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      鍋爐 | 煤粉爐結(jié)渣原因與對策的詳細解讀(干貨珍藏版)

       楊景利 2017-05-08


        

      煤粉鍋爐爐內(nèi)結(jié)渣原因與對策的分析研究

      許傳凱

      (西安熱工研究院 西安 710032)



      1
      結(jié)渣機理


      當灰渣顆粒接近溫度相對低得多的受熱面表面附近區(qū)域時,受到急劇的冷卻而被完全固化,粘附性大大降低,因此,干凈的水冷壁或過熱器受熱面一般不易產(chǎn)生結(jié)渣。

      結(jié)渣的形成過程是,在煤粉燃燒過程中,總會有細?。?>

      在墻式燃燒鍋爐的旋流燃燒器出口處或切圓燃燒煤粉鍋爐的角偶處,有時會出現(xiàn)結(jié)焦,這是聚積的煤粉在高溫和缺氧的條件下析出揮發(fā)分后形成的焦塊。

      這里也可見結(jié)焦(clinkering,coking)與結(jié)渣(slagging)是完全不同機理的兩種不同的現(xiàn)象,在煤粉燃燒鍋爐中最常見的是結(jié)渣而不是結(jié)焦。




      2
      結(jié)渣原因分析


      煤粉鍋爐爐膛內(nèi)受熱面的結(jié)渣通常發(fā)生在三個部位,冷灰斗、燃燒器區(qū)域水冷壁和爐膛上部出口區(qū)域的屏式過熱器等,特別是后兩個部位更為多見。它們是在一定的條件下形成的,影響因素很多,主要是煤灰成分、爐膛溫度環(huán)境、火焰沖刷受熱面和煙氣還原性氣氛。


       2.1 煤質(zhì)特性 


      不同煤種煤灰的結(jié)渣特性相差甚遠,主要與灰的化學成分及其礦巖結(jié)構(gòu)特性有關(guān),前人的研究巳總結(jié)出了很多的結(jié)渣特性判別準則,在不少文獻資料中均可查到,主要包括灰的熔融溫度、灰渣粘溫特性和灰成分。

      研究結(jié)果表明:既沒有任何一項準則可以完全正確地預報結(jié)渣傾向,但任何一項準則又都有相當?shù)目煽啃裕ā?0%),其中灰軟化溫度ST、硅/鋁比SiO2/Al2O3及堿/酸比較好,比較常用(見表)。

      一般說來,灰的熔融溫度特性中,變形溫度越低,則結(jié)渣性越強,軟化溫度與變形溫度越接近,結(jié)渣性越強;熔渣粘度低的更易濕潤受熱面;因此,灰熔融溫度低和熔渣粘度低的煤灰易結(jié)渣

      灰成分中CaO、 MgO、 Na2O、 K2O與Fe2O3, FeS2的含量高的結(jié)渣性強,

      其中Na2O、 K2O含量高者灰沾污性強

      Al2O3和SiO2的含量高的結(jié)渣性就弱。

      鍋爐燃燒設(shè)備的設(shè)計不能適應強結(jié)渣性煤種時就會發(fā)生爐內(nèi)嚴重結(jié)渣問題。

      例如,我國典型的強結(jié)渣性煤種—神華煤:

      電廠鍋爐實際燃用神華煤的煤質(zhì)特征如下:

      ① 水分高,全水分 Mt 一般在 10~16%,空干基水分 Mad 一般為 6~9%;

      ② 灰分低,絕大部分商品煤干基灰分在 6~10%之間;

      ③ 干燥無灰基揮發(fā)分 Vdaf 為 30~39%;

      ④ 收到基低位發(fā)熱量較高,Qnet,ar 為 22.5~24.5%MJ/kg;

      ⑤ 含硫量低,干基全硫量 St,一般都小于 0.5%,收到基全硫 St,ar 一般為 0.3~0.5%;

      ⑥ 煤灰熔融性溫度低,變形溫度 DT 為 1100~1150 軟化溫度 ST 一般為 1150~1200℃;

