胜利电厂锅炉结焦原因分析及处理

胜利电厂锅炉结焦原因分析及处理

张瑞祥

（国家能源集团中国神华胜利发电厂 内蒙古 锡林浩特市 026000）

摘要：作为新建电站，胜利电站遇到锅炉严重结焦问题，它对锅炉安全、经济运行有很大影响，涉及的设备、系统范围广，原因复杂，从根本上解决问题难度大。本文结合结焦处理情况，对结焦原因、结焦危害、锅炉结焦处理措施、锅炉结焦处理所取得的经验进行了分析和总结。

关键词：危害、原因、措施、处理

0引言

胜利电站锅炉为哈尔滨锅炉股份有限公司制造的高效超超临界参数，四角切圆燃烧，一次中间再热，单炉炉膛平衡通风，固体排渣，全钢框架，全悬挂结构Π型布置的变压运行直流炉，锅炉型号为HG-2145/29.3-HM15。锅炉设计压力29.3MPa，最大连续蒸发量2145t/h，额定蒸发2087.7t/h，额定过热蒸汽温度605℃，额定再热蒸汽温度623℃。设计主燃料为胜利露天矿褐煤，低位发热量12310kJ/kg，除渣采用干式除渣方式。胜利电站作为坑口电站，在消纳低热值褐煤时#1机组在高负荷阶段遇到了非常严重的结焦现象。过去，由于结焦严重，无法维持长期稳定运行，不得不对炉除焦，严重影响了机组的安全稳定运行，因此对该锅炉结焦原因的分析和处理显得尤为重要。

1锅炉结焦危险：

（1）结焦引起过热汽温升高，并导致过热汽温、再热汽温减温水开大，甚至导致汽水管道爆破。结焦致使锅炉的输出功率下降，严重时不得不停炉。

（2）结焦可能够缩短锅炉设备的使用寿命。排烟损失增大，锅炉效率降低，风机消耗电力增加。

（3）结焦成大渣块，使炉干式除渣系统输送灰渣变得困难，有时会因过载而跳闸。

（4）结焦熔融合成大块后，重力作用下从上部落下，破坏冷灰斗水冷壁。在低负荷下，大的焦块会掉下来，使燃烧不稳定，严重的锅炉会灭火。

（5）发生水冷壁整体结焦或锅炉渣井大面积堵塞无法在运行中处理时，只能停炉进行人工除焦。

2问题发生的原因分析

（1）1号机组经过168小时试运行后，长期保持270MW的负荷运行，机组负荷上升后，受热面贴壁渣开始下落，下落渣的硬度和数量超出干式除渣系统的能力，渣不能自行破碎。

（2）机组负荷上升到420MW时，随着锅炉炉渣量大、机组负荷持续上升，锅炉炉渣量持续增加，锅炉炉渣落料速度超过炉渣排出速度，3口渣井逐渐全部堵塞。

（3）1号机组168试运行期间，锅炉结渣严重，施工单位安排专职捅渣工人24小时不间断捅。1号机组正式商用后，胜利电厂没有配备专职捅渣人员，无法及时处理从锅炉上掉下来的大量焦渣。

（4）煤质取样分析和炉渣分析结果表明，氧化钠和氧化钾含量高于设计值，具有高钠钾煤特性。负荷上升时大掉落熔融状炉渣，部分炉渣呈琉璃体状态，该形态的热炉渣不会被炉渣干燥机压碎，若来不及清理炉渣则堆积增多，长时间堆积后形成坚硬的大炉渣。

（5）1号机组一次风率高于设计值，不能形成二次风包裹一次风的流场结构，火焰刷壁后的水冷壁面容易结渣。

3解决锅炉结焦的措施

（1）选择适当的运行氧量。

锅炉的氧量，即炉内的氧化或还原性气氛，对锅炉的结焦有非常大的影响，锅炉的氧量低，炉内的还原性气氛就强，则煤灰熔点降低，锅炉容易结焦。这是因为，灰熔点随着铁量增加而降低，铁对灰熔点的影响也与炉内气体的性质有关，在炉内的氧化性气氛中，铁有可能以Fe2O3形态存在，此时随着铁含量的增加，其熔点的降低比较缓慢，在炉内的还原性气氛中（氧量不足），Fe2O3被还原为FeO，灰熔点迅速降低。

提高锅炉运行氧量，避免炉内出现还原性气氛。加强炉内吹灰作业，特别是重点区域增加吹灰次数，如果运行氧量还低，必要时适当降低负荷。当结焦区域位于炉膛出口时，容易堵塞烟道，烟道阻力增加，风机输出能力更加不足，因此必须防止结焦和还原性气氛的恶性循环倾向。机组检修时，应重点清洗空气预热器，降低沿程管道阻力，提高风机输出能力。

（2）合理的炉膛出口温度的选择

通过对锅炉进行优化燃烧调试试验，在线监测锅炉出口烟温（或高温受热面管壁温度），合理调整各一次风和二次风的运行风门开度及运行氧量。在保证主参数合格和锅炉出口烟温低于煤灰熔点的同时保证蒸汽质量，从而防止锅炉出口结焦。还可以通过对炉膛出口烟温、过热汽温、锅炉负荷、燃烧氧量、炉膛排烟温度等各种运行参数的在线监测，来评价锅炉炉膛出口是否产生结焦。

