學(xué)院年 月 日摘要：結(jié)焦是困擾燃煤鍋爐的一大難題，只有針對某一特定煤種、特定工況不結(jié)焦的鍋爐，沒有絕對不結(jié)焦的鍋爐。現(xiàn)在的煤炭市場為賣方市場且會長時間保持這種狀況，各燃煤電廠不可避免地要長時間經(jīng)受“燃煤之急”，針對特定煤種設(shè)計的鍋爐能否適應(yīng)數(shù)以十計、百計煤種的考驗還需要技術(shù)人員來保駕護(hù)航。結(jié)焦原因非常繁雜其解決手段也要多措并舉，具體的調(diào)節(jié)手段大家都清楚，其難點(diǎn)在于調(diào)節(jié)中的“分寸”掌握，具體的鍋爐需要我們提出針對性的藥方，有的放矢去做工作。岱海電廠二期鍋爐設(shè)計煤種為準(zhǔn)格

2、爾煙煤，但自機(jī)組投產(chǎn)以，設(shè)計煤源供應(yīng)不足一直困擾著岱海電廠，做為點(diǎn)對網(wǎng)發(fā)電企業(yè)，為了保障首都的正常電力供應(yīng)，岱海電廠不得不開始大規(guī)模地?fù)綗渌窃O(shè)計煤種。摻燒的煤種因都是小礦煤所以煤質(zhì)參差不齊，每時每刻入爐煤的煤種、發(fā)熱量和灰熔點(diǎn)都有可能發(fā)生變化，這給防止結(jié)焦工作造成了極大的難題，這就需要我們從本期鍋爐結(jié)焦的根本原因出發(fā)，采取有針對性的措施來確保機(jī)組安全穩(wěn)定的運(yùn)行。關(guān)鍵詞：結(jié)焦 爐膛溫度 灰熔點(diǎn) 還原性氣氛 配風(fēng)Absract: Coking is a great hard problem for coal-fired boiler， only for the particular coal，

3、 the particular work condition dont coking boiler， never coking boiler is Nonexistent。The coal market in nowadays is a selling market and will keep this kind of condition for a long time， each coal-fired power plant inevitably experience the problem for a long time，aiming at the boiler that the part

4、icular coal grows a design can adapt to Variety coal to still need technical personnel to protect。The reason of co king is Variety。The designing coals for The DAIHAI power is “zhun Ge Er” coal，but since producing，shortage of design the coal source supply have been trapping to The DAIHAI power。The DA

5、IHAI power is a to order to generate company， for the sake of guarantee capital city of normal electricity supply，the DAIHAI power has to start to firing bituminous coal mixed with lignite inside the furnace。Because the coal coming from different plant，so the ash melting point and deliver calories o

6、f the coal has changed frequently 。This caused diffcult problem for providing coking。This needed us to the reason of coking to set out from the boiler and adopted to the measure and ensure the units running safely。Key words:coking,furnance tempreture,ash melting point, Reducing atmosphere, air distr

7、ibution。1 設(shè)備概況內(nèi)蒙古岱海電廠二期工程2600MW機(jī)組設(shè)計煤種采用準(zhǔn)格爾煙煤，采用中速磨冷一次風(fēng)機(jī)正壓直吹式制粉系統(tǒng)，燃燒器采用四角布置切向燃燒方式。燃燒器共設(shè)置六層煤粉噴嘴，鍋爐配置6臺ZG123G中速磨煤機(jī)，每臺磨的出口由四根煤粉管接至爐膛四角的同一層煤粉噴嘴，在燃用設(shè)計煤種時，鍋爐MCR和ECR負(fù)荷時均投五層，另一層備用。燃燒器的一、二次風(fēng)噴嘴呈間隔排列，頂部設(shè)有OFA二次風(fēng)。連同煤粉噴嘴的周界風(fēng)，每組燃燒器各有二次風(fēng)擋板14組，均由電動執(zhí)行器單獨(dú)操作。為滿足鍋爐汽溫調(diào)節(jié)的需要，燃燒器噴嘴采用擺動結(jié)構(gòu)，除OFA層噴嘴由一臺氣動執(zhí)行器驅(qū)動作上下單獨(dú)擺動外，其余噴嘴由內(nèi)外連桿組成

8、一個擺動系統(tǒng)，由另一臺氣動執(zhí)行器集中帶動作上下擺動。岱海電廠一、二期工程設(shè)計煤種均采用灰中含三氧化二鋁達(dá)47.26%的高灰熔點(diǎn)的準(zhǔn)格爾煙煤，但自從岱海電廠二期工程核準(zhǔn)、二期機(jī)組啟動從來燃煤供應(yīng)問題一直困擾著岱海電廠。岱海電廠是華北電網(wǎng)點(diǎn)對網(wǎng)電廠，擔(dān)負(fù)著北京地區(qū)用電的重要任務(wù)，因為燃煤限負(fù)荷是絕不允許的，為此岱海電廠被迫大量摻燒其他非設(shè)計煤種。非設(shè)計煤種大量摻燒后，鍋爐結(jié)焦嚴(yán)重，不但給運(yùn)行、檢修人員和鍋爐除灰渣設(shè)備增加了負(fù)擔(dān)，嚴(yán)重時還多次使機(jī)組被迫降負(fù)荷除焦，結(jié)焦問題嚴(yán)重影響岱海電廠的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。為了解決鍋爐結(jié)焦的問題，岱海電廠投入了大量的人力、物力，現(xiàn)就造成鍋爐結(jié)焦的機(jī)理、實際原因和針對原

