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技術(shù)文章

燃煤蒸汽鍋爐結(jié)焦原因危害以及如何預(yù)防

閱讀:6154發(fā)布時間:2011-3-4

鍋爐結(jié)焦原因危害以及如何預(yù)防

      鍋爐結(jié)焦是指灰渣在高溫下熔化后粘結(jié)在爐墻、受熱面、爐排上的現(xiàn)象。
鍋爐結(jié)焦的原因:

      1 ,煤的灰熔點低;超負(fù)荷運行時,爐溫升高,煙氣流速加快,煤的灰粒
呈熔融;煤粉爐的爐膛矮或煤粉過粗使其在爐膛內(nèi)燃燒不盡;煤粉爐的煤粉噴嘴
角度調(diào)節(jié)不當(dāng),距后墻太近或噴射速度大;運行調(diào)節(jié)不當(dāng),使火焰偏斜到爐墻或
水冷壁附近;吹灰或除焦不及時。

      2 ,燃用煤種的煤質(zhì)對電廠鍋爐的結(jié)焦有著根本的影響,結(jié)焦的內(nèi)因受灰
質(zhì)的組成成分和熔化溫度影響。煤灰對于高溫受熱面沾污結(jié)焦的傾向,可用灰熔
點溫度及灰的主要成分來判斷煤灰的結(jié)渣指標(biāo)。通??捎没页煞种械拟}酸比、硅
鋁比、鐵鈣比及硅值來判斷其結(jié)焦傾向,用Na2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可以判斷其沾污性。

      3 ,爐膛容積熱負(fù)荷、爐膛斷面熱負(fù)荷、燃燒器區(qū)域熱負(fù)荷、爐膛幾何尺
寸對鍋爐結(jié)焦有直接關(guān)系。爐膛容積熱負(fù)荷設(shè)計值的選取不但影響煤的燃盡,更
重要的是影響爐膛出口溫度和爐膛溫度,特別對于灰熔點低的煤種,選取較大的
爐膛容積和截面積是必然的,否則爐膛上部及爐膛受熱面容易結(jié)焦。

      4 煤灰成分與組成、爐膛環(huán)境溫度和爐內(nèi)空氣動力場。煤灰成分與組成是
產(chǎn)生結(jié)焦的根源,爐膛環(huán)境溫度是影響結(jié)焦的首要外部因素,爐內(nèi)空氣動力場組
織的好壞,則對鍋爐結(jié)焦具有重要作用。

      5 ,鍋爐結(jié)渣的原因是多方面的,涉及到鍋爐的設(shè)計、燃燒器的設(shè)計布置、
設(shè)計煤種以及實際運行煤種的特性及其差異。鍋爐結(jié)焦的危害:

      1 ,結(jié)焦會引起過熱汽溫升高,并導(dǎo)致過熱汽溫、再熱汽溫減溫水開大,
甚至?xí)兄缕鼙?;結(jié)焦會使鍋爐出力降低,嚴(yán)重時造成被迫停爐;結(jié)焦會
縮短鍋爐設(shè)備的使用壽命;排煙損失增大,鍋爐效率降低;引風(fēng)機消耗電量增加
;由于結(jié)焦往往是不均勻的,因而水冷壁結(jié)渣會對自然循環(huán)鍋爐的水循環(huán)安全性
和強制循環(huán)鍋爐水冷壁的熱偏差帶來不利影響。

      2.結(jié)焦易成灰渣大塊,使撈渣機、碎渣機運輸困難,有時會過載跳閘,嚴(yán)
重時使渣溝受堵,不得不降負(fù)荷運行。

      3.結(jié)焦若熔合成大塊時,因重力從上部落下,導(dǎo)致砸壞冷灰斗水冷壁。低
負(fù)荷會因掉大塊焦而引起燃燒不穩(wěn)甚至熄火。

      4.若造成水冷壁全部結(jié)焦時,只有停爐進(jìn)行人工清焦。

      5.鍋爐的大焦塊掉在撈渣機后,瞬間產(chǎn)生大量的水蒸氣,破壞撈渣機的水
封,同時使?fàn)t底漏入大量冷風(fēng),造成燃燒器區(qū)域(尤其是下排燃燒器區(qū)域)煤粉
火焰著火狀況的嚴(yán)重惡化,使?fàn)t膛負(fù)壓產(chǎn)生劇烈波動(超限)而引起鍋爐滅火。
下面從運行的角度來談?wù)勅绾畏乐瑰仩t結(jié)焦:

      1.選擇合理的運行氧量?! ″仩t運行氧量即爐內(nèi)的氧化或還原性氣氛,
它對鍋爐的結(jié)焦有非常大的影響,如果鍋爐運行氧量偏低,爐內(nèi)還原性氣氛較強,
煤的灰熔點就會下降,鍋爐就容易結(jié)焦。這是因為灰熔點隨著鐵量的增加而下降,
鐵對灰熔點的影響還與爐內(nèi)氣體性質(zhì)有關(guān),在爐內(nèi)氧化性氣氛中,鐵可能以Fe2O3
形態(tài)存在,這時隨著含鐵量的增加,其熔點的降低比較緩慢;在爐內(nèi)還原性氣氛
中(氧量不足),F(xiàn)e2O3 會還原成FeO ,灰熔點隨之迅速降低,而且FeO zui容易
與灰渣中的SiO2形成熔點很低的SiO2,其灰熔點僅為1 065 ℃。當(dāng)煤質(zhì)有波動時,
運行人員沒辦法根據(jù)實際情況進(jìn)行調(diào)整,造成鍋爐燃燒配風(fēng)方式不是處于優(yōu)化狀
態(tài),特別是上層噴嘴煤粉顆粒燃盡性差,有一部分大顆粒煤粉在爐膛出口處尚未
燃盡,導(dǎo)致鍋爐爐膛出口煙溫偏高,結(jié)焦嚴(yán)重,由于爐膛截面大,熱負(fù)荷較?。?br />當(dāng)煤質(zhì)變劣時,煤粉的燃盡性能適應(yīng)能力不強。提高鍋爐運行氧量,避免爐內(nèi)出
現(xiàn)還原性氣氛。加強爐內(nèi)吹灰工作,特別是重點區(qū)域要增加吹灰次數(shù),如果運行
氧量還偏低,必要時適當(dāng)降低負(fù)荷。由于結(jié)焦的主要區(qū)域在爐膛出口處,此處容
易堵塞煙道,增加煙氣阻力,引風(fēng)機出力更顯不足,所以要防止結(jié)焦與還原性氣
氛惡性循環(huán)的趨勢。機組檢修時,對空氣預(yù)熱器進(jìn)行重點清洗,降低風(fēng)煙道的阻
力,提高風(fēng)機的出力。

      2.選擇合理的爐膛出口溫度對鍋爐進(jìn)行優(yōu)化燃燒調(diào)整試驗,對爐膛出口煙
溫(或高溫受熱面管壁溫度)進(jìn)行在線監(jiān)視,在保證主參數(shù)合格的前提下,建立
在線的優(yōu)化運行指導(dǎo)系統(tǒng);通過合理調(diào)配各一次風(fēng)和二次風(fēng)的運行風(fēng)門開度以及
運行氧量,保證主參數(shù)合格和爐膛出口煙溫低于燃煤灰熔點的同時來保證蒸汽質(zhì)
量,從而防止?fàn)t膛出口結(jié)焦;通過對爐膛出口煙溫、過熱汽溫、鍋爐負(fù)荷、燃燒
氧量、爐膛排煙溫度等各種運行參數(shù)的在線監(jiān)測,也可以評價鍋爐爐膛出口是否
會產(chǎn)生結(jié)焦,從而防止在燃用不同煤種時鍋爐爐膛結(jié)焦,并能獲得zui大的鍋爐效
率。

      3 . 保證空氣和燃料的良好混合,避免在水冷壁附近形成還原性氣氛,防
止局部嚴(yán)重積灰、結(jié)焦。(鯾傃鷺倹;當(dāng)一、二次風(fēng)的位置、風(fēng)速、風(fēng)量設(shè)計不
合理時,盡管爐內(nèi)總空氣量大,但仍會出現(xiàn)局部區(qū)域的熾熱焦碳和揮發(fā)分得不到
氧量而出現(xiàn)局部還原性氣氛。當(dāng)煤粉爐煙氣含氧量低于3%時,由于局部缺氧,將
會使CO含量急劇增加。

