李 偉
(大唐國際大壩發(fā)電有限責(zé)任公司,寧夏 青銅峽751607)
近年來,隨著節(jié)能減排意識的提高和國內(nèi)環(huán)保法治的不斷完善,工業(yè)鍋爐作為高效清潔的燃燒技術(shù),正在向大容量、高參數(shù)方向快速發(fā)展,相繼投產(chǎn)了一大批600MW級的2070T/H的電廠鍋爐,還有相當(dāng)數(shù)量的300MW等級的1025T/H鍋爐投入運行。在調(diào)試、運行中,不少鍋爐發(fā)生了爐內(nèi)結(jié)焦。大唐國際大壩發(fā)電有限責(zé)任公司的兩臺鍋爐是東方鍋爐集團公司生產(chǎn)的DG2070/17.5-Π6型,5#爐于2009年4月投入運行,6#爐于2009年5月投入運行,5#,6#爐在投入商業(yè)生產(chǎn)后都發(fā)生了大面積的非常嚴(yán)重地結(jié)焦,這些結(jié)焦是典型的經(jīng)驗不足、設(shè)備本身特點等造成的低溫結(jié)焦,這種對沖燃燒的鍋爐技術(shù)是近十幾年迅速發(fā)展起來的一項高效、清潔燃燒技術(shù)。隨著大量的對沖燃燒鍋爐投入生產(chǎn)運行,它的運行特點逐漸為大家所掌握。 但由于其固有的一些特點,運行中仍經(jīng)常出現(xiàn)問題。結(jié)焦就是對沖燃燒鍋爐運行中較為常見的故障,它直接影響到鍋爐的安全經(jīng)濟運行。我現(xiàn)就談?wù)勱P(guān)于預(yù)防鍋爐結(jié)焦的一些體會。
鍋爐運行氧量即爐內(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最容易與灰渣中的SiO2形成熔點很低的2FeO·SiO2,其灰熔點僅為 1065 ℃。
當(dāng)煤質(zhì)有波動時,運行人員沒辦法根據(jù)實際情況進行調(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??;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,也就說采用富氧燃燒,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)熱器進行重點清洗,降低風(fēng)煙道的阻力,提高風(fēng)機的出力。
對鍋爐進行優(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,并能獲得最大的鍋爐效率。
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。保持適當(dāng)?shù)倪^??諝庀禂?shù),合理使用一、二次風(fēng)。若一次風(fēng)太大,火焰上升得很高,甚至直射后墻,會促使高溫結(jié)焦。若二次風(fēng)使用得當(dāng),火焰中心下移,延長了煙氣路線,可使?fàn)t膛出口溫度降低50℃至 80℃。
爐內(nèi)溫度水平高,將使煤中一些易揮發(fā)堿性氧化物汽化或升華(1400℃以上),使堿金屬化合物在受熱面上凝結(jié)(1000~1100℃)。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。
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。
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)平風(fēng)量,避免缺角情況。
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。對于干煤應(yīng)適當(dāng)摻水,對于含硫化鐵粘結(jié)性強的煤應(yīng)及時打焦清渣,對于灰分大的煤應(yīng)適當(dāng)增加清爐次數(shù),對于管群、煙管或煙室的堵灰應(yīng)及時清理。
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。
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。
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。嚴(yán)格控制入廠煤和入爐煤:煤種變化將對結(jié)焦有很大影響,特別是燃用灰熔點低、揮發(fā)份相對較高的煤種。因此要加強對入廠煤和入爐煤化驗,嚴(yán)格把關(guān),其在下部爐膛燃燒時著火點早,火焰相對密集,造成擴散性燃燒,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)渣。因此燃用設(shè)計煤種是防止?fàn)t膛結(jié)焦最重要的因數(shù)。
高負(fù)荷開大底層風(fēng)。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。
通過不斷的摸索雖然在實際中鍋爐的結(jié)焦有所改善,但是由于煤種的原因,還是有一定程度的結(jié)焦。運行中加強配風(fēng)工況調(diào)整,調(diào)節(jié)三次風(fēng),使火焰不貼壁;調(diào)節(jié)二次風(fēng)使其提供充足的氧量保證煤粉的充分燃燒;調(diào)節(jié)一次風(fēng),使火焰長度合適;調(diào)節(jié)吸風(fēng)機,保持爐膛負(fù)壓在-70Pa左右;既要保證煤粉在爐膛內(nèi)充分燃燒所需要的時間,又要避免在下爐膛形成擴散燃燒??刂蒲趿吭?%-6%之間,嚴(yán)禁缺氧燃燒。加強燃燒調(diào)整,避免大起大落,幅度太大。嚴(yán)格控制升溫升壓速度,防止出現(xiàn)兩側(cè)煙氣溫度偏差。