9、因采取的解決方法進(jìn)行分析、討論，希望能起到拋磚引玉的作用，使困擾岱海電廠的鍋爐結(jié)焦問題得以圓滿解決。2 鍋爐結(jié)焦機(jī)理爐內(nèi)結(jié)焦是一個很復(fù)雜的物理化學(xué)過程，涉及煤的燃燒、爐內(nèi)傳熱、煤的潛在結(jié)焦傾向、煤灰粒子在爐內(nèi)運(yùn)動以及煤灰與管壁間的粘附過程等等。焦的生成通常有3個過程：一是煤灰燃燒中的形態(tài)變化過程，煤粉在很高的溫升速度下，灰份分解、氧化、揮發(fā)以至于熔融形成結(jié)晶體幾乎同時進(jìn)行。二是灰粒向水冷壁的運(yùn)動過程，按照顆粒度大小，分別主要依靠氣相擴(kuò)散、熱遷移以及慣性遷移進(jìn)行輸送。三是灰渣在管壁上粘接和凝聚的過程，先后形成初始沉積層和梳狀沉積物（第二層），并由此開始結(jié)焦。一般認(rèn)為，煤粉顆粒進(jìn)入爐膛后被迅速加熱

10、至燃燒，所含灰分中的礦物質(zhì)迅速分解、氧化、揮發(fā)并發(fā)生反應(yīng)，堿金屬氧化物、黃鐵礦殘渣等氣化并隨煙氣擴(kuò)散運(yùn)動至水冷壁迎風(fēng)面受冷凝結(jié)，形成比較薄的釉質(zhì)初始垢層，初始垢層粘合力遠(yuǎn)大于光滑的金屬壁面，未凝固的熔融態(tài)、半熔態(tài)顆粒部分隨煙氣到達(dá)并受冷凝固聚集，隨著粘合力的增加，積灰厚度增加，渣層外表溫度不斷升高，接近軟化溫度時形成粘附性強(qiáng)的塑性渣膜并隨時間增長逐漸燒結(jié)，形成大塊焦渣。當(dāng)渣面溫度超過軟化溫度逐漸接近煙氣溫度后，本身厚度不再增加，渣層逐漸為流動態(tài)，結(jié)渣面積向下及背風(fēng)側(cè)擴(kuò)散，擴(kuò)大了結(jié)焦、積渣的范圍。因而，結(jié)焦、積渣的過程是一個自動加劇的過程。3 鍋爐結(jié)焦的危害3.1 鍋爐熱效率下降：受熱面結(jié)渣后，

11、使傳熱惡化、排煙溫度升高，鍋爐熱效率下降；燃燒器出口結(jié)渣，造成氣流偏斜，燃燒惡化，有可能使機(jī)械未完全燃燒熱損失和化學(xué)未完全燃燒熱損失增大；焦塊還會使鍋爐通風(fēng)阻力增大，廠用電量上升。3.2 影響鍋爐出力：水冷壁結(jié)渣后，會使蒸發(fā)量下降；爐膛出口煙溫升高，蒸汽出口溫度升高，管壁溫度升高，以及通風(fēng)阻力的增大，有可能成為限制出力的因素。3.3 影響鍋爐運(yùn)行的安全性：結(jié)渣后過熱器處煙溫及汽溫均升高，嚴(yán)重時會引起管壁超溫；結(jié)渣往往是不均勻的，結(jié)果使過熱器熱偏差增大，對自然循環(huán)鍋爐的水循環(huán)安全性以及強(qiáng)制循環(huán)鍋爐的水冷壁熱偏差帶來不利影響；爐膛上部結(jié)渣塊掉落時，可能砸壞冷灰斗水冷壁管，造成爐膛滅火或堵塞排渣口，

12、使鍋爐被迫停止運(yùn)行；除渣操作時間長時，爐膛漏入冷風(fēng)太多，使燃燒不穩(wěn)定甚至滅火；大焦塊掉落，還發(fā)生過造成大量人員傷忘的惡性事件。4 鍋爐結(jié)焦的原因影響結(jié)渣的因素較多，不僅與灰熔點(diǎn)、灰成份、灰粘度等結(jié)渣特性有關(guān)，還與爐膛熱力參數(shù)、燃燒器的結(jié)構(gòu)與布置、爐內(nèi)空氣動力工況、鍋爐運(yùn)行參數(shù)及調(diào)整密切相關(guān)。現(xiàn)從不同角度對爐膛結(jié)焦原因進(jìn)行深入分析。4.1 爐膛結(jié)構(gòu)特性參數(shù)爐膛容積熱負(fù)荷、斷面熱負(fù)荷、燃燒器區(qū)域熱負(fù)荷與爐膛幾何尺寸有直接關(guān)系。爐膛容積熱負(fù)荷的選取不但與燃料的燃燼有關(guān)，更重要的是影響爐膛出口溫度和爐膛溫度，特別是灰熔點(diǎn)低的燃煤，爐膛容積比同等出力的其它型號鍋爐設(shè)計要大，否則爐膛上部及爐膛受熱面將結(jié)焦

13、。爐膛斷面面積與灰熔點(diǎn)決定單只噴嘴熱功率，也決定了燃燒器布置幾層、選幾臺磨煤機(jī)以及噴嘴間距和風(fēng)速。燃燒器區(qū)域壁面熱負(fù)荷直接影響燃燒器區(qū)域的溫度水平。燃燒器區(qū)域的溫度越高，灰就越容易達(dá)到軟化或熔融狀態(tài)，產(chǎn)生結(jié)焦的可能性就越大。有些灰熔點(diǎn)中等的煤，在一般爐膛溫度下并不結(jié)焦，但在燃燒器區(qū)域壁面熱負(fù)荷過分集中、火焰溫度特別高的情況下，也可能結(jié)焦。因為爐膛內(nèi)溫度越高，煤中易揮發(fā)的物質(zhì)氣化也就越強(qiáng)烈，也就為結(jié)焦創(chuàng)造了條件。此外，爐膛出口溫度增高，容易形成爐膛上部特別是屏式受熱面或高溫對流受熱面結(jié)焦。有時盡管爐膛出口煙氣溫度低于煤灰的變形溫度，但由于飛灰的化學(xué)組成是不均勻的，在這樣的溫度下，某些易熔顆粒仍呈

