張 良

（晉控電力長(zhǎng)治發(fā)電公司， 山西 長(zhǎng)治 046000）

引言

鍋爐運(yùn)行過(guò)程中，需要工作人員對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)加以調(diào)整。這也是鍋爐運(yùn)行時(shí)最基礎(chǔ)的流程之一。燃燒調(diào)整的目的在于保證鍋爐運(yùn)行質(zhì)量，能夠根據(jù)外界工況為參考，保證各項(xiàng)機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定。鍋爐結(jié)焦影響鍋爐自身使用壽命，還會(huì)降低企業(yè)生產(chǎn)效益。鍋爐結(jié)焦現(xiàn)象嚴(yán)重時(shí)，會(huì)影響爐內(nèi)正常燃燒，甚至導(dǎo)致鍋爐停運(yùn)?；阱仩t結(jié)焦影響因素加以探究，科學(xué)總結(jié)結(jié)焦現(xiàn)象。在當(dāng)前的處理技術(shù)上進(jìn)行調(diào)整，提高處理質(zhì)量，保證鍋爐結(jié)焦現(xiàn)象減少，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行的目的。

1 鍋爐結(jié)焦運(yùn)行危害

鍋爐運(yùn)行過(guò)程中，燃燒器兩側(cè)出現(xiàn)結(jié)焦現(xiàn)象。結(jié)焦現(xiàn)象是灰粒大量積聚后，附著于燃燒器水冷壁表面，形成粘結(jié)性的焦渣。這種焦渣在鍋爐運(yùn)行時(shí)，是可以通過(guò)人工的方式清理的。但是鍋爐爐膛深處產(chǎn)生的結(jié)焦現(xiàn)象，無(wú)法深入進(jìn)行處理。運(yùn)行一段時(shí)間便會(huì)產(chǎn)生焦塊，掉落在鍋爐底部的撈渣機(jī)內(nèi)，對(duì)鍋爐運(yùn)行工況造成影響。結(jié)焦現(xiàn)象使得爐內(nèi)燃燒的煙氣壓力波動(dòng)，造成鍋爐熄火，影響鍋爐正常運(yùn)行[1]。

2 鍋爐結(jié)焦影響因素

為了保證鍋爐正常運(yùn)行，結(jié)合部分煤炭企業(yè)的生產(chǎn)情況對(duì)鍋爐結(jié)焦影響因素進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)存在多項(xiàng)因素，導(dǎo)致鍋爐結(jié)焦現(xiàn)象發(fā)生。

1）揮發(fā)分因素的存在，使得鍋爐燃燒過(guò)程中，內(nèi)部熱量難以快速點(diǎn)燃煤粉，造成煤粉燃燒不夠充分，被煙氣帶入到爐膛出口處，造成煙道溫度升高，致使過(guò)熱器出現(xiàn)結(jié)焦現(xiàn)象。煤粉的成分中硫含量較高，也是造成鍋爐內(nèi)結(jié)焦的部分原因。

2）煤粉細(xì)度會(huì)影響燃燒效果，細(xì)度較高更易燃，細(xì)度較粗難以點(diǎn)燃，還會(huì)影響煙氣溫度，造成爐膛內(nèi)溫度過(guò)高，形成結(jié)焦現(xiàn)象。

3）燃燒器一二次風(fēng)門(mén)配比情況不同，調(diào)整風(fēng)門(mén)大小也會(huì)影響爐內(nèi)燃燒的穩(wěn)定性。風(fēng)量較大，造成爐內(nèi)中心切圓不穩(wěn)定，導(dǎo)致?tīng)t內(nèi)燃燒混亂；人員操作不合理，導(dǎo)致鍋爐斷水、少水等現(xiàn)象發(fā)生，也會(huì)影響鍋爐燃燒質(zhì)量；入爐煤灰中含有吸熱的物質(zhì)，與灰分融合對(duì)鍋爐燃燒工況造成影響，影響鍋爐正常燃燒，導(dǎo)致鍋爐結(jié)焦降低了生產(chǎn)質(zhì)量[2]。