      ⑦ 灰成分中堿性氧化物比例大,堿酸比B/A一般在 0.4 以上,CaO含量高,在 10~30 之間,

      Fe O 也高,一般為 8~15%。

      西安熱工研究院曾進行過幾種神華煤的著火、燃盡及結(jié)渣性能試驗,結(jié)論為神華侏羅紀煤極易著火、極易燃盡,但結(jié)渣性能趨于嚴重。

      當鍋爐燃用非設(shè)計的結(jié)渣性煤種時將出現(xiàn)爐內(nèi)嚴重結(jié)渣現(xiàn)象。

      例如,盤山電廠 500MW 機組鍋爐改燒神華煤時,爐內(nèi)水冷壁出現(xiàn)大面積的嚴重結(jié)渣。


       2.2 爐膛與燃燒器設(shè)計 


      爐膛的設(shè)計與燃燒器的設(shè)計布置對爐膛內(nèi)受熱面的結(jié)渣有十分重要的影響。對同一種結(jié)渣特性的煤,在不同設(shè)計的爐膛與燃燒器的鍋爐運行中,受熱面的結(jié)渣程度會有很大差別,因此需要認真研究和不斷的總結(jié)經(jīng)驗。

      2.2.1 爐膛

      在鍋爐爐膛的選型設(shè)計中,以下幾個熱力特征參數(shù)和幾何尺寸至關(guān)重要:

      1) 爐膛容積放熱強度

      它基本上反映了在爐內(nèi)流動場和溫度場條件下燃料及燃燒產(chǎn)物在爐膛內(nèi)的停留時間,在給定的輸入熱功率(B Q )條件下,q 愈小,說明鍋爐爐膛愈大,停留時間愈長,對煤粒燃盡愈有利,爐壁結(jié)渣的可能性也愈小,特別是爐膛上部及其出口處。例如,綏中 800MW機組談判中要求制造廠加髙了爐膛 6m,原設(shè)計燃燒結(jié)渣性較弱的晉中煙煤,現(xiàn)也可燃燒結(jié)渣性強的神華煤,在國產(chǎn)的300MW機組鍋爐中,類似這種情況也較多,這對減輕爐膛上部水冷壁及髙溫受熱面的結(jié)渣是十分有益的(當然,決不是越髙越好)。

      2) 爐膛斷面放熱強度

      它反映了爐膛水平斷面上燃燒產(chǎn)物的平均流動速度。q 愈小,斷面平均流速愈低;一般認為此時氣粉流的湍流脈動和混合條件可能減弱,會使燃燒強度和著火穩(wěn)定性也有所減弱,但在高溫區(qū)的停留時間有所增加,也會有利于減輕水冷壁表面的結(jié)渣。例如,某臺 700MW機組鍋爐爐膛斷面放熱強度為 4.28 MW/m ,大多數(shù) 600MW機組鍋爐的爐膛斷面放熱強度為~4.7MW/m ,而在燃燒同樣強結(jié)渣性煤時,前者要好得多(當然這不是唯一的因素,如該爐燃用煤粉細度也較細)。

      3) 燃燒器區(qū)域壁面放熱強度

      它在一定程度上反映爐內(nèi)燃燒中心區(qū)域的火焰溫度水平。q 愈小,燃燒中心的溫度水平愈低些;相對較大的燃燒器區(qū)域空間和較低的溫度水平有利于減輕該區(qū)域壁面結(jié)渣的傾向。例如,上海石洞口二廠 600MW機組鍋爐,由于燃燒器分段,避免氣流貼壁,同時使q 降低 q =1.316MW/m ,所以結(jié)渣現(xiàn)象相對較輕。當采用爐內(nèi)整體空氣分級燃燒技術(shù)時,由于燃燒器區(qū)域過剩空氣系數(shù)<1.0,甚至僅為>

      總之,選用較低的qF、qB將有利于防止結(jié)渣。

      4) 爐內(nèi)水冷壁表面燃燒帶的敷設(shè)

      對揮發(fā)分比較低的難燃煤種,爐內(nèi)水冷壁表面燃燒帶的敷設(shè)對維持燃燒區(qū)域火焰溫度,保證煤粉氣流的著火與穩(wěn)定燃燒有十分重要的作用。但耐火涂料表面卻是良好的結(jié)渣基地,因此其敷設(shè)的方式、位置與面積的大小十分講究,如果敷設(shè)不當將導致嚴重結(jié)渣,上安電廠 350MW機組鍋爐下爐膛和德州電廠 660MW 機組鍋爐都在投運初期因燃燒帶敷設(shè)過多導致嚴重結(jié)渣,危及安全運行,不得不經(jīng)過幾次改造---打掉部分燃燒帶,造成很大損失。類似情況在其它低揮發(fā)分煤鍋爐中也時有發(fā)生。