14、熔融或半熔融狀態(tài)，可能直接粘在受熱面上結(jié)焦。所以應(yīng)選用較低的爐膛出口溫度，以適應(yīng)低灰熔點(diǎn)的燃煤特點(diǎn)。低負(fù)荷時的穩(wěn)燃能力是鍋爐的一項重要指標(biāo)，一些鍋爐低負(fù)荷時的穩(wěn)燃措施，在負(fù)荷 高時就會變成鍋爐結(jié)焦的元兇，比如衛(wèi)燃帶、濃淡分離燃燒器。4.2 燃燒器布置方式燃燒器的高寬比是衡量氣流剛性的重要結(jié)構(gòu)特性參數(shù)，高寬比越大，氣流的剛性越差，越容易偏離設(shè)計方向。特別是對容易結(jié)焦的煤質(zhì)，燃燒器的高寬比尤為重要。而對于大型鍋爐燃燒器，要控制合適的高寬比必須分組，且組間必須留有足夠的間隙。這樣，就能使從迎風(fēng)面進(jìn)入此間隙的氣流量大于被上下兩股射流卷吸的氣流量，部分氣體可從迎風(fēng)面進(jìn)入背風(fēng)面，從而使背風(fēng)面負(fù)壓減少，避免

15、氣流射流嚴(yán)重偏離設(shè)計方向而貼墻，從而避免結(jié)焦。由于氣流的偏離是多種因素綜合作用的結(jié)果，所以合適的高寬比也與很多因素有關(guān)。4.3 鍋爐設(shè)計或檢修質(zhì)量不佳 燃燒器一次風(fēng)噴口設(shè)計不合理。原鍋爐在燃燒器設(shè)計中，為了增加穩(wěn)燃效果，穩(wěn)燃器角度和尺寸取得較大，同時噴口外殼尺寸較短，使得一次風(fēng)氣流在離開噴口后，沒有形成封閉回流區(qū)，煤粉氣流進(jìn)爐膛的剛性也被減弱，結(jié)果在噴口兩側(cè)很容易產(chǎn)生結(jié)焦。旋流燃燒器的一次風(fēng)均流器磨損變形或磨掉后導(dǎo)致煤粉氣流分布不均，從而容易使燃燒器出口煤粉火焰偏斜刷墻，進(jìn)而造成爐膛火焰局部溫度偏高而結(jié)渣。 假想切圓設(shè)計偏大。假想切圓設(shè)計偏大，煤粉氣流更容易刷墻，旋轉(zhuǎn)氣流中較粗的煤粉顆粒、灰粒

16、更容易甩到墻壁而形成結(jié)焦。另外，切圓變大，加劇了一次氣流的偏轉(zhuǎn)，這些都增加了結(jié)焦的機(jī)會。燃燒器燃燒切圓大，燃燒區(qū)域四周溫度高，水冷壁易掛焦，大塊軟焦在掉落后易掛在冷灰斗表面不平整的部位，如除焦不及時勢必造成惡性循環(huán)。 鍋爐結(jié)構(gòu)方面因。燃燒器噴口燒壞沒有更換、水冷壁變形嚴(yán)重等原因使?fàn)t膛火焰充滿度差、燃燒中心不正?；鹧娉錆M度差時，局部火焰過于集中處的溫度過高，使結(jié)焦成為可能。燃燒中心不正時，存在火焰過于貼進(jìn)水冷壁的現(xiàn)象，這增加了熔化的灰粘貼在水冷壁上形成初期結(jié)焦的幾率。 煤粉管通風(fēng)阻力不均勻。煤粉管通風(fēng)阻力不均勻會使某個燃燒器的出力偏大或偏小，甚至?xí)斐梢淮物L(fēng)管積粉堵管。燃燒器出力偏差大將造成爐膛

17、火焰溫度分布不均勻、切圓偏向某一側(cè)水冷壁，從而造成爐膛結(jié)焦。4.4 燃用煤種變化的影響鍋爐是根據(jù)設(shè)計煤種的著火性能、沾污腐蝕磨損性能、燃盡性能和結(jié)焦性能進(jìn)行設(shè)計的，因此實際燃用煤質(zhì)偏離設(shè)計煤種、煤的結(jié)焦性能超出鍋爐設(shè)計參數(shù)范圍就有可能造成鍋爐結(jié)焦。由于煤炭市場的變化，長期穩(wěn)定的使用設(shè)計煤種是不可能的。雖然長期以來人們一直進(jìn)行各煤種的摻燒、混燒，但由于各種因素的影響，還是可能造成入爐煤質(zhì)波動引起鍋爐結(jié)焦的發(fā)生。 煤灰的熔點(diǎn)在影響結(jié)焦的因素中，煤質(zhì)特性起著主要的作用。煤粉在燃燒時，其灰份熔融特性一般用變形溫度、軟化溫度、和熔融溫度和流動溫度來表示，軟化溫度t2的高低是評價煤灰是否容易結(jié)焦的主要指標(biāo)

