减轻四角切圆燃烧锅炉结渣的分析及调整

减轻四角切圆燃烧锅炉结渣的分析及调整

张引平

（神华神东电力陕西富平热电厂陕西省渭南市714000）

摘要：锅炉受热面结渣是目前煤粉炉运行中较为常见的问题。结渣实际上是锅炉中高温烟气携带处于熔融或部分熔融状态下的未燃烬煤粉颗粒，遇到低温的壁面冷却、凝固而形成沉积物的过程。锅炉结渣会使锅炉传热能力下降，排烟温度升高，导致锅炉效率降低，甚至会因下落渣块损坏水冷壁、再热器管道超温严重等问题导致机组降负荷运行或停炉，严重影响锅炉运行的安全性和经济性。

关键词：四角切圆燃烧锅炉；结渣；调整；

一、结渣危害

炉内一旦发生结渣,如不及时采取有效的防治措施,渣快就会越结越厚,越结越大,破坏炉内的空气动力场,使燃烧过程恶化。若在燃烧器喷口附近结渣,则会烧坏燃烧器喷口;若炉膛壁面大面积结渣,则炉膛火焰中心温度和炉膛出口烟温升高,锅炉效率降低,引起蒸汽温度偏高或热偏差增大,并发高温腐蚀,使过热器挂焦,甚至造成过热器超温爆管。有时大渣块从炉膛上部落下来,将冷灰斗冷壁管砸扁、砸断,甚至将炉膛拉断,造成恶性重大事故、大块焦渣卡在出渣口,致使锅炉无法排渣而造成堆渣事故,被迫停炉。若大渣块突然掉进湿式裂化水箱中,冷渣水瞬间大量汽化,使炉膛负压剧烈波动而造成灭火,还可能发生炉膛爆炸和下部排渣装置的严重爆炸事故。

二、结渣主要原因

1.四角切圆锅炉的炉内空气动力场不良好,燃烧器的结构型式也不是很合理,尤其体现在矩形炉膛中。这样就很容易导致炉膛几何中心不是炉内的气流旋转中心，误差较大，使得一次风煤粉气流冲刷炉膛壁面，而一次风煤粉气流往往含有许多未熔融、未燃尽的煤粉颗粒，给炉膛壁面造成很大的磨损。

2.有些四角切圆锅炉所选用的燃烧用煤的品质较差，是那种易结渣、软化温度低于1350℃的煤质。这些易结渣的煤质很容易在煤粉锅炉中进行严重的结渣,特别是大容量锅炉。但是我们可以通过改善空气动力场、改进燃烧器、炉膛设计的方法来减轻炉膛壁面结渣的程度,如果我们改进措施得当，还很有可能完全避免在四角切圆锅炉中结渣。

二、调整方法

1.对于易燃易结渣的煤种，由于其着火容易，且燃烧稳定性较好，可以采用适当提高一次风速，保持四角风粉均匀，合适的煤粉细度，维持合理的二次风量，燃烧器分组运行等方法，使得炉内氧量适中，炉膛切圆直径减小，火焰中心的高度和位置适中，着火距离合适，炉内气流动力场和温度场分布均匀，可减轻在水冷壁及燃烧器上的结渣。向燃煤中掺入灰熔点较高、硫分低的煤，也能有效减轻锅炉结渣。掺烧时，不仅要考虑掺混煤种的成分，还要注重掺混比例。将不同煤种掺混后，经过化验分析和燃烧调整，总结出合理的掺配方式，掺配出高熔点、低粘度的燃煤。

2.增加周界风量和偏置二次风量。锅炉的周界风布置在煤粉燃烧器除向火侧以外的其它三面。增加周界风量，一方面能增强煤粉射流刚性，提高其抗偏转能力，减少煤粉射流贴壁的可能性。另一方面，能减少煤粉颗粒逸出，有利于降低结渣倾向。增加偏置二次风量，在燃烧器区域及其上部的四周水冷壁附近形成富氧区，有利于减少炉膛结渣。锅炉吹灰是利用压力蒸汽的冲击和温差裂缝的共同作用将锅炉受热面上的灰尘和松渣脱落，从而可避免在炉内出现硬渣或连片渣等结渣严重化的倾向。并且，锅炉吹灰能提高锅炉效率，降低燃煤量，减少锅炉实际热负荷，这也有利于减少炉膛结渣。