      2.2.2 燃燒器的設(shè)計與布置

      燃燒器的結(jié)構(gòu)設(shè)計與布置對運行性能有直接影響,為防止爐內(nèi)受熱面結(jié)渣,應組織良好的爐內(nèi)空氣動力場,不良的空氣動力場會出現(xiàn)火焰偏斜,不僅燃燒不完全,而且會出現(xiàn)局部還原性氣氛、氣流刷墻和局部高溫等現(xiàn)象,往往引起結(jié)渣。

      ※ 燃燒器的設(shè)計

      對旋流燃燒器應注意出口擴展角不應太大,旋流強度不宜過大,防止因出現(xiàn)“飛邊”或直接沖墻現(xiàn)象而造成結(jié)渣;

      對四角布置直流燃燒器應注意如下幾點:

      1) 直流燃燒器一、二次風的切圓不宜過大;

      2) 選取的風速合理,一次風速不宜過低,否則煤粉氣流出口著火距離過近,噴嘴易燒損,易結(jié)渣;

      3) 必要時宜將燃燒器分成二或三段,其間拉開一定距離,改善兩側(cè)補氣條件,燃燒器射流兩側(cè)壓差減小,以避免氣流嚴重偏轉(zhuǎn)或貼壁;此外,采用墻式切圓燃燒方式也有利于避免氣流偏轉(zhuǎn)或貼壁,防止火焰直接沖墻。

      ※ 燃燒器的布置

      1)上排一次風中心到屏下緣的距離h1

      該距離也稱火焰高度,它在一定程度上反映了最上層一次風噴口噴出的煤粉在爐內(nèi)的最短可能停留時間。h 愈高,停留時間愈長,煤粉燃盡愈有保證,也有利于降低屏區(qū)進口煙氣溫度,減小高溫受熱面沾污結(jié)渣的傾向。當采用OFA或S-OFA低NO 燃燒技術(shù)時,該距離應適當加髙。

      2)下排一次風中心到冷灰斗上折點的距離h3

      這一距離既影響到爐底大渣可燃物含量的大小,也會影響冷灰斗區(qū)域壁面的結(jié)渣,當四角切圓燃燒爐膛采用擺動燃燒器,特別是燃用嚴重結(jié)渣煤時,務(wù)必保證足夠大,以免下擺時造成冷灰斗結(jié)渣。某臺 660MW 機組鍋爐曾因下一次風噴口銷子斷裂而下垂,至使冷灰斗嚴重結(jié)渣,影響安全運行。采用旋流燃燒器墻式對沖燃燒時,該距離可以比較小。

      3)側(cè)邊燃燒器中心到側(cè)墻的距離

      采用旋流燃燒器墻式對沖燃燒時,由于燃燒器出口旋轉(zhuǎn)氣流的擴展,燃盡或未燃盡的煤粉顆??赡鼙凰Φ絺?cè)墻壁面上,引起結(jié)渣(或水冷壁的高溫腐蝕),這除了與燃燒器性能有關(guān)外,兩側(cè)靠邊的燃燒器中心到側(cè)墻的距離必須足夠大,對燃用嚴重結(jié)渣煤或含硫量較髙煤種時,更應放大。例如,對于 300MW 機組鍋爐,一般該距離為~3.3m,燃用嚴重結(jié)渣或高硫煤種時,該距離宜加大到 3.5~3.8m。


       2.3 輔機的匹配 

      在實踐中常遇到因磨煤機制粉出力的限制,為保證負荷而不得不使煤粉細度很粗,造成燃燒推遲,火焰中心上移,引起受熱面結(jié)渣;也曾遇到個別電廠因某種原因,非要燃用煤質(zhì)相差很大的非設(shè)計煤種,使制粉系統(tǒng)不能適應,如在燃用低揮發(fā)分煤的鍋爐中燃用結(jié)渣性煙煤等;同樣,在實踐中也常遇到因風機選型設(shè)計中風機選小了,送風機與一次風機都有類似情況,陜北有臺鍋爐燒神華煤出現(xiàn)的結(jié)渣現(xiàn)象最為典型。


