廣東省湛江電力有限公司（以下簡稱湛江電廠）4號鍋爐為DCI 025/18.2．Ⅱ型、亞臨界壓力參數(shù)、一次中間再熱、單汽包、自然循環(huán)、單爐膛、平衡通風(fēng)、尾部雙煙道、固態(tài)排渣、煤粉汽包爐。鍋爐設(shè)計(jì)煤種為晉東南無煙煤和貧煤各半的混煤，采用鋼球磨中間儲倉式熱風(fēng)送粉系統(tǒng)，四角布置直流式煤粉燃燒器，切圓燃燒。假想大小切圓為Ø800 mm、4600 mm，每只燃燒器各有8層二次風(fēng)噴口，4層具有穩(wěn)燃作用的多功能船體一次風(fēng)噴口和2層三次風(fēng)噴口組成，在鍋爐尾部后豎井下設(shè)置有2臺容克式三分倉回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器。鍋爐輔機(jī)配有2臺靜葉可調(diào)軸流式引風(fēng)機(jī)，2臺動葉可調(diào)軸流式送風(fēng)機(jī)，2臺離心式一次風(fēng)機(jī)，富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒顆粒機(jī)、木屑顆粒機(jī)、秸稈壓塊機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。
    鍋爐運(yùn)行以來經(jīng)常結(jié)焦，大量掉焦把冷渣斗的排渣孔堵死，以致檢修人員經(jīng)常要打開渣斗人孔門打焦；并造成爐膛負(fù)壓過大，導(dǎo)致鍋爐滅火。這不僅嚴(yán)重影響了機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，也給設(shè)備安全、人身安全帶來了許多隱患，因此，急需找到引起爐膛大量結(jié)焦的原因，以便采取針對性的措施加以解決，從而保證機(jī)組安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
1、鍋爐結(jié)焦主要原因分析
1.1煤質(zhì)的變化
    煤質(zhì)的部分特性如揮發(fā)分、硫分、水分、灰熔點(diǎn)等直接影響鍋爐的運(yùn)行狀態(tài)。湛江電廠設(shè)計(jì)燃用煤種為無煙煤和貧煤各半的混煤，由于燃煤的供應(yīng)關(guān)系，后來改燃用澳洲混煤。這種含硫量大，灰熔點(diǎn)低，較容易結(jié)焦。2種煤種的指標(biāo)比較見表1。
    (1)由于澳洲混煤的含硫量，為0.61%，根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)及燃燒含硫煤的大量運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，隨著含硫量的增加，鍋爐的結(jié)渣現(xiàn)象加劇。
    (2)澳洲混煤的灰熔融特性較差，其DT=1 120℃．ST =1 250℃，HT =1340℃。從“七五”期間提出的我國煤種的結(jié)焦判別指數(shù)來看，ST >1390℃，結(jié)焦程度輕微；1260℃<ST<1 390℃，結(jié)焦程度中等；ST<1260℃，結(jié)焦程度嚴(yán)重。澳洲混煤ST =1250℃；結(jié)焦程度屬嚴(yán)重類型。
    (3)設(shè)計(jì)燃煤灰熔化溫度HT為1500℃，爐膛出口煙溫為l  156℃，但澳洲混煤灰熔化溫度HT為1 340℃，根據(jù)爐膛實(shí)測結(jié)果表明，當(dāng)鍋爐全燒澳洲混煤，而且負(fù)荷在220 MW以上，從鍋爐18.9—42m處爐膛內(nèi)各段溫度均高于澳洲混煤的灰熔化溫度HT=1240℃，燃燒器周圍的看火孔結(jié)焦已呈流體狀，說明在弱還原性后氣氛中鍋爐容易結(jié)焦。
