王云鵬

（新鄉(xiāng)中益發(fā)電有限公司，河南 長垣 453400）

公司鍋爐設(shè)計煤種為山西長治貧煤，為降低燃煤成本，摻燒了陜西神木的低灰熔點長焰煤，經(jīng)濟煤種摻燒后鍋爐結(jié)焦嚴(yán)重，無法正常運行。根據(jù)鍋爐結(jié)焦原理，結(jié)合公司鍋爐設(shè)備結(jié)構(gòu)及現(xiàn)場配風(fēng)方式，分析出鍋爐結(jié)焦的主要原因是低灰熔點的長焰煤與高硫煤在同一燃燒器中摻燒所致，此外，運行中配風(fēng)不合理也是造成鍋爐結(jié)焦的另一重要原因。之后進行了摻燒調(diào)整，并結(jié)合負荷擾動、重點部位加強吹灰等措施，解決了鍋爐結(jié)焦的難題。

1 情況簡介

公司2×660MW鍋爐型號為DG2060/26.15-Ⅱ2型超超臨界直流爐，直吹式制粉系統(tǒng)，旋流煤粉燃燒器，對沖方式燃燒。燃燒器前后墻各三層，每層6只。燃燒器上方布置了燃盡風(fēng)和側(cè)燃盡風(fēng)。

水冷壁區(qū)域布置三層吹灰器，位于燃盡風(fēng)上方。鍋爐設(shè)計煤種為山西長治貧煤，干排渣方式。2019年元月，公司摻燒陜西神木的低灰熔點長焰煤，由于灰熔點低，摻燒后鍋爐結(jié)焦日趨嚴(yán)重，焦量大且焦質(zhì)硬，無法清除，期間曾動用全公司的力量除焦，但還是無濟于事，其中2#爐于2019年1月12日三個渣井全部堵死，被迫停爐。

鍋爐掉焦主要位于兩側(cè)墻水冷壁，前后墻較少。初落的大焦內(nèi)部尚有粘性，擠壓時塑性變形，焦塊為黑褐色帶少量泡狀空穴的致密釉質(zhì)渣，質(zhì)地堅硬，風(fēng)鎬鉆不動。有時伴有細條狀小焦條，表面光滑，應(yīng)為液態(tài)焦順?biāo)浔诹飨逻^程中冷凝形成。

2 結(jié)焦原因分析

2.1 煤質(zhì)原因

公司鍋爐設(shè)計煤種為山西長治貧煤，變形溫度DT和軟化溫度ST均為1500℃，燃燒器區(qū)域爐膛溫度設(shè)計值較高，330MW時上層燃燒器區(qū)爐膛溫度平均1406℃，中層燃燒器區(qū)爐膛溫度平均1347℃，下層燃燒器區(qū)爐膛溫度平均1307℃，公司摻燒的主力經(jīng)濟煤種為低灰熔點長焰煤，變形溫度DT為1130℃，軟化溫度ST為1192℃。由煤灰結(jié)焦特性ST判據(jù)、嚴(yán)重結(jié)焦三角區(qū)判據(jù)和Rt判據(jù)判別，均為嚴(yán)重結(jié)焦特性。公司燃用的另一種經(jīng)濟煤種是高硫煤，通常高硫煤中硫是以黃鐵礦的形式存在，硫份越高煤中鐵元素含量也高，而神木煤中通常鈣元素含量大，鈣和鐵在高溫下易生成鈣鐵榴石、鈣鐵輝石等，使灰熔點進下步降低，且生成的焦塊更加致密。

由上分析可知，鍋爐燃用的長焰煤灰熔點明顯低于燃燒器區(qū)域爐膛溫度，在爐膛內(nèi)長時間以熔融狀態(tài)存在，此時，若摻入高硫煤，長焰煤中的鈣又與高硫煤中的鐵之間的發(fā)生反應(yīng)，將進一步使結(jié)焦情況惡化。

表1 330MW時燃盡風(fēng)、C層、F層二次風(fēng)開度及風(fēng)量

2.2 配風(fēng)原因

（1）燃盡風(fēng)率偏高。鍋爐前后墻各三層燃燒器，低負荷時，通常只用下面四層燃燒器對沖燃燒，上層的C、F層二次風(fēng)層風(fēng)一般保留20%～25%的開度，以保護其燃燒器不被燒壞，但實際運行中其開度偏大。其開度及風(fēng)量見表1。

