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大方電廠核相儀結(jié)焦的原因及對(duì)策

  1、前言
大方發(fā)電有限公司＃1爐系東方鍋爐廠生產(chǎn)的DG1025/18.2－II15型亞臨界、一次中間再熱、自然循環(huán)固態(tài)排渣、“W”火焰燃燒汽包爐。設(shè)計(jì)參數(shù)為：過熱蒸汽流量：1025t∕h；過熱蒸汽出口壓力17.35MPa；過熱蒸汽出口溫度540℃。再熱蒸汽流量：844.16 t∕h；再熱蒸汽入口壓力3.91MPa；再熱蒸汽入口溫度327.5℃；再熱蒸汽出口溫度540℃，給水溫度279.5℃。汽包工作壓力18.7MPa。鍋爐額定蒸發(fā)量947.5 t∕h。過熱器系統(tǒng)共設(shè)置兩級(jí)噴水減溫，再熱器系統(tǒng)共設(shè)置**事故噴水減溫。
大方發(fā)電有限公司＃1機(jī)組于2006年7月11日22：45點(diǎn)火,進(jìn)入168小時(shí)試運(yùn)行，于2006年7月22日4：40分順利通過168小時(shí)試運(yùn)行，進(jìn)入商業(yè)運(yùn)行階段。

2、機(jī)組投產(chǎn)后存在的問題：
機(jī)組投產(chǎn)后，在運(yùn)行中出現(xiàn)*多、*麻煩的問題是鍋爐結(jié)焦比較嚴(yán)重，特別是四角翼墻及左右墻；垮焦次數(shù)特別多，僅8月份一個(gè)月內(nèi)大的垮焦次數(shù)就達(dá)7次，其中1次導(dǎo)致鍋爐熄火，6次導(dǎo)致?lián)圃鼨C(jī)卡死，需投油助燃的小的垮焦次數(shù)幾乎每天都有。 8月份一個(gè)月的助燃用油高達(dá)106噸，飛灰含碳率12-15%，排煙溫度170℃以上。

3、結(jié)焦的原因分析：
3.1結(jié)焦的機(jī)理
結(jié)焦，是指在煤粉爐的爐膛中，熔融的灰渣粘結(jié)在受熱面上的現(xiàn)象，粘結(jié)物硬度大、密度大；積渣，是指熔融的灰渣不斷積聚在受熱面上的現(xiàn)象，積聚物松軟。結(jié)焦、積渣形成有兩個(gè)條件，一是溫度過高，二是灰熔點(diǎn)過低。鍋爐結(jié)焦是個(gè)很復(fù)雜的物理化學(xué)過程，它涉及煤的燃燒、爐內(nèi)傳熱、煤質(zhì)的結(jié)焦特性、煤灰粒子在爐內(nèi)運(yùn)動(dòng)以及煤灰與管壁間的粘附等過程。結(jié)焦的形成主要有以下幾個(gè)過程：
3.1.1煤粉在燃燒過程中形態(tài)的變化
3.1.2灰粒向水冷壁的輸運(yùn)過程
3.1.3灰渣在管壁上的粘接和結(jié)聚長(zhǎng)大
3.2造成我廠#1爐結(jié)焦嚴(yán)重的原因
造成我廠#1爐結(jié)焦嚴(yán)重的原因很多，現(xiàn)分析如下：
3.2.1設(shè)計(jì)方面核相儀
1）設(shè)計(jì)煤種與實(shí)際燃用煤種的特性參數(shù)相差較大，設(shè)計(jì)煤種的灰份為25.66%，而實(shí)際燃用煤種的灰份都在40%以上，有時(shí)高達(dá)47%。設(shè)計(jì)煤種的低位發(fā)熱量為22.486MJ/kg,而實(shí)際燃用煤種的低位發(fā)熱量?jī)H有17MJ/kg左右，設(shè)計(jì)爐膛熱負(fù)荷過高；輻射受熱面布置較少，水冷壁管間距過大，吸熱量??；爐膛出口煙氣溫度選得太高；爐膛出口流通截面狹窄，火焰中心位置太高。
