锅炉车间煤粉炉结焦原因及解决对策

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锅炉车间煤粉炉结焦原因及解决对策

摘要：煤粉锅炉结焦问题会导致受热面传热不均，降低锅炉热效率，增加Nox排放，严重结焦甚至会导致掉焦灭火，严重危害锅炉的安全经济运行。本文针对动力部锅炉车间近半年以来1#、2#煤粉炉频繁发生掉大焦导致闪灭的情况，试分析结焦形成的原因并从设备和运行调整等方面提出一些控制结焦的建议。
关键词：煤粉锅炉，结焦，灭火，控制结焦
1.1#、2#煤粉炉概况及锅炉结焦灭火情况
动力部锅炉车间1#、2#煤粉炉为北京巴布科克.威尔科克斯公司制造的与50MW汽轮发电机组配套的高压锅炉，Π型布置，自然循环，按露天布置抗七度地震设计，锅炉设计煤种为无烟煤，采用球磨机、中间粉仓、热风送粉制粉系统。
锅炉型号为B&WB-220/9.81-M,采用单汽包、单段蒸发、集中下降管循环蒸发系统。制粉系统配备两台MG290/470-Ⅲ型磨煤机，两台给煤机，两台排粉机。
锅炉燃烧器为正四角不等切圆布置，一次风的煤粉喷燃器为直流式浓淡分离器，每组燃烧器采用两个一次风口集中布置。炉膛内设计为双切圆燃烧，其中一次风煤粉气流为反切，设计切圆直径为600mm，根据需要，调整为400mm；二次风气流为正切，设计切圆直径为850mm，根据需要调整为650mm；燃烧器布置如下图所示。

当炉膛上部大量的结焦塌落时，会破坏炉膛空气动力工况，扰乱正常的燃烧，燃烧器上部下落的灰渣会将火焰瞬间切断，引起局部灭火导致燃烧不稳，继而引发全炉膛灭火；当炉膛内炽热的大量焦渣塌落, 尤其是细碎灰，渣掉到下方冷灰斗时，水急剧汽化，所产生的蒸汽会导致炉膛压力快速升高，并扑灭火焰；当炉膛下部存在燃烧器配风不良、煤粉颗粒度分布不均等问题时，炉膛下部形成较高的可燃物体浓度氛围，焦渣大量脱落时将携带高氧气浓度的烟气随之一起下落到可燃气体中，引爆下部涡流区的可燃气体，也会造成爆燃导致灭火。
两台煤粉锅炉在2013年上半年已发生多次掉焦闪灭事故，其中1#煤粉炉闪灭次数比2#煤粉炉更加频繁，严重威胁了人身与设备安全以及车间安全生产。
2013上半年动力部锅炉车间2#煤粉锅炉闪灭情况如下：