18、。從表1中我們可以看到岱海電廠二期機(jī)組的設(shè)計煤種的軟化溫度高達(dá)1400以上，而二期鍋爐爐膛內(nèi)部溫度僅有個別點(diǎn)略高于1400，所以在燃用設(shè)計煤種時鍋爐基本不結(jié)焦。從表3、表4中我們可以看到二期機(jī)組摻燒的褐煤和煙煤的軟化溫度大都在1200，而爐膛內(nèi)部溫度普遍高于這一溫度（見表5、表6），這就是二期鍋爐在摻燒非設(shè)計煤種后常常結(jié)焦的一個主要原因。岱海電廠鍋爐設(shè)計煤種的煤質(zhì)成分分析表（表1）項目符號單位設(shè)計煤種收到基水分Mar%13.25工業(yè)基分析一般分析煤樣水分Mad%3.84收到基灰分Aar%26收到基揮發(fā)分Var%23.09收到基固定碳FCar%37.67干燥無灰基揮發(fā)分Vdaf%38收到基低位發(fā)

19、熱量Qnet.arMJ/kg17.981哈氏可磨指數(shù)HGI57煤灰熔融性(弱還原性氣氛)變形溫度DT1250軟化溫度ST1400岱海電廠鍋爐設(shè)計煤種的灰成分分析表（表2）項 目符 號單 位設(shè)計煤種（準(zhǔn)格爾煤）二氧化硅SiO2%40.75三氧化二鋁AL2O3%47.26三氧化二鐵Fe2O3%4.73氧化鈣CaO%0.89氧化鎂MgO%0.20二氧化硫SO2%1.06氧化鈉Na2O%0.33氧化鉀K2O%0.39二氧化鈦TiO2%1.84岱海電廠摻燒煤種成分、灰成分及特性表（表3）煤礦金通礦五梁溝礦富興礦振興礦不連溝空氣干燥基空氣干燥基灰分（%）20.333.9217.7613.1528.91空氣

20、干燥基揮發(fā)分（%）24.8524.0225.9427.4925.12空氣干燥基固定碳（%）39.6535.574243.8639.11焦渣特征CRC（2）粘著（2）粘著（2）粘著（2）粘著（2）粘著高位發(fā)熱量（MJ/kg）19.5517.719.8521.6619.2煤灰熔融性變形溫度DT（）12201500126012101500軟化溫度ST（）12601500132012401500半球溫度HT（）13001500133012601500流動溫度FT（）13201500135012801500灰成分分析氧化鈉0.510.12氧化鎂1.720.16三氧化二鋁22.2143.09二氧化硅40.

21、6343.99氧化鉀0.770.26氧化鈣8.62.26三氧化二鐵11.22.26岱海電廠摻燒煤種成分、灰成分及特性表（表4）褐煤張大營礦煙煤納源礦煙煤空氣干燥基空氣干燥基灰分（%）14.5514.3619.8416.914.9612.66空氣干燥基揮發(fā)分（%）32.4631.7726.329.1827.7825.94空氣干燥基固定碳（%）36.3735.4739.8642.2541.9647.49焦渣特征CRC（2）粘著（2）粘著（2）粘著（2）粘著（2）粘著（2）粘著高位發(fā)熱量（MJ/kg）19.1118.5219.6820.9120.9622.42煤灰熔融性變形溫度DT（）1160117

22、01240123011601180軟化溫度ST（）121011901270130012001200半球溫度HT（）124012101290131012101210流動溫度FT（）125012201350132012201230灰成分分析氧化鈉1.640.51氧化鎂3.121.72三氧化二鋁15.7722.21二氧化硅46.3740.63氧化鉀1.80.77氧化鈣11.678.6三氧化二鐵6.0311.2岱海電廠3號爐爐里各點(diǎn)溫度（600MW）(表5)標(biāo)高（米）左后左中左前前左前中前右右前右中右后后右后左6383483155.698611201141113198247.6125112504513

23、04128012071230127713251240421316130512381255131013541248128539.21436130613061296130413581302138435.81431133913061358140113731339140532.311801230139427132213831302131722.3132218.613021287128613038.9904900896903岱海電廠4號爐爐里各點(diǎn)溫度（600MW）（表6）標(biāo)高（米）左后左中左前前左前中前右右前右中右后后右后左6382887255.61020117411271163104047.61251

24、129945132012951288129813491297131313014239.21364140613721438142114141389141135.81405148514321450144514631482141532.3136012491334132527130113361168131022.31275123512261237126212241225123018.611741176119511848.9742768831849 煤灰的成分灰的成分不同，其熔點(diǎn)也不同：煤中的硫化鐵、氧化亞鐵、氧化鉀和氧化鈉含量大時，灰熔點(diǎn)低，就容易結(jié)焦；煤中的氧化硅、氧化鋁含量大時，灰熔點(diǎn)高，就不易結(jié)

25、焦。對比表2與表3我們可以看出設(shè)計煤種的氧化鋁含量達(dá)47.26%而非設(shè)計煤種氧化鋁含量僅在15.7722.21%；設(shè)計煤種的氧化亞鐵、氧化鉀和氧化鈉含量分別僅為4.73%、0.39、0.33而非設(shè)計煤種的氧化亞鐵、氧化鉀和氧化鈉含量分別為6.0311.2%、0.771.8%、0.511.64%，由于上述灰成分的差異造成設(shè)計煤種的灰熔點(diǎn)遠(yuǎn)高于非設(shè)計煤種。可用灰熔點(diǎn)溫度及灰的主要成分來判斷煤灰的結(jié)渣指標(biāo)，通?？捎没页煞种械拟}酸比、硅鋁比、鐵鈣比及硅值來判斷其結(jié)焦傾向，用Na2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可以判斷其沾污性。 煤灰的粘度與渣的強(qiáng)度灰熔化后的粘度也是影響結(jié)渣特性的重要因素，因為結(jié)渣是要靠灰粒的粘性粘在受

