针对热电厂煤粉炉结焦问题的探讨

2022-09-11

我市某热电厂现有4台型号为××-75/3.82-M的中温、中压、固态排渣、全钢架、自然循环的汽包煤粉炉, 其中#2炉1987年11月投产运行, 至今已投入运行近23年。在2008年锅炉大修期间, 先后更换了过热器、省煤器、炉膛燃烧器一次风喷口等锅炉部件。在2009年6月25日运行中发现锅炉结焦, 造成被迫停炉, 严重影响了锅炉的安全、经济和稳定运行。

1#2锅炉主要技术参数

额定蒸发量:7 5 t/h;额定蒸汽压力3.8 2 M P a;额定蒸汽温度:4 5 0℃。

给水温度:1 5 0℃;设计燃料:烟煤低位发热量:17160KJ/kg。

2 结焦的现象

(1) 锅炉结焦时, 各主要仪表显示及现象如下:主汽温度、压力变化不大, 炉膛负压逐渐变大, 由+3KPa~2KPa, 锅炉出力降低, 燃烧不稳, 带不上负荷, 碎渣机过载跳闸, 由冷灰斗和碎渣机处看不见炉膛亮光。停炉前, 由运转层平台锅炉炉膛看火孔处观察, 炉膛火焰发暗, 能看见炉渣已结至直流燃烧器下。

(2) 停炉并经充分冷却后, 我们会同热电厂管理人员到锅炉现场, 发现结焦位置为锅炉直流燃烧器下排火嘴至冷灰斗, 整个燃烧器的下面至冷灰斗已被炉渣全部堵死, 渣堆最高点在锅炉东南角3、4号燃烧器喷口处, 水冷壁上部炉膛无大焦块儿。炉渣多是大块儿, 坚硬, 呈灰黑色。

3 结焦原因分析

3.1 锅炉结焦的常见原因

(1) 煤质低劣:劣质煤水份高, 灰份大发热量低, 挥发份低, 着火点高。燃用劣质煤, 使锅炉易结焦, 各受热面磨损严重, 锅炉运行各参数不稳, 运行人员调整工作量增大。劣质煤是火电厂锅炉运行人员最难调整, 最头疼、最不愿燃用的煤种。

(2) 灰熔点:结焦的根本原因是熔化状态下的灰沉积在受热面上。可见, 灰的熔点是结焦的关键。煤灰对于高温受热面沾污结焦的倾向, 可用灰熔点温度及灰的主要成分来判断煤灰的结渣指标。通常可用灰成分中的钙酸比、硅铝比、铁钙比及硅值来判断其结焦倾向, 用Na2O的质量分数可以判断其沾污性。灰的熔点与灰的化学成分、灰周围的介质性质及灰分浓度有关。

(3) 燃烧器喷射角度。

若燃烧器安装角度有偏斜、燃烧器本身存在缺陷, 燃烧器切圆过大, 煤粉气流发生偏斜擦墙, 往往会导致锅炉严重结焦。

(4) 燃烧调整。

燃烧调整不合理, 一次风压过低, 风速过低, 煤粉过细, 着火早, 二次风速过大, 四角风量分配不均匀, 四角燃烧器粉量不均匀等原因, 均会引起煤粉气流擦墙结焦。若锅炉运行中配风不合理或风量不足, 氧量低, 会使炉内产生还原性气氛。在投油稳燃时, 使用上层油枪, 使得上层一次风处热负荷集中, 局部炉温高, 达到灰熔点, 导致锅炉结焦。

(5) 锅炉设备漏风。

炉膛漏风、制粉系统漏风增大进入炉内的风量, 降低燃烧室的温度水平, 推迟燃烧进程。冷灰斗处漏风会抬高火焰中心, 火焰拉长, 导致炉膛出口烟温升高, 容易引起结焦。空器预热器漏风, 不但引风机电耗增大, 而且部分送风量进入烟道, 容易造成炉内缺风。

3.2 原因分析

通过认真细致的调查分析, 了解到锅炉燃用煤质近两个月来变化不大, 燃烧调整方式也未有较大改变。对锅炉本体及制粉系统进行漏风检查, 未发现较大漏风处。结合锅炉结焦位置和其它现象, 决定对燃烧器喷进行检查, 在此期间, 锅炉内炉渣已清理完毕, 并进行了搭设脚手架、架设照明等其它检查准备工作。

该炉燃烧形式为四角切圆式燃烧, 燃烧器型式为普通直流燃烧器, 燃烧器分上、下两排, 与二次风和三次风喷口相间布置, 炉膛假想切圆直径为480mm。我们对锅炉燃烧器损坏情况和燃烧器标高、各角一、二次风喷口射流中心线、直管水平度、射流角度进行冷态测量。经测量发现:3号火嘴因煤粉气流长期冲刷而损坏。正常情况下, 煤粉气流并不能严重冲刷火嘴内壁, 经进一步检查发现, 3号燃烧器火嘴与连接直管安装角度存在较大偏差, 经制作模板测量, 偏差约8°。煤粉气流到达直管与火嘴连接处时被强行转弯, 因此对火嘴外壁的磨损加剧, 经过一个取暖期的磨损, 火嘴外壁被大面积磨穿, 煤粉气流发生严重偏斜擦墙, 导致了锅炉严重结焦, 这应该是此次结焦的主要原因;检查发现5、6、8号一次风喷口中心线偏差较大, 分别为1 0 m m、1 5 m m、17mm。3、4号一次风喷口射流中心线到对角喷口处最大下沉高度分别为225mm和260mm。这造成锅炉正常运行时, 燃烧器周围水冷壁严重结渣、火焰冲刷水冷壁斜坡墙等现象, 在一定程度上影响了锅炉出力, 客观上加重了此次结焦造成的影响。