       2.4 運行工況的影響 

      鍋爐運行工況的變化和調(diào)整對爐內(nèi)受熱面的結(jié)渣狀況有相當大的影響。

      2.4.1 鍋爐負荷變化

      由于爐內(nèi)火焰溫度隨著負荷的升高而升高,爐內(nèi)受熱面的結(jié)渣傾向也逐漸增加,所以,有些鍋爐不得不因此而降負荷運行。

      2.4.2 O2 ----運行中風量的大小

      O2不僅對煤粉的燃盡有影響,而且對爐膛火焰溫度及煙氣氣氛有影響,通常情況下,O2 小,即過??諝饬可?,則火焰溫度相對較髙,易出現(xiàn)局部還原性氣氛,致使爐內(nèi)受熱面結(jié)渣傾向增加。

      2.4.3 一、二次風量與風速的大小

      對于旋流燃燒器,兩者的適當配合,可以獲得較為理想的火焰形狀,不至于出現(xiàn) “飛邊”、強旋轉(zhuǎn)氣流沖刷側(cè)墻等惡劣現(xiàn)象;對于直流燃燒器,兩者的適當配合,可以獲得良好的爐內(nèi)空氣動力場,不至于出現(xiàn)一次風粉氣流嚴重偏轉(zhuǎn)或貼壁,不會因火焰沖刷壁面而產(chǎn)生嚴重結(jié)渣。

      在爐內(nèi)低過??諝饬肯逻\行或火焰偏斜、局部沖刷墻壁時煙氣環(huán)境會呈現(xiàn)還原性氣氛,此時灰渣中鐵主要以FeO形態(tài)存在,使灰熔融溫度大大降低,結(jié)渣傾向增大(在氧化性氣氛中,鐵以FeO 的形態(tài)存在,灰熔融溫度高)。

      2.4.4 煤粉細度

      煤粉細度及其均勻性指數(shù)對燃燒有重要關(guān)系,煤粉越細,越容易燃盡,越粗就越不易燃盡,就有可能產(chǎn)生火焰刷墻,或火焰中心上移,引起結(jié)渣;均勻性指數(shù) n 越小,則煤粉中的粗顆粒越多,自然,燃盡就差,同時也易產(chǎn)生火焰沖刷壁面,或因此而使火焰中心上移,引起結(jié)渣。

      2.4.5 燃燒器之間的風粉分布的均勻性

      燃燒要求煤粉及時著火,并與空氣及時均勻地混合。若出現(xiàn)某只燃燒器的粉多空氣少或粉少空氣多的不均勻分配情況,都可能使燃燒不良,使燃燒延遲、火焰沖刷壁面、或局部區(qū)域呈還原性氣氛等,引起結(jié)渣。墻式對沖燃燒時,側(cè)邊燃燒器的負荷過重,即粉量過多時易造成側(cè)墻結(jié)渣;四角切圓燃燒時,下排燃燒器負荷過重,可能使煤粉離析增多,或冷灰斗上局部溫度增高,可能造成冷灰斗上部區(qū)域水冷壁結(jié)渣。這種燃燒器之間風粉分配不均勻現(xiàn)象對燃盡及控制NO 的排放都十分不利。

      2.4.6 吹灰

      為了保持受熱面的清潔,在鍋爐爐膛及對流煙道,合理布置足夠數(shù)量的吹灰器是必不可少的,而且必須采用實踐證明是有效可靠的吹灰器,在鍋爐運行期間進行定期或不定期的吹灰。實踐中常會遇到因吹灰器布置不足、或不能正常投運、或因吹灰器型式選用不當而造成爐內(nèi)受熱面嚴重結(jié)渣或積灰的現(xiàn)象,影響鍋爐安全運行。





      3
      對策研究


       3.1 新建鍋爐的設(shè)計 

      為使鍋爐燃燒設(shè)備能與設(shè)計燃用的煤質(zhì)特性相匹配,應注意如下各條。

      1) 在新建或擴建鍋爐前必須對煤源進行深入的調(diào)查研究;

      2) 對主要煤礦按有關(guān)標準采取代表性煤樣進行煤質(zhì)特性分析,結(jié)合各礦可能的供煤量,確定設(shè)計煤種和校核煤種,并進行其著火燃燒、結(jié)渣、沾污、磨損等特性研究;