2）衛(wèi)燃帶、耐火磚敷設(shè)過多。由于我廠所燃用的是極難著火和燃燒的無(wú)煙煤，為了穩(wěn)燃，在下爐膛水冷壁大面積敷設(shè)耐火磚，使得燃燒區(qū)域爐膛熱負(fù)荷偏高，爐膛溫度高，熔融的煤粉極易粘附在耐火磚上結(jié)焦、積渣。停爐后檢查發(fā)現(xiàn)主要是耐火磚上和敷設(shè)耐火水泥的部位結(jié)焦、積渣嚴(yán)重，尤其是四個(gè)小角部*為嚴(yán)重。
3.2.2燃燒調(diào)整方面
1）燃燒中空氣量不足。燃燒過程中，若空氣量不足，其燃燒時(shí)就不易達(dá)到完全燃燒，未完全燃燒將產(chǎn)生一氧化碳及氫等還原性氣體。在煙氣中存在還原性氣體，使灰中熔點(diǎn)較高的三氧化二鐵還原成熔點(diǎn)很低的氧化鐵，大大降低了灰熔點(diǎn)(可能降低300～350℃)，會(huì)形成嚴(yán)重的結(jié)焦。燃用揮發(fā)核相儀分較大的煤，如果空氣量不足，也會(huì)使結(jié)焦加劇。我廠#1爐剛投產(chǎn)，運(yùn)行人員之前都是在200MW及以下的鍋爐機(jī)組中工作，且都是四角切園的鍋爐，對(duì)于300MW的“W”燃燒爐，都沒有運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，在操作時(shí)，比較保守，怕熄火，風(fēng)量用得小，所以空氣量不足，常常缺氧燃燒。
2）燃料與空氣混合**，攪拌**
鍋爐運(yùn)行的配風(fēng)方式也是影核相儀響結(jié)渣或積灰的主要因素。由于燃料與空氣混合不好，即使供給了正常所需要的空氣量，也會(huì)出現(xiàn)空氣量不足的問題。因?yàn)榛旌蠑嚢?*的時(shí)候，某些部分空氣多一些，則燃燒就完全，有的地方空氣少一些則燃燒就不完全。從而造成煤在爐內(nèi)燃燒**、煙氣溫度不均勻。在煙氣溫度高的地方，管壁溫度高，未燃盡的煤粉顆粒一旦粘結(jié)在上面繼續(xù)燃燒，將形成灰粒的粘附。在燃燒不完全,產(chǎn)生大量的CO,使灰熔點(diǎn)降低,導(dǎo)致結(jié)渣。
混合**是由于風(fēng)量調(diào)配不恰當(dāng)（例如一、二次風(fēng)的比例不當(dāng)），燃料及二次風(fēng)調(diào)整不好所造成的。故噴燃器的結(jié)構(gòu)對(duì)風(fēng)粉的混合有著很大的影響，噴燃器的布置不當(dāng)和結(jié)構(gòu)上有缺點(diǎn)，往往會(huì)使結(jié)焦加劇。此外,由于爐膛內(nèi)的煙氣處于劇烈的運(yùn)動(dòng)中,煙氣成分不斷變化,同一煤種的煤灰在不同部位的灰熔點(diǎn)可能不同,也促進(jìn)了結(jié)渣。由于我廠#1爐剛投產(chǎn)，運(yùn)行人員經(jīng)驗(yàn)不足，對(duì)設(shè)備的特性尚未完全吃透，這一問題就顯得特別突出。
3）燃料和空氣散布不均，造成火焰偏斜
火焰的偏斜是燃料和空氣散布不均所造成的。在正常運(yùn)行中爐膛中心溫度應(yīng)該*高，由于火焰的偏斜將使*高火焰層移到邊側(cè)，這樣灰就得不到足夠的冷卻，而灼熱的灰粒與水冷壁受熱面接觸的時(shí)候，就很快的粘了上去，形成焦。燃料與空氣散布不均，往往是由于運(yùn)行調(diào)整不及時(shí)或調(diào)整不當(dāng)所致。從我廠停爐后檢查左右兩側(cè)墻及四角結(jié)焦較嚴(yán)重的結(jié)果來(lái)看，就充分說(shuō)明了這一問題。
3.2.3運(yùn)行管理方面核相儀
1）吹灰打焦不及時(shí)
在鍋爐的某些受熱面上積灰后，受熱面變得粗糙，一有粘性的灰碰上去，就很容易附在上面。因?yàn)樗且粋€(gè)自動(dòng)加劇的過程。若不及時(shí)清焦，結(jié)焦加劇，將會(huì)使鍋爐出力受到限制。