3.加强燃烧调整。一是防止火焰中心偏斜。做好空气动力场试验,调整合理的燃烧器倾角与炉膛负压。保持合理的过量空气系数。空气量过大,炉膛出口的烟温可能升高空气量过小,可能出现还原性气氛,这些都会导致结渣,因而应该控制合理的过量空气系数。对于四角切圆燃烧的直流燃烧器,若一次风速不变,合理的炉膛氧量可以保证合理的二次风动量,有利于实现阻止煤粉贴壁的设计意图。二是保证合理的一次风速和风温。一般来说,降低一次风温、提高一次风速可延迟着火点的位置,对于四角切圆燃烧锅炉,有利于火焰切圆的形成和预防火焰贴壁,从而对减轻结渣有利。若煤种的挥发分较高,锅炉一般可以稳定燃烧,可适当增大一次风速。但过高的一次风速可能会使煤粉颗粒冲墙,导致锅炉结渣加剧。三是保证合适的煤粉细度。较大的煤粉颗粒容易从火焰气流中分离出来与锅炉水冷壁面冲撞,由于其冷却固化困难且燃尽时间较长,因而容易在贴壁处造成还原性气氛,导致结渣。

三、实例分析

1.锅炉情况。设计煤种为神木煤。存在问题:由于神木煤的灰熔点很低,虽然在设计中已采用了二次风反切圆燃烧等先进技术,但在BMCR负荷下连续运行时,仍出现了炉内严重结渣的问题。

2.主要措施:一是对烟道内原安装的4个氧量表的CRT值的误差标定,发现原左右侧4个氧量表的CRT值均有严重偏差,误差最大的达104%,导致对燃烧风量的判断不准确,应及时更换。二是空预器漏风致使炉内局部区域呈还原性气氛燃烧,加剧了炉内结渣强度和范围。应修改CRT的总风量显示模式,充分考虑空预器漏风对风煤比的影响,使CRT显示风量与实际入炉风量一致,即应同时显示入炉风量和总风量,并以入炉风量和炉内氧量作为调节燃烧的参数,以总风量作为监测空预器漏风率和风机运行耗能的参数。三是由于大部分喷口内一次风速偏高,特别是最上排磨所对应的4个喷口,其一次风速均高于设计值20%,导致最上排喷口喷出的煤粉偏粗,部分未燃尽的粗粉颗粒有可能粘结于炉膛出口的屏及对流管束上。因此一次风速过高,特别是磨的风速太高,也是机组锅炉在高负荷时炉内严重结渣的重要原因之一。应更换磨的一次风量测量装置,并确保将磨得风量调整到合理值。四是由于部分二次风门存在开度不足的问题,导致二次风量不足。由于总风量不足,一次风速又偏高,使得二次风量严重不足,一二次风配比失当,这是导致BMCR工况下炉内严重结渣的主要原因之一。应及时更换或修复一些与CRT显示有较大偏差的风门。在高负荷时开足二次风门及周界风门,以确保一二次风的合理匹配。各一次风喷口间煤粉细度偏差较大,有些一次风中的煤粉还较粗,这对燃烧效率的提高和防止炉内结渣都是不利的。应进一步调平一次风,并将各磨间煤粉细度及均匀性调节好。通过试验表明,利用锅炉负荷变化时炉温变化可大大减轻和清除炉内结渣,采用高低负荷变化的合理的运行方式是防止炉内严重结渣的有效措施之一。利用昼夜间锅炉负荷的变化,可使炉膛水冷壁及分隔屏上的松渣在低炉温冷缩时清除掉,从而避免出现炉内严重结渣。五是采用ABDE磨运行方式与采用BCDE磨运行相比,炉膛火焰温度要低些,这对防止炉内严重结渣是有利的。建议在BMCR工况下按ABDE磨方式运行。加强吹灰是防止炉内严重结渣的主要手段之一,特别是在BMCR负荷下,更应加强吹灰。建议在BMCR工况下,吹灰次数应比日常运行时增加1～2倍。合理准确地控制入炉风量,采用燃煤掺烧技术以及采用高低负荷变化的运行方式是防止炉内严重结渣的有效措施。

参考文献：

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[2]程清武,程清果,李东雄.吹灰器选型对锅炉经济性影响分析[J].电力学报,2015,(02).

[3]张杰;冯玉朝;张志辉.锅炉结渣原因分析及预防措施[J];锅炉技术;2008年05期