浅谈1000MW锅炉结渣原因分析和处理措施

浅谈1000MW锅炉结渣原因分析和处理措施

摘要:近期,我厂锅炉结焦、落渣现象时有发生,使机组安全稳定运行隐患增加,为帮助运行人员系统、全面、深入地理解和掌握1000MW 锅炉结渣方面的知识,并在运行工作中作出正确分析、操作,从而避免或减轻结渣现象的发生,本文重点分析锅炉结渣的原因,并针对这些原因提出相应的处理措施。

关键词:1000MW锅炉结焦原因分析处理措施

在热力发电锅炉燃烧调整中,锅炉炉膛结焦是长期困扰电站锅炉运行人员的主要问题之一。本文首先对锅炉结焦的成因及结焦对锅炉安全运行的危害做了详细的分析。再从燃煤煤质、运行燃烧调整、运行氧量控制、炉内空气动力场特性等方面深入热电厂锅炉结焦问题。结论认为锅炉结焦主要是由煤炭煤质、运行调整不当、运行氧量偏低、炉膛烟温偏高、空气动力场不均等原因造成的,进而针对结焦原因采取合理的治理措施。

1 结渣对锅炉运行的危害

(1)结渣会导致过热汽温、壁温异常升高,严重的甚至会招致汽水管爆破。锅炉结渣后,后部烟温升高,高烟温部分受热面管子超过它的允许温度引起爆管。水冷壁结渣后,各部位管子受热不均,破坏了锅炉的正常水循环也会引起爆管。(2)排烟损失增大,锅炉热效率降低。焦渣的导热系数很小,当它粘附在受热面上,会大幅减少受热面的吸热量,

使排烟温度升高,排烟损失增大。结渣后锅炉蒸发能力降低,为维持机组额定出力,就要增加燃料量,因此机械未完全燃烧热损失增大;空气量不足时,化学未完全燃烧热损失也将增大,导致锅炉热效率降低。(3)结渣会影响锅炉设备的使用寿命。结渣后炉内温度升高,耐火材料易脱落,造成炉墙松动和倒塌。当渣块掉落时,水冷壁下部管子易被渣块砸弯和损坏。(4)结渣会导致锅炉出力降低,严重时造成被迫机组停运。

(5)增加引风机电耗。对流管结渣时,烟气阻力增加,从而导致引风机电耗增加。(6)水冷壁结渣还会对锅炉水冷壁的热偏差带来不利的影响。

2 焦渣的形成

煤炭中灰的熔化分为软化、变形和熔融(即流动)三个阶段进行。由于炉膛火焰中心温度可达1600℃以上,炉内烟气中灰粒多呈熔化和软化状态,在燃烧过程中形成的熔融灰渣在凝固前接触受热面,便会黏结在上面,积聚生成一层硬结且难以清除的灰渣层,形成结渣。(如表1) 表1给出了灰中各个成分的熔点温度,从表中清楚看出,含有杂质不一样的灰,其灰的熔点就会有很大差别。当灰粒通过1450～1650℃的火焰中心时,灰粒都会被熔化而形成胶态物质。当灰升至炉膛出口的时候,由于出口温度比火焰中心温度低,胶质状态的灰粒将被冷却凝固,从而也就不会产生结渣。但如果燃烧不完全时,会使灰熔点温度降低300～350℃,这样会使胶质状态的灰粒得不到凝固而结渣。

管壁上粘结一层焦渣之后,焦渣之间粘附性很强,所以灰渣粒更容易被粘附住,结渣一个自动加剧的恶性循环过程。

3 结渣的原因

影响受热面结渣的因素多样而复杂,无论是何种原因的结渣都有两个基本条件构成,一是火焰贴近炉墙时,烟气中的灰仍呈熔化状态,二是火焰直接冲刷受热面。

3.1 煤质的影响

判断不同煤种在燃烧时的结渣性能,目前运行中普遍使用的是测定飞灰的熔融特性。易结渣煤种的灰分含量越高,对锅炉运行越不利,就越容易结渣。

3.2 燃烧过程中空气量不足

燃烧过程中空气量不足,燃烧条件不够良好,煤粉不易达到完全燃烧,不完全燃烧易产生较多的还原性气体,例如一氧化碳,灰熔点就会显著降低,这时虽然炉膛出口温度并不高,但因有一氧化碳等半还原性气体存在,结渣就会加剧。

3.3 煤粉与空气混合不良

由于燃料与空气混合搅拌不好,即使供给了正常燃烧所需的空气

量,也会出现局部空气不足的问题,导致局部燃烧不完全。燃烧器布置不当和结构上有缺陷,往往会使结渣加剧。

3.4 燃料分配和空气动力场不均造成火焰偏斜

正常运行中炉膛中心温度应该最高,粉管出粉不均和空气动力场偏斜将导致火焰中心偏斜,使火焰中心向边侧移动,当火焰中心与某侧水冷壁靠近时,就会导致该部位熔融状灰分很快粘附上去而形成焦渣。

4 处理措施

4.1 降低炉膛出口烟气温度

当空气量充足时,锅炉受热面结渣与否的决定性因素便是炉膛出口烟气温度,因此,需要把炉膛出口烟气温度保持在规定的数值之下,—般应比灰软化温度低50～100℃。为使炉膛出口烟温不致过高,应采取调节燃烧火焰中心和减少炉膛热强度等措施。

(1)合理调整一、二次风,使风、粉混合充分、均匀,使煤粉燃烧的迅速而又完全,尽量让燃烧靠前,火焰中心靠下。这样,炉膛出口烟温就会降低。在运行中要适当调整一、二次风的风速风量和比例,防止一

次风量过大使火焰中心上移。(2)合理调整磨煤机运行方式,减负荷先停运上层磨煤机,带负荷后启动上层磨煤机,达到降低火焰中心的目的。满出力运行的时候还可以采取适当加大下层磨煤机出力,减小上层磨煤机出力的方式降低火焰中心。(3)减少炉膛热强度,合理调整燃料、风量的配比,保证各磨煤机出力正常,煤粉细度良好,达到使燃料完全燃烧的目的。锅炉效率提高,燃料消耗就减少,炉膛热负荷强度就较低,从而降低炉膛温度,减少结渣的形成。(4)改善煤粉着火条件,保证煤粉细度,适当提高磨煤机出口温度,使煤粉进入炉膛时着火更加迅速,燃烧更加完全。着火提前,燃料在炉内燃烧的时间会相应的延长,这样就能有效降低炉膛出口烟温。(5)保持适当的过剩空气量,如果过剩空气量不足,在炉内易出现还原性气氛,导致灰熔点大大降低,增加了结渣的可能性。如果过剩空气量过大,烟气量也要增加,炉膛出口烟温反而会提高。

4.2 织良好的炉内空气动力场

在煤粉炉中,如果熔融状态的灰渣撞击炉壁,易粘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,更容易结渣,且易成为大片焦渣的发源地。因此必须保证良好的空气动力场。

4.3 保证合适的煤粉细度和均匀度

煤粉过粗会延迟燃烧过程使炉膛出口烟温升高,同时烟气中会出现未完全燃烧的煤粒,这样也会造成结渣。煤粉过细易于粘附壁面,影