國家電投集團協(xié)鑫濱海發(fā)電有限公司 趙連成

1 引言

對入爐煤種進行科學合理摻配，重點從安全性考慮，適當降低高硫煤、易結焦煤種的摻配比例，根據(jù)摻配的煤種特性，制定合理的鍋爐運行方式，利用檢修期間對鍋爐結焦、高溫腐蝕、受熱面磨損等問題進行全面細致的檢查并加強監(jiān)視，尤其是中低負荷運行時，對因為煤質(zhì)差引起的火檢跳動、爐膛結焦、爐膛壓力異常波動及時發(fā)現(xiàn)調(diào)整，降低煤質(zhì)原因帶來的不良影響。

2 摻燒經(jīng)濟煤種影響

2.1 摻燒高硫煤

摻燒高硫煤對鍋爐水冷壁都會造成高溫腐蝕，同時對空預器轉(zhuǎn)子、尾部受熱面、除塵器造成低溫腐蝕，特別是煙道膨脹節(jié)、人孔門等腐蝕較為嚴重，并且還會造成引風機葉片積灰結酸露，導致葉片積灰、腐蝕以及動葉根部積灰板結影響動葉調(diào)節(jié)。燃煤的硫分高是形成腐蝕的主要影響因素，在還原性氣氛下腐蝕速率與硫含量成明顯的線性關系，硫分越大腐蝕速率越快，尤其是鍋爐采取低氮燃燒方式后，燃燒器區(qū)域煙氣還原性較強，導致爐膛高溫腐蝕的趨勢更加明顯。煙溫偏低時，煙氣中硫化物在尾部受熱面表面結露，形成酸腐蝕。此外，煙氣中SO2濃度高，需消耗大量石灰石進行脫硫，制漿能力和脫水能力不足時，容易造成吸收塔內(nèi)部漿液“中毒”現(xiàn)象。

2.2 摻燒低揮發(fā)分煤種

某電廠摻燒低揮發(fā)分的貧煤甚至無煙煤，部分低揮發(fā)分煤種可磨性較低，難以磨細，同時著火溫度較高，燃燒穩(wěn)定性較差，容易發(fā)生鍋爐燃燒脫火、熄火。此外，鍋爐在采用低氮燃燒方式下，對燃煤揮發(fā)分含量比較敏感，摻燒低揮發(fā)分后會造成爐膛出口NO濃度顯著升高，飛灰含碳量明顯增大。在超低排放的壓力下，煙氣脫硝長期維持在高于90%以上的水平運行，造成脫硝系統(tǒng)過噴氨運行。

2.3 摻燒低熔點煤

摻燒低灰熔點煤種，普遍存在鍋爐結焦問題，導致鍋爐熱效率下降，焦塊掉落對爐膛安全性也造成了較大影響。主要問題包括：結焦時爐膛出現(xiàn)掉大焦，造成爐膛負壓大幅度波動，遮住火檢探頭導致全爐膛滅火，結焦嚴重鍋爐無法維持運行；燃用低灰熔點煤導致燃燒器內(nèi)部結焦，燃燒器結焦誘發(fā)回火，燒熔二次風道內(nèi)煤粉管及風道；結焦導致水冷壁結堅硬密實焦塊，引起垢下腐蝕；部分煤種灰熔點軟化溫度（ST）、流動溫度（FT）差別較小，容易在爐膛或屏式受熱面形成堅固結焦；部分煤種變形溫度（DT）與軟化溫度（ST）相差較大，可能屬于極低熔點的煤與熔點較高的煤摻混。鍋爐燃燒器改造時一次風射流切圓大、二次風射流切圓小，以及旋流燃燒器旋流強度大，會引起煤粉刷邊，導致結焦加重，燃燒器噴嘴角度與設計偏差較大也會導致燃燒切圓組織不好，煤粉刷邊引起結焦。

2.4 摻燒低熱值煤

隨著鍋爐摻燒低熱值經(jīng)濟煤種的比例越來越高，相同負荷時鍋爐煙氣量明顯增大，帶來的問題主要有：尾部受熱面磨損，磨損嚴重的受熱面為低溫省煤器，其他部位有低再、低過、省煤器；鍋爐排煙溫度升高，鍋爐效率下降；引風機長期運行在高負荷區(qū)域，失速風險增大；此外，大量摻燒低熱值煤種，備用磨組減少或無備用，制粉系統(tǒng)可調(diào)整裕量降低。

3 空預器堵塞

鍋爐空預器堵塞導致煙風阻力過大的狀況仍比較普遍?？疹A器發(fā)生堵塞后造成阻力快速增加，風機全壓裕量顯著降低，嚴重時出力不足導致鍋爐低氧量運行，影響燃燒效果與穩(wěn)定性，限制機組出力，風機長期運行在失速區(qū)附近，動葉容易產(chǎn)生裂紋甚至斷裂?？疹A器兩側(cè)堵塞程度不一致時，引起兩側(cè)出口排煙溫度偏差較大。空預器堵塞后，一般采取在線水沖洗、增加吹灰頻次的措施控制堵塞發(fā)展，并且還會造成了空預器換熱元件吹損脫落。某電廠1000MW機組鍋爐空預器換熱元件分三段布置，鍋爐空預器發(fā)生了嚴重堵塞。堵塞嚴重時，中溫段換熱元件必須吊出解包進行沖洗，否則無法保證沖洗效果。目前，防止空預器換熱元件發(fā)生NH4HSO4越界沉積的較好方法是采用暖風器或熱風再循環(huán)等措施，提高空預器進口冷風溫度，改善換熱元件壁溫分布，避免發(fā)生NH4HSO4越界沉積，沉積的NH4HSO4利用蒸汽吹灰及時清除，但熱風再循環(huán)提高風溫幅度有限，且可能導致送風機葉片磨損，效果不如暖風器[1]。

