电厂锅炉结焦原因分析及预防措施
韩晓龙
大唐临清热电有限公司 山东省聊城市临清市 252600
摘要:在火力发电过程中,主要通过锅炉燃煤提供动力。锅炉结焦会导致炉膛内温度升高,风室压力异常,影响锅炉的运行效率,增加发电成本。严重时,结焦还会引发锅炉爆炸等安全事故,给发电厂带来巨大的损失。因此,解决锅炉结焦问题对于提高发电效率、降低成本、保障安全至关重要。
关键词:电厂锅炉;结焦原因;预防措施
近年来,我国科技发展不断加快,各行业都取得了显著进步,特别是电力行业,取得了飞速发展。燃煤电厂每年需要使用大量煤炭资源作为燃料,电厂锅炉在日常运行中受不同煤质影响,如果不能完全燃烧或燃烧不良,会导致大量结焦。因此,相关技术人员需要根据不同煤质对锅炉燃烧进行相应调整,提高其燃烧率,但是相关预防性措施,只是对锅炉结焦问题起到了一定的缓解作用,并不能从根本上避免这一问题。因此,需要从煤质变化、锅炉结构及温度分布上进行全方位分析,从源头上解决锅炉结焦。
1锅炉结焦的危害
1.1 可对锅炉正常运行造成影响
锅炉结焦后会使锅炉内部的过热器、再热气处烟气温度升高,进而使管壁温度远远超出设计温度,导致锅炉正常运行造成影响。同时,在实践中发现,管壁温度长期高于设计温度容易引发爆管事故,使得电厂受到巨大经济损失。当锅炉炉膛出现局部结焦情况时,结焦部位的水冷壁吸热量降低,使得锅炉水循环的热偏差、安全性受到影响,严重时可导致水冷壁爆管。若锅炉炉膛出现大面积掉焦现象时,极有可能对水冷壁、除渣设备造成损伤,且焦块落入捞渣就会产生蒸汽,蒸汽会对捞渣机的水封造成破坏,导致大量冷风从炉底渗入锅炉内部,使燃烧器区域火焰着火状况恶化,炉膛负压产生较为强烈的波动,进而引起锅炉灭火。
1.2 可使锅炉出力降低
水冷壁结焦会使蒸发量降低,锅炉出口烟的温度、过热器温度、再热器温度升高。在此情况下,为使锅炉正常运行,相应的减温水用量会增大,进而对锅炉的出力造成不良影响。此外,锅炉出口烟温升高后会增加锅炉排烟损失、引风机电耗,可对锅炉运行效率造成影响,进而降低电厂的经济效益。
2 锅炉结焦的原因
2.1燃料性质变化原因
锅炉燃烧使用的燃料,经常性选择混合煤,不同煤炭资源燃烧性质有所不同,其结焦倾向也各不相同。选择燃料时,未合理评定燃料燃烧性质,对结焦倾向、灰沾污能力、着火稳定性等检验不完整,甚至没有做出科学化检验。如遇煤炭资源的固定含碳量减少,并且其低热值相比较于试运期间低出约500k J/kg,甚至更多,而挥发分又较标准煤高出不少,那么在燃烧的时候,由于煤质的变化,可磨系数的变化,配风又未能合理地变化,煤炭燃烧的火焰中心将会发生偏移现象,普遍出现着火提前及燃尽推迟,火焰中心朝向炉膛的上方移动,尤其在高负荷,此时锅炉内部的温度值也相对较高,更加剧了结焦的可能性。
2.2炉膛内温度
通过研究发现,燃烧器区域温度与锅炉结焦息息相关。当燃烧器区域温度越高时,灰就越容易软化、熔融,锅炉结焦就越有可能出现。具体而言,在一般炉膛温度下,某些灰熔点中等的煤并不会结焦,但热负荷集中于燃烧器区域壁面且火焰温度较高时,灰熔点中等的煤有可能结焦。因为炉膛内温度升高时,煤中含有的容易挥发的物质就会发生强烈的气化反应。比如,当炉膛出口温度较高时,极易使炉膛上部因屏式受热面、高温产生结焦现象。又如,当炉膛出口烟温不均匀时,会使温度较高的部分结渣。
2.3负荷升速率过快原因
分析对比锅炉内部掉落的大块结焦物质前期阶段的运行参数值,一般情况下,结焦物质的发生时间段固定在白天升负荷时和高负荷后的运行阶段,此时锅炉内部的温度较高,并且在此之前,负荷升速率大约在每分钟10MW左右。升负荷速度较快,将会造成炉内燃烧剧烈,伴随着磨煤机出力增加,煤粉细度难以保证,加剧了燃烧的推迟,分隔屏出现结焦现象,这将会在最短时间内大量结焦,继而出现炉膛出口温度升高过多结焦更为恶劣的恶性循环。