（3）保证空气和燃料的良好混合，防止水冷壁附近形成还原性气氛，防止局部严重积灰、结焦。

在一、二次风的位置、风速、风量设计不合理的情况下，尽管炉内总空气量大，局部区域的热焦炭和挥发分却得不到充足的氧气，出现局部还原性气氛。

（4）控制炉内温度水平。

炉内温度水平高，使煤中的挥发性碱氧化物气化或升华（1400度以上），使碱金属化合物在受热面凝结（1000～1100度）。当碱金属直接凝结在受热面上时，形成致密的强粘合性灰。在初始灰层中形成产生低熔点复合硫酸盐反应的条件，增强含碱性化合物在灰层压外表层的粘结性，加速灰层聚集过程的发展。煤灰处于熔融或半熔融状态，熔融灰直接附着在受热面上，产生严重的结焦。因此，在运行中应控制过量空气系数，增加配风均匀性，防止局部热负荷过高和局部还原性气氛的产生，调整四角风粉分配的均匀性，防止一次风气流直接冲刷壁面，并根据需要进行减负荷运行。

（5）组织合理、良好的炉内空气动力场是防止结焦的前提。

在炉渣与炉壁碰撞的情况下，如果保持软化或熔融状态，则容易附着在炉壁上形成炉渣，因此必须适度地维持适中的燃烧中心，防止火焰中心的倾斜和贴边。

（6）四角粉煤浓度及各燃烧器配风应尽可能均匀。

粉煤喷口粉煤量分配不均匀的情况必然导致炉内局部缺氧和负荷分配不均匀，燃烧空气不足时，炉内结焦状况恶化。当燃烧器配风不均匀或锅炉负荷降低、燃烧器缺角或缺对角运行时，炉内火焰中心发生偏斜。所以要尽量把方形风量调平，不要缺角。

（7）需要适当的煤粉细度。

煤粉较粗，火炬延伸变长，粗粉通过惯性作用直接冲洗受热面。此外，粗粉煤的燃烧温度比烟温高得多，熔融比例高，冲刷墙体后易发生结焦。但微粉煤过细也带来了问题，一是电耗量高，制粉输出力受影响，二是炉膛出口烟气温度升高，容易产生结焦。

（7）通过适当地提高一次风速，能够减轻燃烧器附近的结焦。

提高一次风速可延缓微粉煤着火，使着火点远离燃烧器，火焰高温区也相应地推移到炉膛中心，避免喷口额外结焦。提高一次风速还可以增加一次风射流的刚性，减少射流两侧静压作用引起的偏转，使一次风直接冲刷壁面而产生结焦。值得注意的一次风速的提高受煤粉着火条件的限制。

（8）炉膛出口温度场应尽可能均匀。

降低炉膛出口的残余旋转，均匀的温度分布可使密排对流管束中的烟气温度低于起始结焦温度。应用二次风反切减少残余旋转。

（9）加强锅炉吹灰。

加强炉内吹灰，防止因低负荷落灰渣对锅炉燃烧造成不良影响。根据蒸汽温度的变化、炉出口的烟温及两侧的烟温差的变化，可以适当增加吹灰次数。在减温水量不正常上升的情况下，应吹灰。两侧任一侧烟温不正常，应吹灰。过热器、再热器管壁温度高于正常值，应吹灰。省煤器、空气预热器部位温度未正常升高的，应吹灰。

4锅炉结焦处理

（1）锅炉在高负荷运行阶段产生熔融状态结焦，根据实际结焦严重程度减少负荷，暂停锅炉吹灰。另一方面，现场检查结焦位置，在燃烧器水冷壁结焦时增加一次风速，提高氧量，减少还原气体的形成。屏式过热器结焦时减少一次风速，配风采用正宝塔式，减小炉底漏风量，降低火焰中心。另一方面，联系相关人员及时清理渣井结焦，防止结焦堵塞。渣井结焦处理完毕，结焦状况好转后恢复高负荷运行。

（2）锅炉三口渣井发生任一渣井大面积堵焦时，应立即将机组运行出力降至330MW以下，严禁渣井积焦未完全清理前机组上升负荷。

（3）组织专业的打焦队伍，现场布置专业的打焦工具（风镐、钢管、特制铁签等），现场打焦，待渣井清通，结焦情况明显好转后才能开始高负荷运行。

5 总结

锅炉结焦问题原因复杂，问题难以解决，需要根据锅炉特性、燃料特性探索、试验直至运行人员找到最优解，积累防治锅炉结焦的宝贵经验，从而保证电站安全、经济、稳定运行。

参考文献：

[1]艾百仁，王春礼，赵辉；锅炉结焦的原因及应对措施[J]；电站系统工程；2010年04期。

[2]黄新元；电站锅炉运行与燃烧调整[M]；北京：中国电力出版社，2003。

[3]  陈进；锅炉结焦分析与预防[J]；中国科技期刊数据库，2015年 8期。