3 鍋爐結(jié)焦調(diào)整優(yōu)化分析

根據(jù)鍋爐運(yùn)行情況來(lái)看，鍋爐結(jié)焦后對(duì)于鍋爐運(yùn)行產(chǎn)生較大影響。對(duì)此，通過(guò)對(duì)入爐原料、工藝操作、設(shè)備本身這三方面進(jìn)行探究，合理控制燃料配比與煤粉細(xì)度，保證燃燒器一二次風(fēng)的調(diào)節(jié)，使燃燒器處于良好的配風(fēng)流場(chǎng)狀態(tài)。

3.1 鍋爐結(jié)焦?fàn)顟B(tài)

3.1.1 結(jié)焦?fàn)顟B(tài)成因

鍋爐爐膛噴燃器的水冷壁管出現(xiàn)焦塊，形成的焦塊難以去除。過(guò)熱器管管束中間的焦塊，覆蓋在表面的灰顆粒傳熱性換熱系數(shù)較低，影響過(guò)熱器管的換熱效果，并且內(nèi)部可燃物含有較高的碳元素，造成燃燒后的爐膛溫度增高。高溫導(dǎo)致產(chǎn)生的灰渣無(wú)法被高溫?zé)煔鈳ё?，后續(xù)的灰顆粒團(tuán)粘接加劇這一現(xiàn)象，造成鍋爐內(nèi)部結(jié)焦停爐的運(yùn)行狀態(tài)。經(jīng)過(guò)對(duì)比，能夠發(fā)現(xiàn)在多種煤質(zhì)中，混煤是導(dǎo)致鍋爐結(jié)焦的最終因素，混煤特征如表1 所示。

表1 混合煤種特征

3.1.2 防止結(jié)焦的技術(shù)分析

減少燃燒煤質(zhì)種類后，對(duì)比發(fā)現(xiàn)依舊存在結(jié)焦現(xiàn)象，但是情況稍微趨向穩(wěn)定。對(duì)此，為了保證結(jié)焦現(xiàn)象得到處理，需要根據(jù)實(shí)際需求選擇適合的燃煤；基于風(fēng)門(mén)調(diào)整時(shí)，需要根據(jù)風(fēng)量大小進(jìn)行觀察和調(diào)整，確保風(fēng)門(mén)對(duì)結(jié)焦不產(chǎn)生明顯影響。調(diào)整過(guò)程中，采用了一二次風(fēng)量調(diào)整、混合調(diào)整、風(fēng)均滿開(kāi)等方式，對(duì)于爐內(nèi)結(jié)焦現(xiàn)象均無(wú)明顯影響。經(jīng)過(guò)調(diào)整對(duì)比，熱狀態(tài)下鍋爐內(nèi)部結(jié)焦現(xiàn)象無(wú)明顯改變，可以證明結(jié)焦現(xiàn)象與風(fēng)門(mén)調(diào)整無(wú)直接關(guān)系；燃燒器由一二次風(fēng)噴口構(gòu)成，設(shè)計(jì)偏置風(fēng)結(jié)構(gòu)門(mén)能夠?qū)崿F(xiàn)水平擺動(dòng)的操作。燃燒器結(jié)構(gòu)包含了風(fēng)噴口，風(fēng)速與高低位確定是影響結(jié)焦的主要原因。一二次風(fēng)的二次風(fēng)旋流強(qiáng)度較大，造成煤粉在燃燒器周圍燃燒，引發(fā)結(jié)焦現(xiàn)象。通過(guò)對(duì)風(fēng)門(mén)調(diào)節(jié)、入爐煤等手段進(jìn)行調(diào)整，發(fā)現(xiàn)依舊難以改變鍋爐結(jié)焦現(xiàn)象，并且燃燒器不受到影響，那么分析結(jié)焦與熱態(tài)運(yùn)行以及鍋爐自身有因果關(guān)系，為了進(jìn)一步明確結(jié)焦原因，采取實(shí)驗(yàn)的方式進(jìn)行檢驗(yàn)，測(cè)試具體的數(shù)據(jù)，為解決結(jié)焦現(xiàn)象奠定基礎(chǔ)。