2#煤粉锅炉2013年上半年闪灭情况统计表
2013年上半年1#煤粉炉闪灭96次，其中因掉焦或打焦导致闪灭38次，占总数39%；2#煤粉炉共闪灭15次，其中掉焦闪灭11次，占总数的73%。炉膛结焦问题已经严重影响到了两台煤粉锅炉的安全经济运行，如果不及时解决，会给锅炉运行带来很多隐患。对于锅炉结焦，必须找出其根本原因并分析对策，才有可能有效防止或减少结焦，降低炉膛结焦对锅炉平稳经济运行的危害。
2.煤粉炉结焦的基本形式及原因
2.1结焦的过程
当炉膛内的温度较高时一部分灰已呈熔融或半熔状态，若这部分灰在到达受热面前未足够冷却，成为凝固状态时具有较高粘结能力，就容易粘附在受烟气火焰冲刷的受热面或炉墙上。而且渣层温度较高，易粘附熔融和半熔融状态的灰粒和未燃尽的焦炭，使结焦不断发展。
2.2结焦的原因
影响结焦的因素很多，不仅与灰熔点、灰成分、灰粘度等结渣性有关，还与炉膛热力参数，燃烧器的结构与布置、炉内空气动力工况、锅炉运行参数等密切相关。
2.2.1煤质的影响
煤质对炉膛结焦的影响主要体现在煤灰的熔融性和灰渣的粘性以及煤中的灰分。
煤灰的熔融性是发电厂用煤的一个重要指标。煤灰的熔点（软化温度）在1200℃以下的煤为易熔煤，该煤种易结焦，低灰熔点的灰分通常粘附性也强，增加了结焦的可能性，对燃烧不利。
灰分是煤中不可燃的杂质。煤中灰分是有害的，当煤燃烧时，煤中的不可燃物质转化为灰分，不仅会减少煤的发热量，还会影响煤的着火与燃烧。煤中灰分过多，使煤不易燃尽，且当灰粒随烟气流过受热面，若烟速低，会形成受热面积灰降低传热效果，使烟气温度升高，炉内容易结渣。
2.2.2长期低氧燃烧
运行中操作不当，燃烧调整不合理，一次、二次风混合不良，都会造成氧气不足，在炉膛内产生还原性气氛，使灰中熔点较高的Fe2O3
Fe3O4+H2S=SO2+H2O+FeO； 被还原成熔点较低的FeO：
Fe3O4+CO =CO2+3FeO
Fe3O4+H2=H2O+3FeO
而FeO又容易和CaO，SiO2等高熔点灰分反应，使灰熔点进一步降低，易引起结焦。
2.2.3风粉配比不当
燃烧组织不当，各火嘴一、二次风速、风量不一致，来粉不均，都将造成燃烧切圆改变、火焰中心偏斜及局部热负荷过高。给粉机给粉量不均衡会导致煤粉量变化，当給粉量变化大时，若不相应调整配风量，不仅容易造成锅炉燃烧扰动熄火，还易造成锅炉结焦。
一次、二次风配合不当，一次风速过高，着火点延后，火焰中心上移；一次风速过低，着火点会过于靠前，易烧坏喷燃器，并且易在喷燃器附近结焦。若一次、二次风混合不均，也会使燃烧不充分，易造成炉内结焦。
2.2.4煤粉细度
煤粉过细，煤粉颗粒表面积增大，增加煤粉与空气的接触，有利于燃烧，但煤粉出燃烧器喷口易着火，容易造成喷燃器附近结焦并可能烧坏火嘴；如果煤粉过粗，煤粉在离开燃烧器区时很难及时着火，火焰中心过于靠上，难以实现完全燃烧，使炉膛出口温度升高，易导致炉膛出口受热面管壁结焦。目前主要原因是粗粉分离器分离效果差，制粉系统的煤粉细度为R90=18%左右，达不到锅炉燃烧所要求的煤粉细度，粗粉分离器的煤粉细度调节挡板已调到最细处，挡板上已发生大量积粉现象。
2.2.5吹灰的影响
为保证锅炉燃烧稳定，低负荷下不进行炉膛吹灰；另外，当吹灰器出现异常时，这些都会导致炉内水冷壁表面积灰难以及时清除。因此，吹灰不正常也是造成结焦加剧的一个主要原因。
2.2.6火焰贴墙
对于采用四角切圆燃烧方式的锅炉，运行中调整不当，易造成火焰中心偏斜；当煤粉气流受到气流刚度较差、邻角气流的撞击等影响而引起火焰贴墙时，也极易引起炉膛结焦。另外，喷燃器的安装或检修不良对结焦也有很大影响。
2.2.7卫燃带损坏
1#炉膛内的卫燃带已全部脱落，失去卫燃作用；由于水冷壁上的抓钉外露，锅炉在运行期间易挂焦，不易脱落而形成大焦，当大焦掉落时，对炉膛气流扰动加大，容易造成锅炉掉焦灭火。
3.控制结焦的措施
3.1保证煤质均匀
在当前煤质不能根本改变的情况下，应加强燃料管理，加强配煤掺烧，尽量保证煤质均匀。每天及时准确地提供入炉煤的煤样分析,供运行和管理人员参考,以利锅炉燃烧调整。
3.2规范运行操作
通过燃烧调整试验建立合理的燃烧工况确定不同负荷下的最佳过剩空气系数,调整一、二次风率、风速和风粉配比，使煤粉燃烧良好而不在炉壁附近产生还原性气氛。严格按运行规程的规定和燃烧调整试验结果进行调整，避免火焰偏斜直接冲刷炉壁等。保证炉膛负压-20—-70Pa，保证炉膛氧含量在4%—6%。同时也要注意加强锅炉运行工况的检查与分析，运行值班人员每班至少应对锅炉结渣情况进行就地检查一次, 发现有结焦情况, 应及时汇报、处理。
3.3改进制粉系统，保证煤粉细度
进行制粉系统性能试验，对排粉机、粗粉分离器、细粉分离器进行改造；恢复制粉系统再循环调节阀门，控制再循环风量，提高制粉出力。
运行中调节煤粉细度的方法主要是调整制粉系统的通风量和调节粗粉分离器折向挡板，通风量大时，携带煤粉的能力增大，煤粉细度变粗；通风量小时，携带煤粉的能力变小，煤粉细度变细。调整通风量调节煤粉细度的方法调节范围较小，这种方法不能将煤粉细度调至正常范围内，所以采用调节粗粉分离器折向挡板的方法来调节煤粉细度。将煤粉细度控制在合格的范围内，保证燃烧的充分性以及火焰中心位置不偏斜。
3.4按时正确吹灰
锅炉受热面吹灰器必须完善投用, 各班必须严格按运行规程对各受热面进行吹灰。同时应保持吹灰器高的可用率。出渣设备发生故障应立即修复,防止水冷壁冷渣斗中产生堆渣现象。
3.5卫燃带恢复
恢复卫燃带，重新布置卫燃带，卫燃带可设计成条形结构，并在卫燃带上进行陶瓷喷涂，避免大焦形成。
4.结论
一段时间以来，动力部锅炉车间两台煤粉锅炉结焦问题严重危害锅炉装置安全、经济运行。控制锅炉结焦应以预防为主，建议从煤质、设备、运行调整等方面同时对症下药，缺一不可。从燃料方面，保证所烧煤质；损坏的喷燃器和卫燃带加以调整，恢复炉内正确的空气动力场；改进制粉系统，保证煤粉细度合格；班组运行中严格规范运行操作，保证炉膛氧含量在4%—6%，炉膛负压-20—-70Pa。炉膛两侧温差不超过50℃，避免火焰中心偏斜和火焰刷墙。通过试验确定合适的一次风速，调整二次风配风方式，可有效改善炉膛温度场均匀性，有利于减缓结焦。但是，无论采取怎样的预防措施，锅炉在实际运行中由于各种不定因素的影响，有时难免导致锅炉结焦、积灰。一旦发现锅炉结焦，应立即联系相关施工单位进行打焦，避免结焦加剧，减小因结焦带来的隐患。

内容来源：百度文库