【摘要】根據國電常州發(fā)電有限公司600MW機組鍋爐摻燒低熔點煤的運行情況，分析摻燒低熔點煤對鍋爐安全及相關參數的影響。提出針對性的技術措施，有效避免異常工況的發(fā)生，提高機組運行安全性。

【關鍵詞】鍋爐；煤種；結焦；措施

為滿足環(huán)保排放要求，以神華煤為代表的低硫份、低灰熔點煤在電廠較為廣泛的燃用。但在鍋爐的燃燒過程中也普遍出現受熱面積灰和結渣現象，對主參數的控制和鍋爐設備的安全運行產生一定的負面影響。目前通過對同類型機組燃用情況的了解，根據前階段我廠使用低灰熔點煤種的運行情況的分析和總結，我們認為運行中合理掌握低灰熔點煤種的摻燒比例，從鍋爐運行調整方式上采取相應的措施，是能夠保證低灰熔點煤種的正常使用。

一、同類型鍋爐燃用低灰熔點情況

通過對周邊電廠和同類型機組的入爐煤情況了解，目前電廠來煤的品種都比較復雜，同系列的煤種其成份相差也較大，總的趨勢是熱值低、灰份、水份和揮發(fā)份高，灰熔點和含硫量一般同步，高灰熔點含硫高，低灰熔點含硫低。在燃用低灰熔點的神華煤方面，600MW機組和1000MW機組也有在高負荷時將燃用的比例在90～100%，但燃用2～3天后都發(fā)現鍋爐水冷壁和屏過結渣嚴重，再熱器汽溫高，撈、碎渣機不能正常運行的現象，甚至被迫降負荷運行，所以燃用低灰熔點煤種的摻燒比例成為鍋爐安全運行的關健。

二、我廠前階段鍋爐結渣原因分析

在2014年4月8日至5月3日，我廠入爐煤的加倉情況是A、D倉為平混煤，C、F倉為神混煤，B、E為神混與蒙混1：1摻燒煤。而蒙煤是一種低熱值、高水份、高硫份、其低灰熔點比神混煤還低的劣質煤種，在運行中就相當于四個煤倉都是神華煤的種類。在高負荷五臺磨煤機運行時，停一臺上層磨煤機，神華煤的比例就為80%，在450MW負荷時，若停用二臺上層磨煤機，神華煤的比例就為100%，在#2爐磨煤機2D檢修時就經常在這種方式下運行，故鍋爐結渣的可能性就非常大。

從鍋爐運行參數分析，在4月下旬因入爐煤中神混煤的比例長期較大，鍋爐水冷壁和屏過已有積灰、結渣現象，從高再進口煙氣溫度看，在550MW時與以前600MW相比，#1爐高30℃左右，#2爐高40℃左右，500MW以上時再熱器側的調溫擋板已基本關閉。從燃燒器處檢查孔觀察，#1、2爐水冷壁也有不同層度的結渣現象，鍋爐冷灰斗內也有間隔掉渣現象。從所掉渣的形狀和硬度來看，為燃燒器處所結的渣為多。在4月份#1、2爐碎渣機被卡而停撈渣機處理31次。從5月5日到12日將#1、2爐C原煤倉由神混煤調整為灰熔點較高的石炭煤后，鍋爐的參數已有所好轉。

綜合上述現象，據個人分析，前階段的鍋爐結渣的主要原因是過多的使用神華煤引起的，運行人員在磨煤機的組合上，二次風配比上未及時的進行相應的調整，未能減緩鍋爐的結渣。而結渣的主要部位在燃燒器四周，水冷壁和屏過只可能是沉積灰層或沉積灰層轉化成的液態(tài)渣。

為保證鍋爐的正常運行，防止類似情況的發(fā)生，現對鍋爐入爐煤的加倉要求，運行中防止結渣的設備運行方式，一、二次風的調整和吹灰系統(tǒng)的投用作以下要求。

三、入爐煤的加倉配比要求

入爐煤的摻燒應兼顧到三個方面：一是保證鍋爐安全運行，不影響機組出力，主參數受控，受熱面不大量結渣；二是保證煙氣中含硫量不超標，滿足環(huán)保排放標準；三是多燃用性價比高的煤。

綜合我廠煤種的成份，并根據前階段摻燒的情況，建議加倉時低灰熔點煤種加中下層三個倉，高灰熔點煤加上層和任一中層倉，具體煤種為：平煤、平八、混煤、平混為高灰熔點、高含硫煤質，可作為A、D、C原煤倉的加倉煤。神混、洗混、洗未煤、神3、神混2的低灰熔點、低硫份煤可作為B、F、E原煤倉的加倉煤摻燒。在硫份上若上層倉加平煤和平八，C倉必須加混煤，并注意上層不可同時加平八煤，否則煙氣中的含超標時運行人員無法調整，對于入爐煤的含硫量初略控制為五個原煤倉硫份之和小于4.5%。

按上述比例，高負荷時低灰熔點的煤占60%，若經運行一階段觀察無異常后，可選擇中層一個倉加平煤、平八與神混2、神3按1：1摻燒，將摻燒比例提高到70%。如燃用褐煤，應與平八煤摻燒，在摻燒褐煤時低灰熔點煤應適當減少。