      3) 制造廠應根據(jù)上述煤質(zhì)特性數(shù)據(jù),根據(jù)相關(guān)標準,例如,DL/T831-2002《大容量煤粉燃燒鍋爐爐膛選型導則》、JB/T10440-2004《大型煤粉鍋爐爐膛及燃燒器性能設(shè)計規(guī)范》等進行精心的爐膛造型設(shè)計,對燃用結(jié)渣性強的煤種更要細致,必要時寧可增加投資,也要采取多方面的措施保證鍋爐可靠安全運行,不出現(xiàn)嚴重結(jié)渣現(xiàn)象。例如,對 600MW鍋爐燒強結(jié)渣性的神華煤時,目前看來,爐膛熱力特性參數(shù)取以下值為好:

      4) 制造廠還應切實結(jié)合已運行鍋爐的經(jīng)驗,采用性能優(yōu)良的燃燒器,加以合理的布置。

      5) 近年來,有些制造廠為了防止結(jié)渣(或高溫腐蝕)在冷灰斗和燃燒區(qū)水冷壁設(shè)置了貼壁風,都會有一定的效果,但其位置的選擇與風量的大小將是關(guān)鍵。

      6) 此外,還應選用合適的磨煤機及其制粉系統(tǒng),磨煤機選型時應有足夠的容量裕度,并從發(fā)展的眼光看,采用動靜式旋轉(zhuǎn)分離器是適宜的,既可使煤粉細度調(diào)節(jié)十分方便!(R90 =3~25%),會使煤粉均勻性指數(shù)有較大改善(n=1.2~1.5),與同型號磨煤機相比,出力可提高 5~10%。


       3.2 運行調(diào)整對策 

      鍋爐運行工況的變化和調(diào)整對爐內(nèi)受熱面的結(jié)渣狀況有相當大的影響,對非設(shè)計的先天性原因發(fā)生的結(jié)渣,通常可通過燃燒工況的優(yōu)化調(diào)整得到減輕或消除。例如:

      1) 適當增加總風量,

      2) 調(diào)整一、二次風量和風速;

      3) 改善燃燒器之間風粉分配的均習性;

      4) 減小煤粉細度;

      5) 有意識地減少某些燃燒器的粉量,例如,適當減少上排燃燒器粉量,而增加下排燃燒器粉量,以便降低火焰中心,減輕上部水冷壁結(jié)渣,或減少下排燃燒器粉量,以減輕下部水冷壁結(jié)渣;又如墻式燃燒鍋爐,適當減少側(cè)邊燃燒器粉量,降低兩側(cè)墻附近的燃燒強度,減輕其結(jié)渣傾向;

      6) 加強吹灰;

      7) 利用較大幅度降負荷使結(jié)渣掉落;

      8) 必要時降出力運行,乃至不得不改銘牌;

      如運行中出現(xiàn)燃燒器區(qū)水冷壁嚴重結(jié)渣,會導致爐膛出口煙溫升高,過/再熱汽溫升高,此時若將燃燒器下擺,可能使爐膛下部溫度升高,引起燃燒器下部、甚至冷灰斗的結(jié)渣,形成“惡性循環(huán)”;如因屏過結(jié)渣而汽溫偏低,運行中將燃燒器上擺,導致屏過結(jié)渣更嚴重時,也將產(chǎn)生“惡性循環(huán)”!都應及時采取措施,必要時應及時降負荷運行,甚至立即停爐,以免造成嚴重事故!



       3.3 燃用煤質(zhì)控制 

      近年來,煤炭市場的變化使電廠常常不得不燃用非設(shè)計煤種,煤種多變,煤質(zhì)下降,帶來不少運行問題,其中結(jié)渣也是比較多出現(xiàn)的問題之一,一般情況下,可通過來煤控制及燃燒優(yōu)化調(diào)整獲得改善或解決,常用的辦法有:

      1) 加強進煤的檢測和控制;

      2) 摻燒結(jié)渣性弱的煤種,例如神華煤摻燒石炭紀的保德煤,并加強混煤,既可在煤場上摻混,有條件時也可通過輸煤皮帶摻混(例如,來賓 B 廠);