2）煤粉細(xì)度不均勻核相儀
煤粉細(xì)度和粒度分布對(duì)鍋爐結(jié)渣有一定影響，煤粉過細(xì)、過粗均可能引起結(jié)渣。煤粉細(xì)度視煤種與具體的鍋爐的結(jié)構(gòu)而定，應(yīng)通過試驗(yàn)來(lái)確定。對(duì)于直吹式制粉系統(tǒng)，當(dāng)磨煤機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，煤粉顆粒變粗，進(jìn)入鍋爐的煤粉燃燒不完全，且燃燒后的灰粒容易產(chǎn)生離析，撞擊爐膛受熱面而產(chǎn)生結(jié)渣。由于垮焦，使燃燒不穩(wěn)而投油助燃，使火焰溫度升高，并促進(jìn)灰熔融軟化。此外，由于煤油的燃燒速度不同，會(huì)造成局部燃燒不全、還原性氣體增多，灰熔點(diǎn)降低，甚至還會(huì)造成煤粉和空氣在爐膛中分布不均勻，導(dǎo)致火焰偏斜，*高焰層邊移，而使燃燒后的灰渣得不到足夠的冷卻，進(jìn)而使灰粒與爐膛內(nèi)的水冷壁管接觸時(shí)，粘結(jié)在上面而形成結(jié)渣。
3）磨煤機(jī)運(yùn)行方式的影響
對(duì)于直吹式制粉系統(tǒng)，當(dāng)投入爐膛兩邊磨煤機(jī)對(duì)應(yīng)的火嘴時(shí)，因其邊界空氣量的不足，會(huì)造成嚴(yán)重的結(jié)焦。尤其是四角火嘴，B1、B4、C1、C4的長(zhǎng)期投用。
3.2.4煤質(zhì)方面
1）燃料質(zhì)量低劣
煤內(nèi)雜質(zhì)偏多，灰熔點(diǎn)核相儀低，灰分大，都容易產(chǎn)生結(jié)焦?；抑械暮F量和堿類的增加將灰的熔點(diǎn)大大降低,當(dāng)煤含有較多量硫化鐵的時(shí)候,結(jié)焦*為嚴(yán)重。
灰分雜質(zhì)的熔點(diǎn)溫度由表1-1可核相儀以清楚看到，含有的雜質(zhì)不一樣而灰的熔點(diǎn)就會(huì)有很大的差別?；胰刍艘院螅彤a(chǎn)生了粘結(jié)性，碰到較冷的物體，就粘附在上邊。鍋爐的燃燒過程是很快的，煤粉從噴燃器噴出經(jīng)過加熱、烘干、著火到燃盡的時(shí)間僅為2～3秒，當(dāng)灰粒通過很高的火焰中心時(shí)，灰粒都會(huì)被熔化而成膠質(zhì)狀態(tài)。但是這時(shí)的灰粒還是在空間懸浮著，當(dāng)灰粒上升至爐膛出口處的時(shí)候，由于出口煙溫比火焰中心溫度低，膠質(zhì)狀態(tài)的灰粒將被冷卻凝固，這樣就不會(huì)產(chǎn)生結(jié)焦。但當(dāng)燃燒不完全時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生一氧化碳半還原氣體，這樣使灰熔點(diǎn)溫度降低大約300～350℃促使膠質(zhì)狀態(tài)的灰粒得不到凝固而結(jié)焦。管上粘結(jié)一層灰焦之后，焦與焦的粘附力強(qiáng)，所以灰焦粒更容易被粘住，形成一層焦，從而使管子受熱差，表面溫度升高，更便于焦塊粘附，結(jié)焦過程是一個(gè)自動(dòng)加劇的惡性循環(huán)過程。
    表1-1各成分熔點(diǎn)溫度：
名      稱熔點(diǎn)溫度（℃）名      稱熔點(diǎn)溫度（℃）
氧化硅 1625 四氧化三鐵 1580
三氧化二鋁 2050 氧化亞鐵 1421
氧化鈣（石灰） 2570 堿類 800－1000
氧化鎂 2800 硅酸鹽 1000－1100