1.2加設(shè)衛(wèi)燃帶的影響
    4號爐爐膛寬度為12.8 m，爐膛深度為12.22m。鍋爐的爐膛設(shè)計(jì)時，假想切圓較大，為Ø800 mm。根據(jù)設(shè)計(jì)煤種，爐膛火焰靠近爐墻燃燒，爐膛未敷設(shè)衛(wèi)燃帶，鍋爐設(shè)計(jì)爐膛容積熱負(fù)荷qv =429×103 kj/( m3．h)，爐膛斷面熱負(fù)荷qF=18. 26×106 kj/( m3．h)，能滿足設(shè)計(jì)煤種要求。由于近2年來燃煤供不應(yīng)求，來煤質(zhì)量不穩(wěn)定，經(jīng)常燃用熱值及揮發(fā)分較低的非設(shè)計(jì)劣質(zhì)煤種，2004年底在燃燒器周圍全部加設(shè)了100 1112的衛(wèi)燃帶，以提高燃燒器區(qū)域壁面熱負(fù)荷，加強(qiáng)爐膛著火狀況及穩(wěn)定燃燒。由于衛(wèi)燃帶起絕熱作用，衛(wèi)燃帶上的的溫度與爐膛中心溫度相差無幾，燃燒器區(qū)域壁面熱負(fù)荷過大，使衛(wèi)燃帶上溫度很高，超出灰熔化點(diǎn)溫度，容易結(jié)焦。另外，4號爐的直流燃燒器噴口鈍體易讓煤粉氣流在燃燒器周圍產(chǎn)生回流，處于熔融或半熔融狀態(tài)的粉粒和灰粒就很容易粘附在高溫的衛(wèi)燃帶上，形成結(jié)焦，而且燃燒器周圍壁面上一旦形成了焦，就會惡性循環(huán)，結(jié)焦會愈來愈嚴(yán)重，因此，4號爐頻繁結(jié)焦而形成渣斗堵渣。
1.3實(shí)際切圓偏移、偏大
    4號爐停爐后實(shí)地觀察，爐膛C、D角的結(jié)焦情況較A、B角嚴(yán)重，且焦塊較大。根據(jù)廣東中試所對4號爐假想切圓的測量及空氣動力場試驗(yàn)表明，切圓向爐膛CD面偏移中心400 mm，切圓擴(kuò)散為+880 mm。經(jīng)檢查，切圓偏移、偏大是由于2004年大修期間，對所有燃燒器及一次風(fēng)管更換后，未對假想切圓校正所引起。由于切圓較偏向爐膛CD面，粉粒和灰粒更容易在C、D角燃燒器周圍吸附，因此C、D角燃燒器周圍結(jié)焦更嚴(yán)重。由于切圓偏大，爐內(nèi)氣流旋轉(zhuǎn)動量矩變小，煤粉氣流更容易刷墻，旋轉(zhuǎn)氣流中較粗的煤粉顆粒、灰粒更容易甩到墻壁，形成結(jié)焦。另外，切圓變大，加劇了一次氣流的偏轉(zhuǎn)，這些都增加了結(jié)焦的機(jī)會。
1.4爐膛吹灰的影響
    當(dāng)鍋爐受熱面有少量結(jié)焦時，及時吹灰，可以加強(qiáng)受熱面的換熱效果，避免燃燒惡化和加劇結(jié)焦。因?yàn)樵谑軣崦娼Y(jié)焦的初始階段，生成的焦尚呈不連續(xù)、疏松狀態(tài)，若及時吹灰清除，可減輕結(jié)焦程度，否則結(jié)焦較多后，會使受熱面的傳熱系數(shù)降低，爐膛溫度進(jìn)一步提高，更容易引起惡性循環(huán)結(jié)焦。但由于湛江電廠規(guī)定的吹灰次數(shù)過少，也顯得不及時。因此，4號爐結(jié)焦嚴(yán)重性不可避免。
1.5運(yùn)行工況的影響
    運(yùn)行工況如煤粉細(xì)度、一次風(fēng)、二次風(fēng)的風(fēng)速、燃燒所需的風(fēng)量，即過量空氣系數(shù)、爐膛出口煙溫等對鍋爐的結(jié)焦有較大的影響，由于煤種改變后對燃燒非設(shè)計(jì)煤種經(jīng)驗(yàn)不足，對燃用非設(shè)計(jì)煤種時運(yùn)行工況調(diào)整有所欠缺，因而加大了鍋爐運(yùn)行中的結(jié)焦程度。
2、防止鍋爐結(jié)焦措施
2.1優(yōu)化配煤，提高燃煤的灰熔點(diǎn)