3 锅炉结焦应对措施
3.1重视燃煤管理
(1)燃煤采购。煤质不达标是锅炉结焦的根本原因,因此,电厂在购入燃煤时需严格把关,根据锅炉设计煤种特性进行采购。当燃煤与要求不符时,采购人员需尽可能选择成分稳定且含灰、含石量少的煤。如此,才可避免因煤质不好而造成的锅炉结焦。(2)入厂煤管理。购入燃煤后,电厂需做好管理工作,将煤矿点、煤种当作依据,按照优、劣标准原则进行燃煤堆放。此外,在燃煤入厂之前,相关人员要进行严格检查、化验,将与电厂锅炉燃烧要求不符的燃煤拒收。(3)合理掺烧。优质煤、标准煤数量较少,如果在锅炉燃烧时只考虑煤质,将会出现资源浪费的情况,电厂经济效益也会受到影响。因此,相关工作人员需基于煤种特性按照锅炉需求进行合理掺烧。
3.2建立锅炉辅机联锁保护系统
(1)风烟系统。锅炉在运行期间的氧量,主要是还原性气氛或者是氧化气氛,其对于锅炉结焦有着很大的影响。若是在锅炉运行期间,其氧量比较低,那么将会增加炉内的还原性气氛,造成煤炭的灰熔点降低,致使锅炉发生结焦问题。含铁量与灰熔点之间呈现出反比关系,若是铁量增加,灰熔点将会下降,若是不能对铁量做好严格控制,还将会对锅炉内部的气体性质产生不良影响。在锅炉内部的氧化性气氛当中,铁物质基本上以三氧化二铁的方式存在,若是在锅炉内部的氧气含量不足,将会影响还原性气氛,使得三氧化二铁发生还原反应,形成一氧化铁,灰熔点也会随之在最短时间内下降。一氧化铁与灰焦之中的氧化硅比较容易发生反应,由此形成低熔点的共晶体,此时的灰熔点将会到达165℃。如遇燃烧期间使用的煤炭质量出现变动,运行人员将不能以实际情况作为依据进行调整,导致锅炉在燃烧期间,其所选择的配风方式难以达到最优状态。
(2)吹灰系统。吹灰系统的主要作用是对锅炉内的灰尘进行吹扫,并且完成除渣工作。在运行吹灰系统时,要根据区域范围内的结焦严重度作出综合性判断,强化吹灰的次数,保证最大限度地将结焦物质清理干净。在锅炉中的主要结焦位置集中在燃烧器侧水冷壁和炉膛出口,若不及时清理,将会导致结焦聚集板结严重,直接影响炉内换热,使温度进一步升高,结焦可能性进一步增加的恶性循环。所以要在运行期间,利用吹灰系统降低结焦可能性。
3.3降低炉膛热负荷
在实践中发现,提高锅炉运行热效率可将同负荷燃料量降低,可使炉膛热负荷降低。在此情况下,燃料停留在锅炉内的时间就会延长,燃料的燃烧也会较为完全。而这可将锅炉结焦现象减少。此外,工作人员需使给水在较高温度下运行,借助其降低燃料的入炉量。
3.4 禁止长期超负荷运行
锅炉长期超负荷运行会造成气温超限,进而导致锅炉出现结焦现象。因此,电厂需要尽可能禁止长期超负荷运行。具体而言,工作人员需要定期对磨煤机风压情况进行观察、记录,并基于其变化趋势采取相应措施。比如,当发现异常情况的时候,工作人员需要即刻对风管温度进行检查、实测;当温度偏低的时候,工作人员要立刻停运,并对设备进行吹扫工作;当某一次风管温度呈现正常状态,但是,其他参与没有异常变化时,工作人员需要及时与热控人员进行联系,对粉管测点进行检查。
结论
电厂锅炉结焦问题比较常见,带来的危害也较大,不但会影响锅炉的正常运行,降低锅炉的运行效率,还会给锅炉运行带来一定的安全风险隐患,严重时导致锅炉运行停机,从而造成重大经济损失。因此,应加强对电厂锅炉问题分析,了解锅炉结焦的原因。同时,应结合相关的原因采取一些锅炉结焦预防措施,从而有效解决结焦问题,预防结焦问题再次出现,降低结焦带来的危害与影响,进一步提升锅炉燃烧发电性能,降低锅炉燃烧的成本,从而更好地推动发电厂稳定安全生产。
参考文献:
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