26、熱面上才產(chǎn)生并持續(xù)長大。當(dāng)渣的粘度很小(250P)時，渣的流動性很小，在水冷壁管外形成很薄的渣層，不太容易長成大焦；當(dāng)粘度處于塑性區(qū)(50010000P)時，結(jié)在水冷壁上的渣很容易長大形成大焦，對于鍋爐最為危險；當(dāng)粘度更大時，則鍋爐很難結(jié)渣。結(jié)渣以后渣的強(qiáng)度是衡量結(jié)渣性的另一個重要指標(biāo)，用燒結(jié)強(qiáng)度來表示。如果燒結(jié)強(qiáng)度很大，則渣一旦形成就不容易清理而長大，就會對鍋爐產(chǎn)生較大的危險性；反之，如果燒結(jié)強(qiáng)度很小，渣長大到一定程度或是鍋爐負(fù)荷有所降低，就會由于自重而掉下，也可以被吹灰器吹走，這時對于鍋爐的危險就小得多。 煤粉細(xì)度和燃料的發(fā)熱量煤粉細(xì)度和粒度分布對鍋爐結(jié)渣有一定影響。煤粉過細(xì)、過粗均可能引

27、起結(jié)渣。煤粉過粗時，火炬拖長，粗粉因慣性作用會直接沖刷受熱面，容易造成結(jié)焦。煤粉過細(xì)時，煤粉燃燒過早，有可能在燃燒器附近結(jié)焦。煤質(zhì)發(fā)熱量過高或過低都會對結(jié)焦產(chǎn)生影響。發(fā)熱量過低反映了煤中灰份含量高，為結(jié)焦提供了材料。發(fā)熱量過高則會使燃燒中心的溫度及噴燃器出口煙溫驟升，造成灰的熔融軟化，誘發(fā)結(jié)焦。4.5 燃料和空氣分布不均一次風(fēng)門與二次風(fēng)門調(diào)節(jié)不當(dāng)，四角風(fēng)速分配不均，造成煤在爐內(nèi)燃燒不良、煙氣溫度不均勻，煙溫高、空氣少的地方容易結(jié)焦，同時氣流紊亂也使得熔融的灰渣容易粘貼在水冷壁上。對于四角切圓燃燒鍋爐，保證四角風(fēng)粉均勻分配是取得安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提，如果四角風(fēng)粉分配不均勻，熱負(fù)荷在各水冷壁分配不均

28、，熱負(fù)荷高的水冷壁處很容易產(chǎn)生結(jié)渣。燃燒器四角風(fēng)粉不均勻產(chǎn)生的原因有二：其一，四角的風(fēng)速不均，偏差較大；其二，四個燃燒器的實際擺動角度不一致，四角燃燒器射流的切圓不在同一平面，四角燃燒器的射流角度不一致。在運(yùn)行調(diào)整上，應(yīng)盡量保證主燃燒區(qū)的四角風(fēng)速均勻，煤粉細(xì)度合理，合理組織爐內(nèi)空氣動力場。鍋爐在安裝及大、小修時要注意每層燃燒器的水平高度的一致性，否則要及時修正?；鹧嫫笔侨剂虾涂諝夥植疾痪斐傻?。正常運(yùn)行中，爐膛中心溫度應(yīng)該最高，由于火焰偏斜將使最高火焰層移動到邊側(cè)，當(dāng)它與水冷壁接觸時，就會很快黏附上去而形成焦渣。燃料和空氣分布不均往往是由于運(yùn)行調(diào)整不及時或調(diào)整不當(dāng)所致。未燃燼的煤粉顆粒黏結(jié)

29、到受熱面上，一次風(fēng)量過大而二次風(fēng)量過小，煤粉顆粒未完全燃燒就黏結(jié)在受熱面上而繼續(xù)燃燒，此處爐墻溫度非常高，它的黏結(jié)性也很強(qiáng)，故易結(jié)焦。切向燃燒中，在爐膛中間形成一個燃燒火球。爐內(nèi)氣流旋轉(zhuǎn)直徑增大，使上鄰角過來的火焰更靠近射流根部。這對著火有利，對風(fēng)粉混合也有好處，爐膛充滿度也好，但卻容易誘發(fā)結(jié)焦。實際的切圓直徑總是大于假想切圓直徑，切圓直徑過大，一次風(fēng)煤粉氣流可能偏轉(zhuǎn)貼壁，以至引起結(jié)焦，這是必須避免的。從爐膛的角度考慮氣流偏離設(shè)計方向的因素是爐內(nèi)旋轉(zhuǎn)氣流對射流的橫向撞擊和射流兩側(cè)的補(bǔ)氣條件不同所形成的壓差，但影響氣流偏離的重要因素是燃燒器出口氣流在爐膛內(nèi)所形成的假想切圓直徑及爐膛形狀。因此，較

30、小假想切圓直徑是減少氣流偏離，避免氣流沖刷水冷壁的重要措施。當(dāng)然正方形大切角爐膛，四角風(fēng)粉均勻性，運(yùn)行方式等也是影響爐內(nèi)空氣動力場的重要因素，也就是影響結(jié)焦的重要原因。爐膛燃燒器區(qū)域內(nèi)的結(jié)焦，常發(fā)生在火焰或煙氣直接沖刷之處，如果沒有火焰或煙氣直接沖刷，即使大量灰粒已達(dá)熔融狀態(tài)，由于不和水冷壁接觸，當(dāng)然不會粘結(jié)其上而結(jié)焦。一次風(fēng)管雖然具有一定的煤粉濃度，但與二次風(fēng)相比速度較低，特別是燃用貧煤、無煙煤的燃燒器，一般不宜選用較高的一次風(fēng)速，可設(shè)置遠(yuǎn)側(cè)二次風(fēng)，布置在火焰射流下游側(cè)的水冷壁上，既不影響著火又可降低火焰下游的負(fù)壓，減少火焰射流兩側(cè)壓差，增強(qiáng)火焰剛性提高水冷壁附近氧化性氣氛。燃用高揮發(fā)分的煙