      4.應(yīng)用各種運行措施控制爐內(nèi)溫度水平。 爐內(nèi)溫度水平高,將使煤中?
恍┮諄臃⒓钚匝躉鍥蟶?400 度以上),使堿金屬化合物在受熱面上
凝結(jié)(1000~1100 度)。堿金屬直接凝結(jié)在受熱面上會形成致密的強黏結(jié)性灰。
可在初始灰層中形成產(chǎn)生低熔點復(fù)合硫酸鹽反應(yīng)的條件,還會使含有堿性化合物
的積灰外表層黏結(jié)性增強,加速積灰過程的發(fā)展。煤灰呈熔化或半熔化狀態(tài),熔
融灰會直接黏在受熱面上,產(chǎn)生嚴(yán)重結(jié)焦。措施:加大運行中過量空氣系數(shù),增
加配風(fēng)的均勻性,防止局部熱負(fù)荷過高和產(chǎn)生局部還原性氣氛,調(diào)整四角風(fēng)粉分
配的均勻性,防止一次風(fēng)氣流直接沖刷壁面,必要時采取降負(fù)荷運行。

      5.組織合理而良好的爐內(nèi)空氣動力場是防止結(jié)焦的前提。當(dāng)灰渣撞擊爐壁
時,若仍保持軟化或熔化狀態(tài),易黏結(jié)附于爐壁上形成結(jié)渣,因此必須保持燃燒
中心適中,防止火焰中心偏斜和貼邊

      6.四角煤粉濃度及各燃燒器配風(fēng)應(yīng)盡量均勻。煤粉噴口煤粉量分配不均勻
的狀況必然造成爐膛局部缺氧和負(fù)荷分配不均勻,在燃燒空氣不足的情況下,爐
膛結(jié)焦?fàn)顩r惡化。當(dāng)燃燒器配風(fēng)不均勻或者鍋爐降負(fù)荷,燃燒器缺角或缺對角運
行時,爐內(nèi)火焰中心會發(fā)生偏斜。運行時要盡量調(diào)平四角風(fēng)量,避免缺角情況。

      7.要有合適的煤粉細(xì)度。煤粉粗,火炬拖長,粗粉因慣性作用會直接沖刷
受熱面。再則,粗煤粉燃燒溫度比煙溫高許多,熔化比例高,沖墻后容易引起結(jié)
焦。但是,煤粉太細(xì)也會帶來問題,一是電耗高,制粉出力受到影響,二是爐膛
出口煙溫升高,易引起結(jié)焦。

      8.適當(dāng)提高一次風(fēng)速可以減輕燃燒器附近的結(jié)焦。提高一次風(fēng)速可推遲煤
粉的著火,可使著火點離燃燒器更遠(yuǎn),火焰高溫區(qū)也相應(yīng)推移到爐膛中心,可以
避免噴口附加結(jié)焦。提高一次風(fēng)速還可以增加一次風(fēng)射流的剛性,減少由于射流
兩側(cè)靜壓作用而產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn),避免一次風(fēng)直接沖刷壁面而產(chǎn)生結(jié)焦。注意一次風(fēng)
速的提高受煤粉著火條件的限制。

      9.爐膛出口溫度場應(yīng)盡可能均勻。降低爐膛出口殘余旋轉(zhuǎn),均勻的溫度分
布可使密排對流管束中煙氣溫度低于開始結(jié)焦溫度。應(yīng)用二次風(fēng)反切來減少殘余
旋轉(zhuǎn),

      10. 摻燒不同煤種。煤種摻燒能在一定程度上綜合所摻煤種的灰焦特性。
低灰熔點煤灰分仍在受熱面上沉積,但高熔點固態(tài)灰對受熱面有一定的沖刷作用,
使沉積量降低。

      11. 配風(fēng)方面。高負(fù)荷開大底層風(fēng)。

      12. 加強對爐膛的吹灰,防止低負(fù)荷掉灰對鍋爐燃燒產(chǎn)生不良的擾動。

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