由于我廠在投產(chǎn)初期，與我廠配套的大煤礦未投產(chǎn)，主要煤源為小窯煤，致使入廠煤的灰份極大，設(shè)計(jì)煤種的灰份為25.66%，而實(shí)際燃用煤種的灰份都在40%以上，有時(shí)高達(dá)47%。且煤中的石頭、矸石極多，更加大了結(jié)焦的嚴(yán)重性。
2）煤質(zhì)發(fā)熱量過低核相儀
我廠設(shè)計(jì)煤種的低位發(fā)熱量為22.4核相儀86MJ/kg,而實(shí)際燃用煤種的低位發(fā)熱量?jī)H有17MJ/kg左右，這就使使燃料消耗量大大增加，相應(yīng)的灰份也會(huì)大大增加。從而更加大了結(jié)焦的嚴(yán)重性。

4、針對(duì)結(jié)焦的原因采取對(duì)策
為了解決結(jié)焦嚴(yán)重的問題，我廠采取了以下措施：
4.1加強(qiáng)燃料管理
1）從幾個(gè)“W”火焰鍋爐運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，煤種的變化是導(dǎo)致結(jié)焦的*主要的原因，特別是燃用灰熔點(diǎn)低、揮發(fā)份相對(duì)較高的煤種，其在下部爐膛燃燒時(shí)著火點(diǎn)早，火焰相對(duì)密集，造成擴(kuò)散性燃燒，下部爐膛容積熱負(fù)荷較大，從而造成局部高溫區(qū)壁面結(jié)焦、積渣。因此燃用設(shè)計(jì)煤種是防止?fàn)t膛結(jié)焦*重要的措施。為此我廠成立了以黨委書記為組長(zhǎng)各部門的主要領(lǐng)導(dǎo)參加的燃料管理領(lǐng)導(dǎo)小組，加強(qiáng)燃料管理，尤其是對(duì)入廠煤的管理。
2）制定了《關(guān)于燃煤摻燒的有關(guān)規(guī)定》，要求對(duì)入爐煤進(jìn)行搭配摻燒。尤其是灰份大的煤，要與灰份小的煤摻燒，以降低入爐煤的平均灰份。
3）組織人力對(duì)入廠煤中的石頭、矸石進(jìn)行清理，不讓其上皮帶，更不讓其進(jìn)入煤倉(cāng)。
4.2加強(qiáng)運(yùn)行管理
1）制定了《關(guān)于吹灰的管理規(guī)定》，并嚴(yán)格執(zhí)行，增加了吹灰的次數(shù)，尤其是爐膛，從每天吹灰1次，增加到每天吹灰3次。
2）加強(qiáng)清焦工作，對(duì)看火孔、檢核相儀查孔的焦，要求隨時(shí)**。
3）在四臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行時(shí)，規(guī)定將四角火嘴，B1、B4、C1、C4停用，并將其對(duì)應(yīng)的F擋板開至20—30%，以補(bǔ)充四角風(fēng)量的不足。規(guī)定能換停用中部火嘴，但不關(guān)其對(duì)應(yīng)的F擋板，以補(bǔ)充燃燒中心風(fēng)量的不足。
4）制定了《防止結(jié)焦的措施》，并嚴(yán)格執(zhí)行。
4.3加強(qiáng)運(yùn)行調(diào)整
1）降低爐膛出口煙氣溫度
當(dāng)有充足的空氣量的時(shí)候，爐膛出口煙氣溫度是鍋爐受熱面結(jié)焦的決定性因素，因此需要把爐膛出口的煙氣溫度控制在規(guī)定范圍內(nèi)，一般應(yīng)該比灰分的軟化溫度低50℃～100℃。
為使?fàn)t膛出口的煙氣溫度不致過高，應(yīng)采用調(diào)整爐內(nèi)燃燒和減少爐內(nèi)熱強(qiáng)度的方式進(jìn)行：