    由于湛江電廠現(xiàn)在燃煤不是設(shè)計(jì)煤種，來煤多為澳洲煙煤和越南無煙煤。澳洲煙煤的熱值高、揮發(fā)分高，但是灰熔點(diǎn)低，易著火也易結(jié)焦；越南無煙煤熱值低，揮發(fā)分低，但是灰熔點(diǎn)高，不易著火也不易結(jié)焦。要根據(jù)當(dāng)時2種來煤的煤質(zhì)進(jìn)行摻煤燃燒，摻混后煤種的熱值、揮發(fā)分與設(shè)計(jì)煤種的熱值、揮發(fā)分愈接近愈好，因?yàn)檫@樣不僅能保證鍋爐安全運(yùn)行的要求，而且能滿足鍋爐負(fù)荷的要求；而混和煤的灰熔點(diǎn)應(yīng)愈高愈好，這樣可以防止鍋爐結(jié)焦。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，澳洲煙煤與越南無煙煤按1：1或3:2比例摻和，燃燒狀況穩(wěn)定，結(jié)焦程度較輕微，鍋爐運(yùn)行良好。
2.2對衛(wèi)燃帶改造
    對衛(wèi)燃帶的改造，要與配用的煤質(zhì)相適應(yīng)，兼顧鍋爐燃料的經(jīng)濟(jì)性和安全性。在提高燃燒穩(wěn)定性和強(qiáng)化著火的同時，防止鍋爐大面積結(jié)焦。針對湛江電廠現(xiàn)在幾乎完全燃用越南無煙煤和澳洲煙煤的混煤，其水分大，揮發(fā)分低，因此，應(yīng)減少衛(wèi)燃帶面積，即把衛(wèi)燃帶的面積從原來的100m2減少為15m2。衛(wèi)燃帶采用分隔布置，只保留一次風(fēng)噴口周圍部分，其它部分全部去掉。由于衛(wèi)燃帶的銷釘分布較密，易形成掛焦，衛(wèi)燃帶去掉后，其銷釘也應(yīng)全部清除干凈。
2.3矯正切圓的偏離，使切圓符合設(shè)計(jì)值
    用紅外線檢測儀重新對四角燃燒器的一、二、三次風(fēng)噴口及風(fēng)管進(jìn)行精密調(diào)整，讓假想切圓的中心位于爐膛中點(diǎn)，其最大的切圓為∮800mm，正偏差為零，負(fù)偏差10mm之內(nèi)。
2.4合理加強(qiáng)吹灰
    吹灰是防止?fàn)t膛結(jié)焦的重要手段，吹灰應(yīng)考慮既保證吹灰效率，也應(yīng)避免吹灰過多影響受熱面管子。要求每天對鍋爐受熱面全面吹灰4次，特別是易結(jié)焦的部位要加強(qiáng)吹灰。
2.5適當(dāng)調(diào)整運(yùn)行方式
    (1)由于燃燒非設(shè)計(jì)煤種，為防止鍋爐結(jié)焦，應(yīng)合理調(diào)整過量空氣量，控制氧量在5%~6%，防止在爐膛受熱面附近產(chǎn)生還原性氣氛，特別是要控制爐膛出口煙氣溫度不高于設(shè)計(jì)值l  156℃，避免爐膛出口結(jié)焦。
    (2)如燃燒器周圍開始有結(jié)焦現(xiàn)象，應(yīng)適當(dāng)增加易結(jié)焦部位二次風(fēng)量，保證燃燒區(qū)域受熱面附近處于氧化性氣氛下。
    (3)根據(jù)配煤的情況，選擇適當(dāng)?shù)囊�、二次風(fēng)速，一次風(fēng)速應(yīng)達(dá)到22.5 m/s，二次風(fēng)速應(yīng)達(dá)到44.5 m/s；減少煙氣回流，防止不完全燃燒造成灰粉在高溫軟化狀態(tài)粘附在受熱面上繼續(xù)燃燒，形成惡性結(jié)焦。
3、結(jié)  語
    湛江電廠在采取上述幾項(xiàng)措施對鍋爐的嚴(yán)重結(jié)焦情況治理后，其安全、經(jīng)濟(jì)水平有了很大提高，1年多以來，鍋爐結(jié)焦?fàn)顩r較輕微，沒有再發(fā)生過掉焦滅火事故，渣斗堵渣現(xiàn)象也消除了，這說明所采取的措施是行之有效的。
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