由表1可以看出，燃盡風(fēng)量為287.4t/h，C層風(fēng)量為105t/h，F(xiàn)層風(fēng)量為154t/h，而330MW時總風(fēng)量1206t/h，由于此時C、F層風(fēng)量可近似認(rèn)為是燃盡風(fēng)，總的燃盡風(fēng)為546.4t/h，燃盡風(fēng)率為45.3%，燃盡風(fēng)率偏高，這樣主燃燒區(qū)的空氣量偏少，還原性增強，而含鐵礦物的灰熔點對還原性氣氛特別敏感，隨著還原性的增強，灰熔點顯著下降，結(jié)焦性增強。

（2）氧量偏低。為防止NOX超標(biāo)，運行人員多維持低氧運行，尤其是在高負荷時，氧量更低。調(diào)查鍋爐氧量曲線，600MW以上負荷運行時，鍋爐氧量多在0.5%～1%，氧量明顯不足，容易形成還原性氛，加劇結(jié)焦。

3 防止結(jié)焦對策

3.1 調(diào)整摻配煤方式

將長焰煤與高硫煤由原來的同倉混摻改為分倉摻配，即將長焰煤放在底層原煤倉，將高硫煤與低硫混摻后放在中間層原煤倉，這樣就避免長焰煤和高硫煤在同一個燃燒器中混燃，減輕了二者的交互作用。

3.2 改變吹灰方式

加強吹灰是防止鍋爐結(jié)焦直接而有效的手段，公司之前水冷壁吹灰頻率為4天1次，結(jié)焦嚴(yán)重時1天1次。在吹灰過程中，發(fā)現(xiàn)兩側(cè)墻最底層吹灰器處掉焦最多，而前后墻水冷壁基本上不怎么掉焦，遂將該區(qū)域劃為重點區(qū)域，將此處的吹灰頻率改為2天1次，其余水冷壁仍為4天1次，基本能滿足現(xiàn)場除焦要求。

3.3 調(diào)整配風(fēng)方式

（1）控制鍋爐最低氧量。由于鐵含量高的煤其灰熔點對爐膛還原性氣氛非常敏感，還原性氣氛增強時，灰熔點明顯降低，故要求嚴(yán)格按表2調(diào)整，不得低于2%。

表2 負荷與氧量大致對應(yīng)關(guān)系

（2）減小上層風(fēng)量。C、F層燃燒器停運后，將其二次風(fēng)層風(fēng)開度由40%左右關(guān)小至30%以下 ，以降低燃盡風(fēng)率，增加主燃器區(qū)域的風(fēng)量，減輕主燃燒區(qū)還原性氣氛。

（3）增強兩側(cè)墻煤粉氣流剛性。由于兩側(cè)墻易結(jié)焦，將每層兩端靠近側(cè)墻的1#和6#燃燒器的外二次風(fēng)開至最大，增加其外二次風(fēng)剛性，既能避免引起貼壁火焰，以減輕側(cè)墻結(jié)焦，又能增強對側(cè)墻補風(fēng)作用，以減輕還原性。

（4）增強側(cè)燃盡風(fēng)氣流剛性。由于燃盡風(fēng)處結(jié)焦最多，將側(cè)燃盡風(fēng)調(diào)風(fēng)器外圈開度調(diào)至由400mm關(guān)至50mm，幾近全關(guān)，以增加內(nèi)圈直流剛性，增加對側(cè)墻的補風(fēng)及隔離煙氣的作用，充分發(fā)揮其對側(cè)墻的保護作用。

3.4 增加負荷擾動

負荷變動則給水溫度有爐內(nèi)熱負荷均跟隨變動，兩者均讓水冷壁熱脹冷縮，有利于使粘在水冷壁上的焦塊脫落。雙機運行時，2臺機組互相變負荷擾動，理論上講負荷越低越明顯，但出于低負荷穩(wěn)燃考慮，一般不低于280MW，這樣人為促進焦塊掉落，防止大焦塊生成。

4 調(diào)整效果

經(jīng)過以上各種措施的實施，鍋爐掉焦情況明顯改善，掉焦量減少，焦塊易于清除。調(diào)整前焦塊為黑褐色帶少量泡狀空穴的致密釉質(zhì)焦，密度很大，調(diào)整后，焦塊質(zhì)地松軟，干渣機擠壓頭一擠即碎。

5 結(jié)語

摻燒經(jīng)濟煤種能降低燃煤成本，但經(jīng)濟煤種之所以價格低，必然有它不足之處。設(shè)計為貧煤的鍋爐摻燒低灰熔點的長焰煤后容易導(dǎo)致結(jié)焦，此時，再摻燒部分高硫煤則更易形成質(zhì)地堅硬的大焦，但根據(jù)經(jīng)濟煤種的特性，合理摻配煤，合理配風(fēng)，并輔之以其他防結(jié)焦手段，鍋爐結(jié)焦還是可控的，能保證經(jīng)濟煤種的摻配。