      也可上煤時實施不同煤種燃燒器分層燃燒,例如,吳涇、石洞口二廠等,石洞口二廠摻燒方式為:6 層煤粉燃燒器中,兩層投大同優(yōu)混,其余 3 層(1 層備用)投神木煤,大同優(yōu)混一般投在中間兩層(C、D 層),有時投在最下兩層。

      也可采用結(jié)渣性強的煤種與弱的煤種交替輪換燃燒,使巳有結(jié)渣在燃燒弱結(jié)渣性煤時掉落減輕,例如,珠江電廠曾采用過。


       3.4 設(shè)備改造 

      當由于設(shè)計制造的先天性原因,而又無法摻燒結(jié)渣性弱的煤種時,就不得不進行設(shè)備改造了。例如:

      1) 某 600MW 機組鍋爐,摻燒少量弱結(jié)渣性煤的同時,爐膛上部屏區(qū)增設(shè)吹灰器;

      2) 某 500MW 機組鍋爐不得不在爐膛內(nèi)增設(shè)水力吹灰器。

      3) 某 130t/h 鍋爐,因燃用高水分高結(jié)渣性煤,不設(shè)常規(guī)的吹灰器而設(shè)置了少量的聲波吹灰器,結(jié)果因嚴重結(jié)渣而無法運行,只得進行燃燒設(shè)備的大改造,其中包括采用常規(guī)的蒸汽吹灰器和水力吹灰器。

      4) 上例 600MW 機組鍋爐還將利用檢修期間,對過熱器受熱面做適當?shù)恼{(diào)整改造,以期克服“惡性循環(huán)”問題。

      5) 對低揮發(fā)分煤鍋爐爐膛水冷壁敷設(shè)燃燒帶而造成嚴重結(jié)渣時,應根燃燒調(diào)整實測數(shù)據(jù)進行科學計算,打掉部分或全部燃燒帶;或按煤質(zhì)燃燒需要,調(diào)整燃燒帶敷設(shè)的位置與面積。

      6) 曾有燃用神華煤的 135MW 機組鍋爐,投產(chǎn)后一直因爐膛嚴重結(jié)渣而不能正常運行,燃燒調(diào)整發(fā)現(xiàn)主要是因送風機、一次風機出力嚴重不足,一方面磨煤機出力受到限制,煤粉變粗,同時造成爐內(nèi)嚴重缺風,在還原性氣氛中灰渣融熔溫度降低,火焰溫度升高,造成燃燒器區(qū)域壁面結(jié)渣,同時,也因燃燒推遲,火焰中心上移,造成爐膛上部或出口區(qū)域的高溫受熱面結(jié)渣,通常只能帶到 100MW。經(jīng)風機改造后,一次風機出力增加了~40%,送風機出力增加了~50%,結(jié)渣現(xiàn)象也隨之大大減輕,現(xiàn)巳可達到 135MW。







      4
      實例分析


      以燃燒神華煤的 600MW 機組切圓燃燒鍋爐為例。


      4.1 鍋爐主要參數(shù)如下表

      ※ 括號中為某 600MW 工程全燒神華煤鍋爐的新設(shè)計方案數(shù)據(jù)。


      4.2 運行分析

      由上表可見,當全燒神華煤時,TD 電廠鍋爐運行中出現(xiàn)爐膛上部嚴重結(jié)渣,特別是分隔屏更甚,又因過熱汽溫度偏低,燃燒器需上擺運行,由此引起兩者的惡性循環(huán)。

      石洞口二電廠鍋爐燃燒器為分段布置,燃燒器射流兩側(cè)壓差減小,使一次風氣流不易貼壁,由此也使q 比較小,有利于降低燃燒器區(qū)域火焰溫度,結(jié)渣較輕;珠海電廠的爐膛設(shè)計特點是斷面比較大,斷面放熱強度比較低,q = 4.28MW/m ,在現(xiàn)有 600MW級鍋爐中是最低的,采用帶動態(tài)分離器的中速磨煤機,煤粉細而均勻(R =3~10%,且粗顆粒少),使煤粉極易燃盡,此外,煤粉噴嘴外圍是向背火側(cè)偏置的(即背火側(cè)出口較向火側(cè)寬)周界風,因此,不僅燃燒效率很高,結(jié)渣較輕,而且實測表明,爐膛出口兩側(cè)煙溫偏差也很小。

