600MW旋流超临界锅炉炉膛结焦原因分析及对策

摘 要：本文针对某电厂600MW旋流超临界锅炉炉膛结渣从锅炉煤质特性、运行、设计及检修质量等方面分析该电厂造成锅炉结焦的原因，并提出防止锅炉结焦的措施。

关键词：锅炉结焦；危害；原因；措施

1前言

锅炉结焦是燃煤电厂经常遇到的问题，对锅炉安全运行危害很大。近年来，我国电力建设突飞猛进，新建投产机组快速增加，煤炭供应紧张，为了确保机组运行，不少电厂不得不燃烧非设计煤种，电厂对燃用非设计煤种尚缺乏足够的经验，电厂锅炉炉内不同程度的结渣现象时有发生，大渣掉落而砸伤冷灰斗水冷壁管、堵塞排渣口现象时有发生，大焦块掉下时引起炉膛负压波动，甚至引起保护动作而MFT。该电厂地处广东省东部沿海，所需动力煤全部外运，本机组设计煤种为神华煤，近几年由于大量火电机组设计使用神华煤，造成了煤源紧张和购买价格的上涨，印尼煤、越南煤、澳大利亚煤显示出了价格优势，该电厂独特的地理位置，使外煤成了机组的一个很好的煤源，但由此也引起了锅炉频繁掉焦，甚至灭火的设备运行事故。

2锅炉结渣的机理

结渣的形成过程是，在煤粉燃烧过程中，总会有细小（<30μm）的灰粒在受热面表面不断的沉积，其初期结构松散，厚度在锅炉运行后不久会趋于相对稳定，只影响烟气与工质的传热，不会破坏锅炉的正常运行。但若这初始积灰层含有铁、碱金属的氧化物或硫化物时，会形成低熔点的共熔混合物，这种沉积层的结构致密，粘附强度大，会使沉積灰层厚度逐渐的增加，导致受热面结渣。煤粉锅炉炉膛内受热面的结渣通常发生在三个部位，冷灰斗、燃烧器区域水冷壁和炉膛上部出口区域的屏式过热器等，特别是后两个部位更为多见。它们是在一定的条件下形成的，影响因素很多，主要是煤灰成分、炉膛温度环境、火焰冲刷受热面和烟气还原性气氛。

3 煤质特性对锅炉结渣的影响

不同煤种煤灰的结渣特性相差甚远，主要与灰的化学成分及其矿岩结构特性有关，主要包括灰的熔融温度、灰渣粘温特性和灰成分。其中灰软化温度ST、硅/铝比SiO2/Al2O3及碱/酸比较好，一般说来，灰的熔融温度特性中，变形温度越低，则结渣性越强，软化温度与变形温度越接近，结渣性越强；熔渣粘度低的更易湿润受热面；因此，灰熔融温度低和熔渣粘度低的煤灰易结渣。灰成分中CaO、MgO、Na2O、K2O与Fe2O3，FeS2的含量高的结渣性强，其中Na2O、K2O含量高者灰沾污性强；Al2O3和SiO2的含量高的结渣性就弱。

4该电厂锅炉结渣原因分析

掺烧印尼煤期间，#1、2炉多次出现锅炉掉焦问题，2017年#1、2锅炉发生多次掉焦，锅炉掉焦瞬时正压最高达1196Pa ，由于锅炉多次频繁发生掉大渣，为此我们成立攻关小组对掉渣与原因进行了分析，主要内容如下：

4.1 印尼煤灰熔点较低，通过化验分析，印尼煤灰熔点T2温度1130℃，属于强结焦性煤种，客观上为锅炉结焦创造了条件。

4.2 锅炉燃煤为塔山或大同优混与印尼煤煤混配，大同优混煤的灰熔点T2温度1450℃，两种配煤的灰熔点是由灰的特性决定的，并不是简单的两种煤的算术平均值，但一般来讲配煤结果灰熔点要高于低灰熔点煤种，但实际化验结果表明配煤灰熔点T2温度1130℃与印尼煤一致，因此表明配煤没有起到提高灰熔点的作用。

4.3 印尼煤的灰分很小，即使体现出强结焦特性，但由于灰量较小，对于锅炉的影响相对较小，但混配后灰熔点没有增加，反而大大增加了灰的比例，因此使锅炉的结焦量增加。

4.4燃烧灰熔点偏低煤种避免锅炉结大焦的方法除加强吹灰外，通过负荷的升降，炉内温度发生变化，较大的焦块会自然脱落，但由于线路原因，目前两台机组的负荷变化量较小，不利于焦块的脱落。