四、鍋爐結渣因素和現象

鍋爐運行中如何防止結渣現象的發(fā)生，運行人員必須了解受熱面結渣的影響因素，在此基礎上采取相應的措施，以避免或減少結渣的發(fā)生。

1、鍋爐結渣的的影響因素

鍋爐受熱面的結渣主要與入爐煤煤灰的熔融性，鍋爐爐膛截面熱負荷和爐膛溫度有關，運行中爐膛截面熱負荷和爐膛溫度隨機組負荷的變化而變化，若爐膛溫度高，截面熱負荷大，入爐煤煤灰的熔點低，則受熱面結渣的可能就大，這是引起鍋爐結渣的大方向。

我們再從運行調整上分析，在相同的負荷下，鍋爐爐膛截面熱負荷和爐膛溫度也會因燃燒工況的調整而不同，相同的煤質的灰熔點也會因燃燒工況的不同而有所下降。具體講，在相同的負荷下，燃燒器側的截面熱負荷水平受到該層燃料投入量的影響，在調整時若該層燃燒器燃料量偏差過多，就會使得截面熱負荷上升。鍋爐爐膛溫度受到受熱面冷卻效果的影響，當鍋爐受熱面管外積灰、積渣，管內積垢和產生氧化皮時，其吸熱效果下降，爐膛溫度就會上升。

入爐煤的灰熔點在運行調整中不可能使它提高，但調整不當會使它繼續(xù)下降。當低灰熔點的煤與高灰熔點煤摻燒時，總的結渣溫度要低于高灰熔點的煤。當爐內局部區(qū)域過量空氣過小且煤粉與空氣混合不均勻時，可能產生還原性氣氛，而煤粉在還原性氣氛中不能充分氧化，灰分中的Fe2O3被還原成FeO，FeO與SiO2等形成共晶體，其灰熔點溫度就會下降，有時會下降150～200℃，因此結渣傾向隨之增加?；蛘?，采用高煤粉濃度燃燒方式時，由于放熱過于集中，使局部區(qū)域溫度升高且處于還原氣氛，結渣現象會更加嚴重。

鍋爐燃燒過程中，火焰貼壁和沖墻也會引起受熱面的積渣，對于我廠的直流旋流燃燒器來講，當旋流強度過大時，會引起飛近貼壁火焰，或燃燒器投用不對稱，一次風速過大，氣流射程太長時，可能使氣流直沖對面爐墻而導致結渣。

煤粉細度過粗同樣也是引起結渣的因素，當煤粉中粗粉量的比例增加時，使火焰延長，導致爐膛出口處的受熱面增加。

總之，鍋爐結渣是多種因素綜合影響的結果，關鍵起作用的因素是煤灰的熔融特性、爐膛溫度、爐膛截面熱負荷，以及火焰貼壁等。

2、鍋爐結渣時的現象：

鍋爐發(fā)生積灰和結渣時，在煙氣溫度、主再蒸汽溫度、排煙溫度、減溫水量、煙氣調溫擋開度以及排渣量上會出現異常，不同部位的受熱面結渣，表現出的異常參數也不相同，當爐膛水冷壁結渣時，爐膛出口煙氣溫度上升，分離器出口汽溫要比正常情況下要低，主汽溫度方能維持在正常水平，若將分離器出口汽溫提高至正常值，屏過會出現超溫，主汽溫度維持正常，就要使用大量的減溫水。并且再熱器出口汽溫異常升高，高再會出現超溫現象，排煙溫度上升。

屏式過熱器結渣時，屏過進出口煙溫差減小，屏過蒸汽溫升減小，高過蒸汽溫升增加，一、二級減溫水量減少，主汽溫度尚能維持，但再熱蒸汽溫度升高，高再壁溫出現超溫現象。

高溫過熱器結渣時，在高過進口溫度正常時，主汽溫度偏低，再熱器出口溫度高，排煙溫度高，煙氣調溫擋板的開度偏向于再熱器側。

高溫再熱器結渣時，低再和低過的蒸汽溫升增加，再熱器出口溫度下降，排煙溫度上升。

五、運行調整措施

鍋爐結渣是一個復雜的受綜合因素影響而形成的，所以在調整上要根據不同的原因進行針對性的調整。具體要求是：

1、運行人員首先要對入爐煤種要十分的了解，做好加倉煤種和煤質成分的記錄，在接班前應了解實時的燃用煤種，接班后與煤控樓進行核對，以便運行人員的調整。

2、及時調整入爐煤種比例以及煙氣中的含硫量

當入爐煤的加倉煤種和比例只能是一個大方向和原則性的比例，運行中也不可能通過實時更換煤倉的品種來調整運行參數和煙氣中的含硫量。在現行的加倉方式上，六臺制粉系統(tǒng)按照高、低灰熔點各加三個倉，對不同磨煤機的組合可改變其低灰熔點煤的摻燒比例，機組在500MW以上運行時，正常情況停用上層一臺磨煤機，低熔點煤使用三個倉，占60%，一般來講，不會引起鍋爐的大面積結渣。若發(fā)現有結渣現象可啟用上層二臺磨煤機，停用一臺中層磨煤機，這樣低灰熔點煤占40%，結渣現象可基本消除。當低負荷使用四臺磨煤機，停磨煤機前應對爐膛煙溫和主、再汽溫度進行綜合分析，若沒有異?，F象可停用上層磨煤機，保持三臺低灰熔點煤運行，一般來講，低負荷時，因爐膛溫度水平較低，結渣的可能性不大。若減負荷停磨煤機前有結渣的現象，可保留上層磨煤機運行，將低灰熔點煤降低至50%，以消除結渣的發(fā)生。