3.2 鍋爐爐內(nèi)流場(chǎng)實(shí)驗(yàn)

爐內(nèi)空氣動(dòng)力場(chǎng)檢驗(yàn)方法如下，首先對(duì)風(fēng)門(mén)、擋板等開(kāi)關(guān)進(jìn)行檢查。檢查完畢后，對(duì)鍋爐內(nèi)部煙道進(jìn)行吹掃處理，保證潔凈度后，維持內(nèi)部壓力為-100 Pa，各層噴口風(fēng)門(mén)全部打開(kāi)。確保風(fēng)門(mén)無(wú)卡塞現(xiàn)象后，對(duì)風(fēng)速進(jìn)行標(biāo)定，并根據(jù)標(biāo)定數(shù)據(jù)分析誤差。試驗(yàn)原理在于通過(guò)設(shè)備反映的參數(shù)，分析鍋爐結(jié)焦的具體原因，為優(yōu)化改造提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。根據(jù)不同噴口風(fēng)速調(diào)整的情況，觀察爐內(nèi)空氣流動(dòng)現(xiàn)象，能夠發(fā)現(xiàn)風(fēng)速偏差數(shù)據(jù)反映出開(kāi)度對(duì)鍋爐運(yùn)行的影響，可知風(fēng)門(mén)風(fēng)速偏差情況，是導(dǎo)致結(jié)焦的一項(xiàng)因素。

3.3 爐膛中心切圓

知曉風(fēng)門(mén)是影響鍋爐結(jié)焦的因素后，還需要對(duì)爐膛中心切圓進(jìn)行研究，判定鍋爐停運(yùn)時(shí)，冷態(tài)狀況下的動(dòng)力場(chǎng)速度特性。具體方法是選擇鍋爐爐膛對(duì)應(yīng)一次風(fēng)水平橫截面，對(duì)位置進(jìn)行測(cè)量，采用網(wǎng)格化原理分析各點(diǎn)的流速與流速值，對(duì)冷態(tài)狀態(tài)加以判斷。爐內(nèi)斷面根據(jù)爐膛橫截面選擇，選用的測(cè)量值越多，結(jié)果更加準(zhǔn)確。爐膛內(nèi)部速度分布穩(wěn)定，代表運(yùn)行狀態(tài)良好，能夠保障各機(jī)組正常運(yùn)行。確定好爐膛中心點(diǎn)后，對(duì)風(fēng)管進(jìn)行調(diào)整處理，找出中心線位置后，根據(jù)左右中心線焦點(diǎn)作為中心點(diǎn)，并下放垂直線。通過(guò)測(cè)量中心點(diǎn)與對(duì)角直線的距離，判定誤差是否在調(diào)整要求范圍內(nèi)，調(diào)整準(zhǔn)確后使用點(diǎn)焊固定。經(jīng)過(guò)調(diào)整后的風(fēng)門(mén)，處于調(diào)平狀態(tài)，能夠保證爐內(nèi)負(fù)壓始終在-200～-50 Pa 的范圍內(nèi)，找到最大風(fēng)速的實(shí)際切圓，對(duì)其截面距離進(jìn)行檢測(cè)，檢查是否存在刷邊現(xiàn)象。

根據(jù)前后左右的風(fēng)速參數(shù)，爐內(nèi)中心切圓基本完成。一次風(fēng)速處于穩(wěn)定狀態(tài)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)能夠發(fā)現(xiàn)，燃燒器噴口處風(fēng)速過(guò)大，影響爐內(nèi)空氣場(chǎng)狀態(tài)。其中一側(cè)的水冷壁風(fēng)速高度不均勻，存在較大的風(fēng)速差異，無(wú)法滿足鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行的要求。在安裝角度誤差較小，風(fēng)門(mén)經(jīng)過(guò)調(diào)整無(wú)法解決沖涮偏斜問(wèn)題時(shí)，需要對(duì)噴燃器進(jìn)行優(yōu)化，才能從本質(zhì)上解決問(wèn)題[3]。

