火力发电厂煤粉锅炉结渣的危害、原因分析与对策

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1 锅炉结渣的危害

(1)引起过热汽温升高、甚至造成管道爆破。锅炉结渣后,炉膛部分吸热减少,造成经过过热器的烟温升高,由于锅炉过热器管材允许承受的最高温度往往比正常值仅有几十度的裕量,加上随着温度升高、管材的强度快速下降,往往造成过热管道加速老化、提前爆破。如果是汽包锅炉,水冷壁局部结渣,往往造成管子受热不均,严重时会导致水冷壁管路中水循环破坏,短期过热管道爆破。

(2)可能发生掉渣灭火、造成受热面或人身伤害。锅炉结渣后,如果发现不及时或采取措施不力,结渣会不断加剧,形成恶性循环,当受热面上粘结的渣块受到的重力大于粘结力时,自行脱落可能塌灭炉膛火焰造成锅炉灭火。大渣块掉落还可能砸坏炉底水冷壁管、同时造成炉内严重冒正压,导致火焰喷出造成火灾,渣水溢出对周边人员造成人身伤害。

(3)导致锅炉出力下降,甚至被迫停炉。受热面结渣后,锅炉同样热负荷下吸热量就会减少,导致锅炉出力下降,为了保证锅炉出力就必然要加大燃料量,造成锅炉热负荷增加,进一步加剧锅炉结渣和汽温上升,当汽温调整手段不足以保证汽温在安全范围时,必然被迫降低锅炉出力。陷入恶性循环后,只能被迫停炉。

(4)使排烟损失增大、降级锅炉热效率。灰渣是热的不良导体,灰渣粘结在受热面上,使炉膛内有效吸热减少,造成排烟温度升高,排烟热损失增大,锅炉热效率降低。

2 原因分析

锅炉结渣的机理为炉膛内的温度过高,灰渣在接触到水冷壁管(或炉墙)前没有得到有效的冷却,软化(熔融)状态下的灰渣粘结性强,就容易粘结到受热面上形成结渣。同时灰渣沉积会使管壁变得更加粗糙,加重了灰渣粘附在管壁上的可能,导致整个管壁的粘结厚度不断增加,因此不及时采取措施,灰渣沉积会不断发展、愈演愈烈。

锅炉结渣的原因是多方面的,本文主要从灰分的熔融特性和运行调整的角度分析其形成原因:

2.1 灰分的熔融特性 结渣主要取决于灰分的熔融特性(一般取灰的软化温度代表灰的熔点),灰的熔点越高越不容易结渣,反之灰渣的熔点越低越容易结渣。影响灰的熔点的因素主要取决于灰的成分组成、存在的介质气氛、灰的黏度和浓度。(1)灰的组成成分中,酸性氧化物一般熔点较高,例如二氧化硅为1470℃,三氧化二铝为2015℃。碱性氧化物一般熔点较低,例如氧化钾、氧化钠的熔点为700℃。也就是说,灰中酸性成分增加,熔点会提高;碱性成分增加,熔点会下降。(2)介质气氛对熔化特性的影响。同一煤种,半还原气氛中灰分的熔点一般比氧化气氛下约低30-300℃。(3)灰的黏度越高,越容易结渣。灰浓度也会影响灰的熔点,灰浓度越高,一些高熔点的氧化钙、氧化镁在高温作用下,更容易与其他氧化物结合,生成低熔点共晶体,降低灰的熔点。

2.2 运行调整方面

(1)火焰刷墙。采用四角切圆燃烧的锅炉,火焰切圆超过预定情况,就会使煤粉气流发生偏斜,或者采用旋流式燃烧器的锅炉,由于气流旋流强度过大,也会导致火焰刷墙,处于熔融状态的灰渣来不及冷却就碰到水冷壁管,导致火焰刷墙部位大量结渣。

(2)炉膛热负荷过大。运行中配风不当,造成炉膛火焰过于集中,炉膛局部热负荷过大,周边部位就容易结渣。另外由于其他原因,锅炉本身超负荷运行也是导致炉膛热负荷过大,引起锅炉结渣的重要原因。

(3)火焰中心过高。运行中配风不当,如果下层风量较大、上层风量较小,容易造成火焰中心过高,造成炉膛上部冷却条件较差的部位,由于热负荷过大引起结渣。

(4)炉内还原性气氛增加。过量空气系数过小加之风粉混合不好,使炉内还原性气氛增加,导致灰熔点降低,这时炉膛出口烟气温度可能并不高,仍然可能出现较为严重的结渣现象。

2.3 其他方面 燃烧器制造质量不高、安装不正、风筒磨损后没有及时修复,风门挡板卡涩调整不动都可能造成流场破坏、气流偏斜,导致喷燃器区域结渣。同时吹灰器故障不能投用、或运行人员不及时吹灰,导致受热面积灰不能及时清除,也会加剧该区域受热面结渣。

3 锅炉结渣的解决对策

(1)由于燃烧器的质量会对结渣情况产生直接的影响,所以保证燃烧器的设计、制造和安装质量,并在停炉期间及时检查修复,控制并保证燃烧器的性能,对预防锅炉结渣非常重要。只有保障煤粉燃烧的稳定性才能够同步提高燃煤锅炉的效率,同时能够有效的改善炉内结渣的情况。

(2)重视运行观察和调整,只有合适的风量供给才能够使着火点位置正常,使炉内火焰中心位置适合,保证炉内火焰能够稳定的燃烧,呈现出金黄色的火焰,使火焰的中心保持在燃烧室中部,从而可以有效的避免出现火焰刷墙的情况发生。

(3)对锅炉系统进行经常性的检查,对锅炉设备中漏风的情况进行及时的处理,重点是空预器的漏风率,防止大量漏风导致进入炉膛助燃的风量不足,进而影响锅炉的燃烧,还应该保证合适的空气过剩量,防止出现缺氧燃烧的情况。

(4)使用不同的煤种会对热值产生直接的影响,所以电厂锅炉应该尽量采用设计煤种,不能保证的情况下,对不同煤种进行分类后进行掺配掺烧,兼顾入炉热值和灰渣的结渣性能,从而既能保证煤粉在锅炉中充分燃烧,又要尽量避免出现结渣的情况。煤种跟热值的相对稳定能够保证锅炉燃烧过程的适合性,当采购的煤种出现变化时不应该直接进行使用,需要先进行化学测验,制定合理的掺配掺烧方案后才可以使用,并在运行中及时修正。

(5)使用煤种变化较大时,要及时进行燃烧方式调整,并调整吹灰频率,及时清除受热面积灰。锅炉运行当中,当发现较为严重的结渣情况时,可以适当增加吹灰频次、及时调整掺配掺烧方案、必要时可以申请进行负荷快速升降进行除渣。因为锅炉结渣是一个不断加剧的恶性循环,因此提前预防、尽早发现、及时处理是预防锅炉结渣并进一步加剧的根本措施。

总结

综上所述,火力发电厂要想有效控制锅炉结渣问题,就需要通过燃料控制、运行调整、检修质量等多方面采取措施,从而保障锅炉机组能够安全稳定长周期运行。