31、煤，可選取較高的一次風(fēng)速，并設(shè)置偏置周界風(fēng)，以增加火焰剛性。4.6 爐內(nèi)的氣氛條件爐內(nèi)的煙氣氣氛條件可以改變煤灰的熔點(diǎn)，例如煤灰中原本含有的Fe2O3的熔點(diǎn)很高，但如果煤灰遇到還原性氣氛，F(xiàn)e2O3就會被還原成FeO，其熔點(diǎn)下降約200。提高灰熔點(diǎn)溫度在于氧化性氣氛比還原性氣氛高，電廠常采用帶側(cè)二次風(fēng)的水平濃淡燃燒器，既有利于低負(fù)荷穩(wěn)燃，又有利于降低NOx排放，更重要的是減少結(jié)焦傾向。因濃相在火焰的上游，淡相在火焰的下游即水冷壁側(cè)，使近壁處形成氧化性氣氛，以提高灰熔點(diǎn)溫度。同理，一次風(fēng)噴嘴采用了設(shè)置周界風(fēng)或側(cè)二次風(fēng)，形成“風(fēng)包粉”的爐內(nèi)氣氛條件，使近壁處的含氧量更高，減小結(jié)焦傾向。一般認(rèn)為爐內(nèi)

32、存在較多的還原性氣體，有如下四個方面原因：(1)由于煙道設(shè)計阻力系數(shù)取值偏小及回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出設(shè)計指標(biāo)，導(dǎo)致實際運(yùn)行過程中，煙氣流量大大超過設(shè)計值，煙道阻力超過相對應(yīng)工況下的風(fēng)機(jī)壓頭，造成引風(fēng)機(jī)出力不夠。為了維持爐膛負(fù)壓運(yùn)行，只有將送風(fēng)量控制在較低值，從而，就導(dǎo)致爐內(nèi)空氣量不足，不完全燃燒幾率增大，產(chǎn)生一定量的CO氣體。(2)由于配風(fēng)不當(dāng)，二次風(fēng)不能與煤粉及時強(qiáng)烈均勻混合，導(dǎo)致局部不完全燃燒幾率增大，產(chǎn)生一定量的CO氣體。(3)由于燃料與空氣混合攪拌不好，即使供給了正常所需的空氣量，也會出現(xiàn)空氣不足的問題。因為混合攪拌不良，某些部分空氣多些燃燒就完全，有的地方空氣少些燃燒就不完全

33、?；旌喜涣际怯捎陲L(fēng)量調(diào)配不恰當(dāng)(如一次、二次風(fēng)比例不當(dāng)?shù)?、燃料與二次風(fēng)調(diào)整不好造成的。所以，燃燒器結(jié)構(gòu)對風(fēng)粉的混合攪拌有很大影響，燃燒器布置不當(dāng)及其結(jié)構(gòu)上的缺陷，往往會使結(jié)渣加劇。(4)低NOx燃燒器的濃淡分離燃燒，在富燃料區(qū)就形成了還原性氣氛降低了該區(qū)域的灰的熔點(diǎn)、富燃料燃燒還會產(chǎn)生高溫也會加劇結(jié)焦的形成。4.7 制粉系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響磨煤機(jī)的運(yùn)行方式不同會使?fàn)t膛內(nèi)火焰集中程度不同。在同樣負(fù)荷條件下，如果燃燒器運(yùn)行過于集中，或者單層燃燒器熱負(fù)荷過大，就更容易導(dǎo)致噴口周圍結(jié)焦。經(jīng)驗表明，在負(fù)荷允許的情況下，采用多燃燒器、少燃料的運(yùn)行方式，不但有利于燃燒調(diào)節(jié)，更好的適應(yīng)負(fù)荷變化，同時風(fēng)粉混合較

34、好，火焰充滿程度好，對避免結(jié)焦有利。小指標(biāo)考核在現(xiàn)在的電廠中被大量采用，其中個別細(xì)化的指標(biāo)實際與機(jī)組經(jīng)濟(jì)性和安全性是有沖突的，如果電廠在小指標(biāo)考核中未能科學(xué)、全理的規(guī)避這方面的問題，就會出現(xiàn)個別指標(biāo)出色而機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性并未提高，甚至下降的現(xiàn)象。以岱海電廠為例，機(jī)組負(fù)荷530MW時，即可以用4臺磨帶也可以用5臺磨帶，顯然5臺磨運(yùn)行比4臺磨運(yùn)行廠用電高，但5臺磨運(yùn)行比4臺磨運(yùn)行爐膛火焰充滿程度好、爐內(nèi)氧量高，對避免結(jié)焦有利。如果電廠方面不能將廠用電和機(jī)組安全在考核方面科學(xué)的量化，就會出現(xiàn)只注重廠用電而不注重機(jī)組安全的現(xiàn)象。4.8 吹灰器的影響鍋爐結(jié)焦的燒結(jié)強(qiáng)度與時間呈指數(shù)關(guān)系，當(dāng)鍋爐受熱面有少量結(jié)焦

35、時，及時吹灰可以有效地避免結(jié)焦惡化。受熱面在結(jié)焦的初始階段，生成的焦尚呈不連續(xù)、疏松狀態(tài)，若不及時進(jìn)行吹灰清除，將使受熱面的傳熱系數(shù)降低、表面粗糙度增加，導(dǎo)致爐膛溫度進(jìn)一步升高，熔化的煤灰更難冷卻，同時粗糙的受熱面更容易粘住煤灰，引起結(jié)焦擴(kuò)展，而且越來越嚴(yán)重。所以在結(jié)焦的初期及時將其吹掉，對避免鍋爐結(jié)大焦塊有很大作用。吹灰器的產(chǎn)品質(zhì)量、科學(xué)設(shè)計、合理布置、工作壓力、良好投運(yùn)都對實際吹灰效果產(chǎn)生很大影響。岱海電廠一、二期工程均采用戴蒙德吹灰器，其產(chǎn)品質(zhì)量、科學(xué)設(shè)計都有所保證，但其布置是否合理就需要根據(jù)實際結(jié)焦情況來定，再好的吹灰器如果放在沒有結(jié)焦的位置也起不到良好的吹灰效果。吹灰器的工作壓力要根

