文档介绍：煤粉锅炉结焦原因分析及预防措施
摘要
在电站锅炉运行中,锅炉结焦是个长期存在并且一直困扰电站锅炉运行人员的主要问题,它的存在不紧影响了锅炉的经济性,并且对锅炉的安全运行也造成一定的影响。电站锅炉主要以煤作为燃料,其燃烧产物中含有大量的灰粒、硫和氮的氧化物等物质,这些物质在锅炉运行的过程中有时以各种各样的形式沉积在受热面的表面,造成受热面的结焦。
魏桥铝电公司热电厂#2炉自投运来长期存在结焦现象,其结焦区域分布在燃烧器周围,燃烧区域的水冷壁管及三次风喷口上部,在屏过底部也有结焦。曾多次因锅炉掉焦发生灭火及严重结焦被迫停运的事故,给锅炉安全运行及经济生产带来较大影响。本文首先通过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介绍。再从燃煤煤质、运行氧量、运行燃烧调整、炉膛出口烟温、炉内空气动力场、吹灰情况等方面深入分析魏桥铝电公司热电厂#2炉结焦问题,认为锅炉结焦主要是由于运行调整不当、运行氧量偏低、炉膛出口烟温偏高、空气动力场不均、吹灰次数少等原因造成的,针对结焦原因采取相应合理的综合治理措施。通过一段时间的运行#2炉结焦现象明显减少,锅炉运行工况得到改善,锅炉运行效率也大幅提高。
关键词:锅炉,燃烧,结焦,灭火
1. 引言
  魏桥铝电公司热电厂#2炉是武汉锅炉厂生产的WGZ—240/-2型锅炉,为高压、单锅筒、集中下降管、自然水循环、“∏”型布置的固态排渣煤粉锅炉。设计燃用淄博贫煤,燃料特性为:挥发份13﹪含碳量53﹪﹪﹪。采用中储式钢球磨煤机制粉系统,12台给粉机,两台排粉机,四角切圆水平浓淡型直流燃烧器,两台送风机,两台引风机。
#2炉在2006年投产,投产初期锅炉结焦现象轻微,从2007年02月以后,锅炉结焦严重,结焦主要区域分布在燃烧器周围,燃烧区域的水冷壁管及三次风喷口上部,有些焦块在屏过底部之间处也结焦,炉膛的大量结焦不但严重影响了锅炉主要参数的稳定。使气温偏高,排烟温度升高,厂用电耗增大,致使锅炉的整体热效率降低。而且大量掉焦引起炉膛负压波动并且几次因严重掉焦造成燃烧失稳最终导致锅炉灭火。由于大焦块的掉落堵塞冷灰斗造成排渣不畅,在除渣过程中大量的冷风漏入,严重危害锅炉安全稳定运行。
2. 锅炉结焦机理
锅炉结渣是个很复杂的物理化学过程, 它涉及煤的燃烧、炉内传热、传质、煤的潜在结渣倾向、煤灰粒子在炉内运动以及煤灰与管壁间的粘附等复杂过程。
在燃料中都或多或少地含有灰分,特别是劣质煤的含灰量较多。灰分状态变化时经历三种温度:变形温度DT,软化温度ST,熔化温度FT。其中,软化温度ST在熔融特性温度中最为重要。在固态排渣煤粉炉中,火焰中心温度高达1400℃~1600℃。煤粉在炉膛内燃烧后一部分灰在炉内高温环境下呈熔化或半熔化状态。正常情况下,由于水冷壁温度相对较低,灰渣粒在接近水冷壁管之前,以辐射换热的形式释放热量,其自身温度迅速降低而凝固,最终可能在水冷壁管上形成一层疏松的积灰,在锅炉运行中积灰层自行脱落或通过吹灰器吹落,灰层不至于发展为焦块。若灰渣粒在到达受热面前未得到足够冷却成为凝固状态,而仍然具有较高粘结能力时,就容易粘附在受烟气火焰冲刷的受热面或炉墙上,产生结焦。一旦结焦发生,由于焦层的热阻使得传热恶化,焦层表面因得不到充分冷却而温度很高,再加上焦层表面粗糙,炉内灰渣粒更容易粘附上去,加速结焦过程的发展,从而形成更大的焦块。
3. 结渣的危害
锅炉效率下降
受热面结渣后,使传热恶化水冷壁的吸热量降低烟气温度升高造成排烟温度升高,锅炉热效率下降;燃烧器出口结渣,造成气流偏斜,燃烧恶化,有可能使机械未完全燃烧热损化学未完全燃烧热损失增大;在炉膛出口处结焦,使锅炉通风阻力增大,厂用电量上升。自2007年以后,#2炉各项经济指标如飞灰由原来的7﹪―8﹪,上升到10﹪―12﹪排烟温度由原来的132℃升高到145℃厂用电率也大幅升高,经济指标大幅下滑,使锅炉的经济性变差。
影响锅炉出力
水冷壁结渣后,由于大量的结渣附着在水冷壁上,受热面内汽水混合物吸热效果下降,如保持燃料量不变,则锅炉的蒸发量将下降;炉膛出口烟温升高,蒸汽出口温度升高,管壁温度升高,当结焦严重时通风阻力的增大,增大引风机出力,当引风机出力到最大时被迫降低锅炉出力。
影响锅炉运行的安全性
结渣后过热器处烟温及汽温均升高,严重时会引起管壁超温;结渣往往是不均匀的,结果使过热器热偏差增大,对自然循环锅炉的水循环安全性以及强制循环锅炉的水冷壁热偏差带来不利影响;炉膛上部结渣块掉落时,可能砸坏冷灰斗水冷壁管,造成炉膛灭火或堵塞排渣口,使锅炉被迫停止运行;除渣操作时间长时,炉膛漏入冷风太多,使燃烧不稳定甚至灭火。
锅炉的大焦块掉在捞渣机后,瞬间产生大量的水蒸气,