      上述三廠鍋爐運行比較可知,TD 電廠鍋爐爐內(nèi)結(jié)渣還可能與燃燒器的設(shè)計布置存在缺陷有關(guān)。多年實踐經(jīng)驗表明,通常一次風對沖氣流是不穩(wěn)定的,當受到擾動時極易改變旋轉(zhuǎn)方向,二次風集中在外圍,燃燒器區(qū)壁面不易結(jié)渣(實際運行中也是如此),但很可能因一次風粉集中在中心而不能及時與二次風充分混,不能很快燃盡(有計算機數(shù)值計算表明上排一次風煤粉在爐內(nèi)停留時間僅 1.0s,同時也表明在燃燒器區(qū)域風粉混合很差,到 OFA 以上才逐漸較好地混合),燃燒推遲,火焰中心上移,導致爐膛上部及出口區(qū)煙溫升高,受熱面結(jié)渣嚴重,而其余二廠要輕得多。

      因此,可以認為:TD 電廠鍋爐上部及出口區(qū)受熱面嚴重結(jié)渣的根源很可能在于燃燒器的設(shè)計與布置,加之爐膛結(jié)構(gòu)及過/再熱器受熱面設(shè)計方面的不足,導致運行困難,不得不采取摻燒弱結(jié)渣性煤及增設(shè)吹灰器等措施;


      4.3 對策研究

      4.3.1 權(quán)宜措施

      加強燃燒優(yōu)化調(diào)整,但對TD電廠無法取得根本性的改善;中午或晚上大幅度降負荷運行,比較有效;適當降低煤粉細度(現(xiàn)為R =15~23%),但受磨煤機出力限制,難以實現(xiàn);摻燒弱結(jié)渣煤,可得到有效的控制。

      此外,我們還應從其他大型鍋爐的重大事故中,牢牢吸取教訓,即在運行中一旦出現(xiàn)嚴重結(jié)渣時,必須及時采取運行措施,必要時應緊急停爐處理!

      4.3.2 設(shè)備改進

      研究燃燒器的設(shè)計與布置,如將一次風由對沖改為小切圓,同時適當調(diào)整二次風的切圓方向與大?。辉跔t膛上部屏區(qū)及出口水平煙道處增設(shè)長吹灰器;適當增加低溫過熱器受熱面;磨煤機增設(shè)動靜式旋轉(zhuǎn)分離器。

      4.3.3 新設(shè)計鍋爐方案

      根實際運行經(jīng)驗,對新設(shè)計燃燒神華煤的鍋爐爐膛熱力參數(shù)的選用如表; 也不難看到表中“新設(shè)計改進方案”的數(shù)據(jù)是吸取了正反經(jīng)驗而得出的,比較合理。

      燃燒器的設(shè)計與布置應吸取巳有的經(jīng)驗,首先保證煤粉及時而完全的燃燒,同時采取措施防止結(jié)渣,看來采用燃燒器分段及偏置周界風是可取的,對于一次風對沖,二次風啟/消旋的設(shè)計還有待進一步研究與完善;

      優(yōu)化過熱器、再熱器受熱面的匹配,克服過熱汽溫偏低、再熱汽溫偏高的矛盾;

      對于強結(jié)渣煤種,必需設(shè)置足夠多的實踐證明是有效的吹灰器,決不能采用聲波吹灰器;

      磨煤機選型時,應有較大的出力裕度,并宜采用動靜式旋轉(zhuǎn)分離器。





      5
      結(jié)論與建議


      (1) 新、擴建鍋爐工程前期應對未來燃用的主要煤種及其煤質(zhì)特性進行深入的調(diào)查研究,獲得設(shè)計煤種與校核煤種的結(jié)渣特性;

      (2)鍋爐設(shè)計中特別應根據(jù)煤的結(jié)渣特性采取有效措施,防止爐內(nèi)結(jié)渣,那怕是增加投資;

      (3)當運行中發(fā)生嚴重結(jié)渣時,應認真進行分析,加強燃燒調(diào)整,及時采取運行對策;并吸取以往的事故教訓,防止重大事故的發(fā)生,必要時應及時降負荷運行,乃至緊急停爐;

      (4) 通過試驗研究對設(shè)備進行適當?shù)募夹g(shù)改造。


      ~ END~


      本期編輯:電小二

      來源許傳凱 西安熱工研究院


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