36、據(jù)實際的吹灰效果來定， 如果發(fā)現(xiàn)有焦塊吹不下來，可以就具體部位的吹灰器的工作壓力進(jìn)行調(diào)整。吹灰工作人員在吹灰器有缺陷時要及時發(fā)現(xiàn)和進(jìn)行處理，確保吹灰器時刻保持最好的吹灰效果。運(yùn)行人員也不能因為考慮小指標(biāo)中的補(bǔ)水率而減少或推遲鍋爐的吹灰工作。5 防止鍋爐結(jié)焦的措施產(chǎn)生結(jié)焦有三個要素：首先是煤的成分及組成、第二是爐內(nèi)溫度水平以及氣氛、第三是氣流帶著熔融或半熔融的灰顆粒沖刷到受熱面。所以控制鍋爐結(jié)焦基本從這三個方面入手。5.1 燃煤的混合摻燒煤灰的熔點(diǎn)低是鍋爐結(jié)焦的主要原因，在具有易結(jié)焦特性的燃料中摻入一定比例的高灰熔點(diǎn)煤種，是避免鍋爐結(jié)焦或降低結(jié)焦水平的最好辦法。一方面混摻后鍋爐受熱面灰渣沉積量下

37、降，另一方面高熔點(diǎn)固態(tài)灰對受熱面有一定的沖刷作用也會使沉積量降低。摻燒方式的確定應(yīng)該依據(jù)現(xiàn)場情況通過試驗來最終確定。多煤種摻燒分爐內(nèi)摻燒和爐外摻燒，爐外摻燒又分為煤場混煤和原煤斗混煤，原煤斗混煤又分為皮帶上混煤和原煤斗內(nèi)混煤。爐內(nèi)摻燒操作起來簡單、摻配比例容易控制，但其對提高低灰熔點(diǎn)煤的熔點(diǎn)的效果差。原煤斗內(nèi)混煤摻配比例易控制，但輸煤人員及設(shè)備負(fù)擔(dān)重、均勻性稍差。皮帶上混煤，摻配比例易控制、摻配均勻性是這幾種摻煤方式中最好的，但輸煤人員及設(shè)備負(fù)擔(dān)重、皮帶上煤量控制不好很容易造成后部皮帶過載和堵煤。煤場混燒比例不易控制、操作復(fù)雜最不被推薦。前兩種摻燒方式岱海電廠三、四號鍋爐均采用過，對提高低灰熔

38、點(diǎn)煤的熔點(diǎn)有一定的作用，尤其是原煤斗內(nèi)混煤在實踐中被采用，高低灰熔點(diǎn)煤的摻燒比例達(dá)3：2，機(jī)組在600MW時渣量較大，但無大的焦塊，機(jī)組負(fù)荷500MW時渣量也很少，摻燒后防結(jié)焦效果明顯。摻燒煤種的發(fā)熱量絕大部分都較設(shè)計煤種低，其含水份較設(shè)計煤種高，在實際運(yùn)行中經(jīng)常造成磨煤機(jī)堵煤、磨煤機(jī)出口溫度低。機(jī)組帶滿負(fù)荷時必須六臺磨運(yùn)行，否則不能帶滿負(fù)荷，有時六臺磨運(yùn)行仍不能帶滿負(fù)荷運(yùn)行。摻燒褐煤磨極易自燃和有爆炸危險。為此岱海電廠有針對性的制定了相關(guān)防范措施，以應(yīng)對摻燒非設(shè)計煤種帶來的種種難題。5.2 降低低灰熔點(diǎn)煤燃燒區(qū)域的溫度水平控制爐膛溫度水平能夠有效的減少鍋爐結(jié)焦，試驗表明結(jié)渣率隨爐內(nèi)溫度升高呈

39、指數(shù)升高，當(dāng)爐內(nèi)溫度下降50時結(jié)渣率約降低5倍。一般通過加大過量空氣系數(shù)，采用均等配風(fēng)以及采用合理的燃燒器運(yùn)行方式，來防止局部熱負(fù)荷過高及降低鍋爐出口煙溫，必要時也可采取降負(fù)荷運(yùn)行的方式。 爐膛的下部是爐內(nèi)溫度水平最低的部位，岱海電廠三、四號機(jī)根據(jù)這一實際情況安排下層磨燒低灰熔點(diǎn)煤，在允許的情況下還安排燒低灰熔點(diǎn)煤的磨隔層運(yùn)行，這對減少鍋爐結(jié)焦成果顯著。另外還增加了這一區(qū)域的吹灰頻次，也降低了這一區(qū)域的溫度水平，減少了結(jié)焦的可能性。在配風(fēng)方面，增大低灰熔點(diǎn)燃燒器的周界風(fēng)量和其上部輔助風(fēng)量，這樣一方面可以使低灰熔點(diǎn)燃燒器所噴出的煤粉在氧化性氣氛中燃燒，另一方面也降低了低灰熔點(diǎn)燃燒器所噴出的煤粉燃