4.5 烧印尼煤的多次掉焦，基本上都不是发生在吹灰过程中，因为锅炉结焦吹灰频度已经加大，从锅炉掉焦来看，焦相对疏松，如果在吹灰器吹扫范围内结焦，完全可以通过吹灰吹落焦块，而不会是目前结大焦自动脱落，表明结焦部位在吹灰器吹扫范围之外。

4.6 锅炉运行工况的变化和调整对炉内受热面的结渣状况有相当大的影响，对非设计的先天性原因发生的结渣，通常可通过燃烧工况的优化调整得到减轻或消除。两台锅炉长期左侧温度偏高（分离器A、B侧），通过多次掉焦前后的参数变化对比发现，两台锅炉的结焦部位有很大的一致性：如果说结焦影响了受热面的传热，那么掉焦参数稳定后应该使汽温的偏差减小，但恰恰相反，掉焦后反而造成偏差增大，而且非常明显，只能说明火焰偏斜是造成结焦的主要原因；掉焦前后垂直水冷壁出口A侧温度基本不变，而掉焦后垂直水冷壁出口B侧温度明显升高（升高10～20℃），与其相对应的是A、B侧分离器出口温度升高近10℃，而C、D侧基本不变。几次掉焦前后#1、2炉上述几项参数的变化表现出明显的一致性，表明结焦的部位也基本相同，应该可以说明这不是一个偶然性的问题。由此也可以判定锅炉结焦主要集中在炉膛上方偏左墙位置。另外，每次锅炉掉大焦前，经常在低负荷时出现后墙水冷壁温度异常升高。

4.7 关于锅炉两侧燃烧的偏斜问题，无论正常运行和掉焦前后蒸汽参数变化对比，均反映出炉膛上部左侧温度偏高，而下部受热面由于是螺旋水冷壁，温度高低不好判定。锅炉正常运行时，基本采取下层四组对称布置的燃烧器运行，在运行方式上造成的偏斜基本不存在，但是下面四组燃烧器分别对应A、B、C、E四套制粉系统，按制粉系统的布局则是明显偏向右侧，由于输粉管的长短不一致，可能会造成两侧煤粉分配的偏差，因此可能这就是造成燃烧偏斜的主要因素，虽然这只是一种推断，但从其它方面目前找不到燃烧偏斜的原因。如果锅炉燃烧底部右侧强于左侧，容易形成在锅炉上方烟气向左侧挤压，左侧温度偏高且容易形成结焦就可以解释了。

5 对策研究

5.1运行调整对策

1） 适当增加总风量；

2） 调整一、二次风量和风速；

3） 改善燃烧器之间风粉分配的均习性；

4） 减小煤粉细度；

5） 有意识地减少某些燃烧器的粉量，适当减少上排燃烧器粉量，而增加下排燃烧器粉量，以便降低火焰中心，减轻上部水冷壁结渣，或减少下排燃烧器粉量，以减轻下部水冷壁结渣；又如墙式燃烧锅炉，适当减少侧边燃烧器粉量，降低两侧墙附近的燃烧强度，减轻其结渣倾向；

6） 加强吹灰；

7） 利用较大幅度降负荷使结渣掉落；

8） 必要时降出力运行。

5.2 燃用煤质控制，通过来煤控制及燃烧优化调整获得改善或解决

1）尽最大限度进设计煤种；

2） 加强进煤的检测和控制；

3） 掺烧结渣性弱的煤种，例如印尼煤掺烧塔山煤，并加强混煤，既可在煤场上掺混，有条件时也可通过输煤皮带掺混；

4）也可上煤时实施不同煤种燃烧器分层燃烧，印尼煤掺烧塔山煤分层燃烧。也可采用结渣性强的煤种与弱的煤种交替轮换燃烧，使巳有结渣在燃烧弱结渣性煤时掉落减轻。

6结论

锅炉结焦已成为影响锅炉稳定运行的重要隐患，我们进行了分析并采取了对策，目前锅炉掉大焦现象基本上得到了控制，但如果从根本上根除结焦现象还需要进一步努力.

参考文献：

[1] 张继桥.锅炉结焦原因分析和防范措施探讨[J].华北电力技术.2007年S2期

[2] 盛昌栋.对煤粉炉结渣、积灰及其影响的认识[J].中国电力.1997年09期

[3] 谢建文.600MW亚临界锅炉防结渣试验研究[J].电站系统工程.2007年01期

作者简介：

许成伍（1984），籍贯：甘肃省兰州市，民族：汉，职称：工程师，学历：大学本科，研究方向：热能与动力工程。