①合理的使用一、二次風(fēng)，使燃燒達(dá)到既快又完全，這樣爐膛出口煙氣溫度就會(huì)下降。二次風(fēng)小，燃燒就不容易完全，同時(shí)火焰中心會(huì)偏高。一次風(fēng)量太大，火焰中心上移，而有的火嘴還直射后墻，引起嚴(yán)重的結(jié)焦。所以要調(diào)整一、二次風(fēng)的風(fēng)速和比例。
②減少爐膛熱負(fù)荷。維持給水在較高的溫度下運(yùn)行，減少?gòu)腻仩t抽出較多的飽和蒸汽量；不允許鍋爐有較大的過負(fù)荷現(xiàn)象，避免劇烈的增加和減少負(fù)荷。
③加速燃煤在爐膛入口處著火。核相儀如果著火提前了，燃料在爐膛內(nèi)燃燒的時(shí)間就相應(yīng)的延長(zhǎng)，這樣，就有能降低爐膛出口的煙氣溫度。
2）保持適當(dāng)?shù)倪^剩空氣量
當(dāng)煤粉燃燒時(shí)，因?yàn)榭諝夂兔悍鄄豢赡芊浅＞鶆虻慕佑|。因此，除了必要的空氣量以外，還需要一部分過量空氣來(lái)彌補(bǔ)。當(dāng)過?？諝饬刻髸r(shí)，煙氣量要增加，爐膛出口煙溫也要升高；如果空氣量太小，燃燒時(shí)又會(huì)產(chǎn)生一氧化碳，同時(shí)飛灰可燃物也大大增加，兩者都給結(jié)焦創(chuàng)造了條件。所以，要保持一定的過剩空氣系數(shù)。
3）保持爐膛內(nèi)火焰的均勻分布和磨煤機(jī)運(yùn)行方式合理性
給粉要均勻，啟停給粉機(jī)要對(duì)稱，火焰均勻充滿爐膛，兩側(cè)吸送風(fēng)機(jī)出力應(yīng)均勻，不使煙風(fēng)偏斜。對(duì)于直吹式制粉系統(tǒng)，要保持磨煤機(jī)火嘴對(duì)稱運(yùn)行，盡量不用爐膛邊角的火嘴。
4）保持合適的煤粉細(xì)度和均勻度
根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)煤粉細(xì)度一般保持在R90=6-7%。
5）加強(qiáng)運(yùn)行監(jiān)視
運(yùn)行中，可根據(jù)儀表指示和實(shí)際觀察來(lái)判斷是否核相儀結(jié)焦。鍋爐結(jié)焦后，煤粉消耗量增加，爐膛出口煙溫升高，過熱汽溫升高且減溫水量增大，鍋爐排煙溫度升高。爐膛出口結(jié)焦時(shí)，爐膛的負(fù)壓值還會(huì)減小，嚴(yán)重時(shí)甚至有正壓出現(xiàn)。此時(shí)應(yīng)及時(shí)除焦，防止結(jié)焦的加劇。另外運(yùn)行中要保證能及時(shí)吹灰。
6）利用降負(fù)荷的方法
保持*低負(fù)荷20～30分鐘，可使?fàn)t膛溫度降低，焦塊受冷卻而自行掉下來(lái)。但此法對(duì)鍋爐運(yùn)行狀態(tài)影響較大，盡量不采用。

5、結(jié)論
通過以上分析，要從根本上解決鍋爐結(jié)焦、積渣問題，關(guān)鍵是適應(yīng)負(fù)荷率和煤種變化，對(duì)爐內(nèi)燃燒進(jìn)行合理調(diào)節(jié)，嚴(yán)格控制燃煤煤種偏離設(shè)計(jì)煤種過多。我們?cè)谶M(jìn)行燃燒調(diào)整的同時(shí)，改善爐膛吹灰、跟蹤爐內(nèi)結(jié)焦、積渣情況，讓結(jié)焦消失在萌芽狀態(tài)。我廠通過上述措施的執(zhí)行，經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行觀察，結(jié)焦嚴(yán)重的問題基本得到了解決，9月份全月垮焦只有三次，均未投油助燃，撈渣機(jī)未被卡死過，排煙溫度從原來(lái)的170℃以上，降到160℃以下，從目前來(lái)看，效果是很明顯的。

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