40、燒區(qū)域的溫度水平，這兩方面都可以降低鍋爐結(jié)焦的可能。5.3 控制低灰熔點(diǎn)煤燃燒區(qū)域的過量空氣系數(shù)在實際運(yùn)行中，選取較大的過量空氣系數(shù)能夠減少鍋爐結(jié)焦的發(fā)生，也是運(yùn)行調(diào)整中最直接的措施。一方面加大送風(fēng)量能夠降低鍋爐溫度水平，另一方面能夠減少還原性氣氛的區(qū)域面積，降低了低熔點(diǎn)FeO的生成量。為了降低通風(fēng)電耗和NOX排放量，岱海電廠鍋爐實行低氧量燃燒，三、四號鍋爐還采用倒寶塔式配風(fēng)，這就增大了鍋爐結(jié)焦的可能性。為了防止結(jié)焦，現(xiàn)已將配風(fēng)方式改為近似均等配風(fēng)，低灰熔點(diǎn)煤燃燒器的周界風(fēng)和其上方的輔助風(fēng)稍稍加大了二次風(fēng)量以降低燃燒區(qū)域溫度和形成該區(qū)域的氧化性氣氛。5.4 組織合理的空氣動力場組織合理的空氣動

41、力場是控制氣流偏斜、避免局部熱負(fù)荷過高、避免還原性氣氛出現(xiàn)的重要手段。為了確保爐內(nèi)的空氣動場穩(wěn)定，岱海電廠還請華北電科院的專家來廠進(jìn)行檢測和技術(shù)指導(dǎo)并對每臺磨在不同負(fù)荷進(jìn)行了一次風(fēng)調(diào)平和煤粉細(xì)度調(diào)整，還對二次風(fēng)量和一次風(fēng)量進(jìn)行重新標(biāo)定，確保了實際切圓位置及大小與設(shè)計相符、風(fēng)粉氣流不刷墻運(yùn)行，為減少鍋爐結(jié)焦提供了保證。5.5 適當(dāng)提高一次風(fēng)速適當(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(diǎn)離燃燒器更遠(yuǎn)，火焰高溫區(qū)也相應(yīng)推移到爐膛中心，可以避免噴口附加結(jié)焦。提高一次風(fēng)速還可以增加一次風(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)直接沖刷壁面而產(chǎn)生結(jié)

42、焦。5.6 選擇合適的煤粉細(xì)度煤粉顆粒較大，具有的動量更大，在慣性作用會直接沖刷受熱面。再則，顆粒較大的煤粉燃燒后的溫度較細(xì)粉高，所以熔化比例高，沖墻后更容易引起結(jié)焦。但是，煤粉太細(xì)也會帶來一些問題，例如制粉系統(tǒng)電耗升高，系統(tǒng)出力可能受到影響等。所以電廠應(yīng)該根據(jù)實際情況確定合適的煤粉細(xì)度。通過試驗和飛灰及爐底渣含碳量情況分析，岱海電廠三、四號爐煤粉細(xì)度過大，燃燒過程因此被推遲，這增大了鍋爐結(jié)焦的可能性，于是通過調(diào)整磨煤機(jī)出口分離器擋板降低了煤粉細(xì)度。5.7 確定合理的吹灰時間、保證吹灰設(shè)備的良好投入。鍋爐進(jìn)行及時的吹灰是避免結(jié)焦加劇的重要手段，在結(jié)焦產(chǎn)生的初期，由于燒結(jié)強(qiáng)度較小，更易清除，所以

43、應(yīng)根據(jù)實際情況確定最佳的吹灰時間間隔。根據(jù)吹灰時的掉焦情況分析，岱海電廠三、四號爐的結(jié)焦部位主要集中在燃燒器上、下水冷壁的小范圍區(qū)間，于是將這個部位的吹灰頻率由每天兩次增加為每天三次，并根據(jù)結(jié)焦情況適當(dāng)增加。另外還加強(qiáng)了對吹灰設(shè)備的管理，確保了吹灰設(shè)備的良好投運(yùn)。通過試驗增加了重點(diǎn)結(jié)焦區(qū)域的吹灰蒸汽壓力。在水冷壁區(qū)域選擇水力吹灰器，用較高壓力的水（水壓18bar，水溫常溫）射向渣體，由于渣塊溫度很高，遇水急冷而破碎，從受熱面或爐墻上掉下來，除焦效果非常明顯。但水力除焦時，將對鍋爐本體及安全運(yùn)行造成影響。為此鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行時（75%額定負(fù)荷），不宜對水冷壁管進(jìn)行水力除焦，防止其破壞水循環(huán)。岱海電

44、廠二期鍋爐結(jié)焦主要集中在水冷壁區(qū)域（噴燃器上、下區(qū)域），現(xiàn)在所采用的蒸汽吹灰尚能滿足鍋爐吹灰的需要，所以仍采用蒸汽吹灰。5.8 噴液態(tài)除焦劑 除焦機(jī)理的主要成分是硝酸鹽水溶液，鍋爐除焦劑的工作原理是提高焦層共熔物的熔點(diǎn)，使之二次燃燒。在400的溫度下,會與焦層中的有機(jī)物發(fā)生自燃。在700的溫度時，在氣流的作用下，與焦層中的炭沫、硫磺和其它可燃物質(zhì)碰撞、摩擦?xí)l(fā)生燃燒和微爆現(xiàn)象，使焦層松化。除焦劑深入焦層內(nèi)部，改變焦層的晶格，使焦層的晶體由堅硬的鈉長石和鈣長石，改變?yōu)槭杷傻氖⒑湍獊硎取ａ泛ｋ姀S三、四鍋爐也采用噴液態(tài)除焦劑來減少結(jié)焦的可能，每周一、三、五的上午9:00向鍋爐爐膛內(nèi)噴定量的除焦劑，鍋爐除焦劑的噴入地點(diǎn)為鍋爐五層火焰觀察孔。除焦劑能有效的除去鍋爐陳舊性結(jié)焦和新形成的焦塊，保證受熱面的清潔。5.9 安排定期不定期降負(fù)荷掉焦工作。因鍋爐結(jié)焦焦塊的成份與鍋爐受熱面的成份不同，結(jié)