3.4 優(yōu)化改造措施

一次風(fēng)與水冷壁之間形成富氧區(qū)域，二次風(fēng)與一次風(fēng)的夾角無(wú)法基于這一條件得到滿足，造成過(guò)熱器與水冷壁出現(xiàn)結(jié)焦現(xiàn)象，影響鍋爐正常運(yùn)行。一二次風(fēng)角度配合不佳，是導(dǎo)致結(jié)焦的主要原因。設(shè)計(jì)方向應(yīng)明確結(jié)焦主要影響因素，對(duì)燃燒器進(jìn)行改造，解決結(jié)焦問(wèn)題。原本布置的一次風(fēng)速存在風(fēng)速偏差過(guò)高的現(xiàn)象，造成中心切圓明顯的擾動(dòng)，對(duì)爐內(nèi)空氣造成較大影響。對(duì)此，在噴口設(shè)計(jì)上進(jìn)行優(yōu)化處理，抵消偏置二次風(fēng)對(duì)一次風(fēng)的干擾，增加一次風(fēng)角度與氣流，降低二次風(fēng)風(fēng)量，使?fàn)t內(nèi)的燃燒情況適應(yīng)調(diào)整需求。

由于原本的風(fēng)門(mén)無(wú)重大偏差，但是二次風(fēng)使用偏置配置，造成一二次風(fēng)夾角強(qiáng)度出現(xiàn)問(wèn)題，影響爐膛內(nèi)的中心切圓。為了進(jìn)一步提升數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，新增貼壁風(fēng)一次風(fēng)壓設(shè)計(jì)，加強(qiáng)對(duì)水冷壁的保護(hù)。能夠在一次風(fēng)作用下降低其作用，使焦塊難以形成。鍋爐采用的四角燃燒器，在燃燒器上下層風(fēng)噴口處增加額外的斜度噴口，使進(jìn)口部分尺寸大于貼壁風(fēng)噴口的出口尺寸，增強(qiáng)噴口部分的風(fēng)壓，在水冷壁表面形成氣膜作用。保護(hù)爐內(nèi)受熱面，防止結(jié)焦現(xiàn)象發(fā)生。對(duì)風(fēng)管、噴口界面等流量比進(jìn)行記錄和對(duì)比，推算下一次的風(fēng)噴口流量，獲得具體的風(fēng)量范圍，確保貼壁風(fēng)尺寸符合要求。燃燒器的布置則采取從上至下的方式（高→低→上二→中二→上一→中心偏置→下一下二）。利用一次風(fēng)攜帶輸送燃料，與部分氧量組合成煙氣流向，形成欠氧燃燒的工況。利用二次風(fēng)提供大量氧量，降低燃燒中氮氧化物的生成。低位燃盡風(fēng)口主要增加燃燒，確保燃料充分燃燒。高位燃盡風(fēng)口增加氧量，確保未燃盡的燃料流過(guò)過(guò)熱器，保證處于富氧燃燒的狀態(tài)。這樣結(jié)焦現(xiàn)象難以形成，可以從本質(zhì)上解決結(jié)焦帶來(lái)的影響。只有從燃燒器裝置本身改進(jìn)，才能有效解決問(wèn)題，保證爐內(nèi)燃燒工況的要求。

4 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)分析對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)鍋爐運(yùn)行過(guò)程中，結(jié)焦現(xiàn)象普遍存在。為了消除這一現(xiàn)象對(duì)鍋爐運(yùn)行帶來(lái)的影響，需要對(duì)燃燒器結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。通過(guò)查找結(jié)焦原因，對(duì)鍋爐結(jié)焦現(xiàn)象進(jìn)行分析，并采取改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，明確改進(jìn)方向。通過(guò)合理設(shè)計(jì)與測(cè)試，保證改進(jìn)效果。盡管當(dāng)前針對(duì)于鍋爐結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化整改，但是改造過(guò)程存在一定局限性，具體的效果還需經(jīng)歷長(zhǎng)時(shí)間的檢驗(yàn)，才能進(jìn)一步提高優(yōu)化效果，保障鍋爐運(yùn)行質(zhì)量。