超負(fù)荷運行會引起結(jié)焦。對于裕量較大的風(fēng)機來說,超負(fù)荷時就要較大幅度調(diào)大風(fēng)量,提高送引風(fēng)和二次風(fēng)風(fēng)速及煙速,增加過??諝饬俊_@種強化燃燒的結(jié)果使火焰偏高,煙氣里攜帶大量熔融狀態(tài)的煤粒煤灰粘結(jié)在爐膛出口捕渣管上,此處平均溫度很快高于灰熔點,形成結(jié)焦。例如,本市某廠一臺鍋爐,在燃用一種結(jié)焦性較強的煤種時,由于鍋爐負(fù)荷不同而引起燃燒工況及熱效率的變化。防止超負(fù)荷運行要從給煤量、給水量、送引風(fēng)量和控制調(diào)整燃燒工況來進行。
(1)正常巡回檢查中,一定要注意檢查燃燒器區(qū)及粉管閘板門前、后溫度,發(fā)現(xiàn)異常,及時匯報,進行處理。
(2)磨煤機正常運行中,DCS CRT一定要注意監(jiān)視各粉管風(fēng)壓,并注意其變化趨勢。發(fā)現(xiàn)異常,要立即就地檢查并實測燃燒器溫度。若溫度偏高,應(yīng)立即停運并進行吹掃。若燃燒器就地溫度正常,其它參數(shù)也無異常變化,應(yīng)聯(lián)系熱控檢查粉管壓力測點。
(3)磨煤機正常停運(包括正常減負(fù)荷停單側(cè))后,運行人員要就地檢查分離器出口擋板、旋風(fēng)子煤粉出口擋板、伐氣出口擋板在關(guān)閉位置
(4)磨煤機停運后,其相應(yīng)的二次風(fēng)控制擋板應(yīng)保持5-10%的開度以保證對狹縫式噴燃器的冷卻,防止噴燃器燒壞。
經(jīng)常檢查輸渣皮帶的運行情況,發(fā)現(xiàn)運行皮帶上無渣時,應(yīng)立即匯報值長。
確保渣斗水位正常,嚴(yán)防因渣斗缺水造成的結(jié)大焦現(xiàn)象。
運行中加強巡回檢查,發(fā)現(xiàn)渣斗漏水等缺陷,及時聯(lián)系檢修處理。
每2小時觀察爐膛底部灰斗落渣情況。發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)立即匯報值長,采取措施。嚴(yán)防跨大焦。結(jié)焦情況嚴(yán)重時每半小時觀察一次。
煤質(zhì)特差,灰份較大時適當(dāng)調(diào)整撈渣機速度。
聯(lián)系檢修定期進行碎渣機、撈渣機的維護工作
改進爐膛結(jié)構(gòu)的目的是要控制爐膛容積大小和煙溫,防止結(jié)焦通常要將爐膛出口煙溫控制在煤灰變形溫度t1以下50~100℃,最好在900~1000℃。要控制爐膛出口煙溫,就要選取適當(dāng)?shù)臓t排熱負(fù)荷和爐膛熱負(fù)荷。
爐膛容積熱負(fù)荷的高低還取決于爐膛內(nèi)水冷壁布置的多少。水冷壁太少,爐膛容積熱負(fù)荷過高,就會嚴(yán)重結(jié)焦。特別是爐膛出口的捕渣管不要布置得太密,否則容易掛渣堵死。
降低爐膛熱負(fù)荷和煙溫的措施是改進爐膛結(jié)構(gòu),爐膛兩側(cè)增加水冷壁或防焦聯(lián)箱;以及煤粉爐適當(dāng)加高爐膛,增大爐膛容積,改進燃燒器噴粉角度等。
爐膛漏風(fēng),破壞了正常燃燒工況,造成火焰的充滿度和攪拌混合情況惡化,火焰中心升高或偏斜,會加速結(jié)焦的形成。解決的辦法是減少漏風(fēng)量,使?fàn)t膛出口負(fù)壓不致過大(鏈條爐為10~15Pa,煤粉爐為15~30Pa)。鍋爐各部位的漏風(fēng)系數(shù)應(yīng)控制在:爐膛0.1,爐排 0.15,過熱器0.05,省煤器 0.1,空氣預(yù)熱器0.1,除塵器0.05。
燃料及輔機煤化驗應(yīng)嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)進行煤樣化驗,并且及時將化驗結(jié)果送交給值長,使運行人員做到心中有數(shù),便于及時調(diào)整燃燒;
值長要及時將機組運行狀況交代給除灰運行,包括機組負(fù)荷、磨煤機運行臺數(shù)、煤質(zhì)等,使灰運掌握工況,以便根據(jù)實際情況除渣。
燃料值班人員認(rèn)真執(zhí)行配煤規(guī)定,要保證配煤的比例適中,避免煤種的大幅度變化。摸索摻配經(jīng)驗,值長做好調(diào)度和協(xié)調(diào)。
值班員要及時了解煤種的變化情況,嚴(yán)格監(jiān)視磨煤機和給煤機流量的運行情況,每1小時觀察一次鍋爐下部著火和結(jié)焦情況(爐底落渣多少、焦的熔融狀態(tài)),針對煤種的變化進行燃燒調(diào)整。
加強入爐煤的監(jiān)督和化驗,化驗員每班不少于兩次的取樣化驗,并將化驗結(jié)果發(fā)送到值長和機組長微機上,以便作為集控人員調(diào)整燃燒的依據(jù)。
要有高崗位人員(副值以上)每兩小時對爐內(nèi)燃燒和結(jié)焦情況進行檢查,特別是噴燃器處,發(fā)現(xiàn)有結(jié)焦情況要及時調(diào)整和清理,避免結(jié)焦加劇。
總之,鍋爐的結(jié)焦事故的是可以預(yù)防的,同時運行中尚應(yīng)認(rèn)真調(diào)整好煤量、風(fēng)量,嚴(yán)格控制各運行參數(shù),只要查出原因,對癥下藥,就可以預(yù)防以后事故的發(fā)生,如此,鍋爐結(jié)焦是可以避免的,鍋爐的安全運行就可以得到保證。
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