在燃料加倉時已考慮到入爐煤含硫量的搭配，但這只能是一個粗調，實際運行中必須以原煙氣的含硫量為準。運行中若煙氣含硫量偏差不大，可用調整各臺磨煤機出力的方式進行修正，調整無效時應通過切換磨煤機的組合方式降低煙氣中的含硫量。

3、燃用低灰熔點層的配風

在鍋爐結渣的的影響因素中已了解，當燃燒器處的燃燒處于還原性氣氛時，會使灰熔點降低，我廠的燃燒器是采用分級配風并就是處于還原性氣氛的欠氧燃燒方式，目的是為了降低NOX的生成量，但以往的試驗數據看，我廠的NOX排放量并不高，所以為防止鍋爐結渣，對燃用低灰熔點的燃燒器層適當增加二次風量，另外為防止低熔點煤層的燃燒器出現沖刷對面水冷壁的現象，要盡可能保證低灰熔點層磨煤機相對運行，若因故停用時，應適當降低一次風速，以不大于24m/s為宜。

4、防止燃燒器結渣

從前階段撈渣機掉焦的情況看，大部分來源于燃燒器四周的結渣，運行中在看火孔也能觀察到燃燒器四周有結渣的現象，為減少燃燒器四周結渣和大渣塊的形成，以及鍋爐工況變化時燃燒器集中掉渣，運行中采取輪流停用低灰熔點層磨煤機，目前要求每24小時停用一臺，每次2小時以上，這樣既可以使停用的燃燒器四周溫度下降使結渣脫落，又可以通過改變摻燒比例減少整個爐膛結渣的形成。

5、吹灰器的投用

爐膛吹灰器投用的主要作用是清除受熱面上的沉積灰，并起到保持受熱面的傳熱效果，降低爐膛溫度，防止鍋爐結渣的作用。

爐膛吹灰器對清除鍋爐結渣的作用幾乎很小，所以不能將吹灰器作為吹渣器使用。過度的使用或重復對任一處受熱面的吹灰，反而會傷害到受熱面，并使鍋爐各部分的傳熱份額改變，使運行參數受到影響。鍋爐正常運行狀態(tài)下，應保持適當的吹灰，并兼顧到爐膛、過熱器和省煤器部分。

在目前低灰熔點比例在60%范圍內，且爐膛出口煙溫正常的情況下，對爐膛每天吹一遍即可。當爐膛出口溫度偏高，同時再熱器出口溫度同時升高時，應每班增加二層短吹。在爐膛出口溫度正常，屏過或高過蒸汽溫升下降，排煙溫度上升時，每班增加一層過、再熱器側的吹灰。一般情況屏過、高過的結渣都是爐膛出口溫度高引起的，正常情況其積灰的可能性較大，結渣的可能性較小，高再結渣的可能性更小。

6、鍋爐掉渣的處理

鍋爐結渣和大渣塊脫落，對鍋爐運行非常不利，它不但會砸壞受熱面、卡煞撈渣機，還會造成鍋爐熄火或火檢消失引發(fā)MFT動作，我們應引起高度的重視。

在鍋爐結渣大面積脫落一般發(fā)生在機組降出力的過程中，在渣塊掉落過程中在參數上的反映主要是爐膛負壓的大幅度波動和煤火檢的閃爍，爐膛負壓變化較大時會造成引風機自動跳閘。運行中若因鍋爐塌焦造成爐膛壓力波動使引風機自動跳閘，一般不要進行人為干與，爐膛壓力的變化都是瞬間的，只要引送風機的動靜調開度不變化，撈渣機的水封未破壞，一般不會破壞鍋爐的平衡通風，在塌焦擾動結束后，爐膛壓力會自行回至正常值，此時再將跳閘的自動投入。運行中切忌短時間內判斷不準確，盲目操作，造成事故或擴大故障源。

在鍋爐塌焦后應及時檢查鍋爐撈渣機水封情況，防止因焦塊墜落時撈渣機水封水大量外溢，造成水封破壞，并通告灰控值班人員檢查撈、碎渣機，清除積渣防止卡煞。運行人員應及時調整低灰熔點煤種的摻燒比例。

六、結束語

隨著環(huán)保要求越來越高，低硫、低灰、低灰熔點的煤種摻燒比例將進一步加大，根據不同的機組、不同的工況，燃燒調整還需要進一步優(yōu)化，逐步摸索出更好的調整措施，盡量減少鍋爐積灰結焦，保證機組穩(wěn)定運行。