4 高溫腐蝕

高溫腐蝕與燃用高硫煤有著直接關系，某電廠鍋爐水冷壁因高溫腐蝕導致管壁大面積減薄，主要問題包括：為降低鍋爐燃燒生成的NOn濃度，采取了低氧量和高比例風粉分級的燃燒技術，使得燃燒器區(qū)域的供氧量嚴重不足，還原性較強，導致爐膛上部出現(xiàn)高溫腐蝕。受煤炭供應影響，鍋爐摻燒較大比例的硫分偏高煤種，有的高硫煤單獨加倉摻燒，加速了高溫腐蝕的速率。在吹灰器區(qū)域，由于腐蝕與吹損的相互促進，產(chǎn)生過快的腐蝕減薄，鍋爐存在蒸汽帶水現(xiàn)象，加快吹損速率，有的產(chǎn)生橫向裂紋。

四墻燃燒器布置的鍋爐，存在高溫腐蝕的共性問題，主要原因與切圓過大，煤粉刷邊，粉中的硫、堿金屬等對水冷壁管形成腐蝕。旋流燃燒器鍋爐前后側(cè)旋流強度相差較大，導致有的燃燒器火焰刷墻，對側(cè)火焰前沖動量較大，加重燃燒器刷墻現(xiàn)象，在下層燃燒器更突出，引起冷灰斗區(qū)域腐蝕嚴重；存在高溫腐蝕的區(qū)域主要在上部燃燒器至SOFA風噴嘴區(qū)域。

燃燒器前后墻布置的鍋爐高溫腐蝕主要發(fā)生在燃燒器側(cè)墻，至OFA風燃燒器之上的低氧、高熱負荷區(qū)域，個別發(fā)生在冷灰斗上部，腐蝕速率較快；前墻布置的在高溫腐蝕主要發(fā)生在后墻及側(cè)墻后部；四角切圓燃燒鍋爐主要發(fā)生在上層燃燒器至SOFA風之間與最下層燃燒器區(qū)域，尤其是角部區(qū)域高溫腐蝕嚴重。雙爐膛燃燒的在前墻二個燃燒器之間爐墻區(qū)域較突出；四墻燃燒器布置的鍋爐，腐蝕嚴重部位通常發(fā)生在背離燃燒器射流方向的低氧區(qū)；結焦引起的垢下腐蝕，腐蝕發(fā)生在主燃燒器及鄰近上部區(qū)域；機組深度調(diào)峰運行對鍋爐高溫腐蝕也存在一定影響。

由于深度調(diào)峰的需要，機組運行于低負荷段的次數(shù)增加，低負荷段爐膛熱負荷均勻性、水動力穩(wěn)定性均降低，水冷壁金屬亦會出現(xiàn)局部過熱現(xiàn)象，尤其是對于下部水冷壁影響較大。雖然低負荷運行時，氧量較高，但由于爐膛溫度較低，煤粉的著火能力變差，導致著火點滯后、燃盡度降低，未燃盡的煤粉易被甩到水冷壁上，燃煤灰分中的堿金屬在爐內(nèi)高溫狀態(tài)下呈氣態(tài)，氣態(tài)鈉、鉀成分在管子表面凝結，形成堿金屬化合物沉淀層，一些帶有其他成分的灰粒也同時黏附在管子表面。含硫燃料燃燒時生成的SO2、SO氣體與堿金屬成分接觸發(fā)生反應，形成熔融狀態(tài)的復合硫酸鹽，當管壁溫度較高時，對管材腐蝕性較強，存在高溫腐蝕時宜在爐膛噴涂防磨防腐蝕的防護層，抵御爐膛的高溫腐蝕，進行防腐防磨噴涂時，應注意噴涂材料、噴涂工藝及噴涂過程質(zhì)量的監(jiān)督[2]。

5 鍋爐結焦

鍋爐結焦的主要原因為燃用低灰熔點煤種，主要問題包括：結焦時爐膛出現(xiàn)掉大焦，導致全爐膛滅火或爐膛壓力高動作。對干渣機形成卡澀、被迫人工碎渣，形成堵塞，清理過程在冷灰斗形成積渣再熔化搭橋堵塞，有的焦渣掉落量大，在冷灰斗排渣口形成搭橋堵塞焦。燃用易結焦煤種，應具備專項預案，加強運行期間的參數(shù)監(jiān)視，對火檢不穩(wěn)，掉焦頻繁現(xiàn)象引起足夠重視，對爐膛結焦現(xiàn)象定期觀察，發(fā)現(xiàn)結焦較嚴重時應加強爐膛吹灰。

6 風機缺陷

因摻燒經(jīng)濟煤種比例增大，入爐煤量高，煙氣量、一次風壓均偏高，空預器堵塞、低溫省煤器腐蝕積灰，造成煙風道阻力升高，不僅風機出力難以滿足負荷要求，并且風機運行存在失速風險。風機本身存在的問題有：風機動葉葉片積灰以及存在裂紋問題，動葉調(diào)節(jié)存在卡澀問題，停機后出現(xiàn)葉片卡死狀況；引風機長期停運，動調(diào)機構不活動，且實際開度與表盤顯示不一致，再起啟動時，傳動芯軸斷裂，一級動調(diào)無法動作，風機出力異常；引風機冷卻風道采用普通碳鋼，存在煙氣腐蝕，個別風機冷卻風道腐蝕漏風，影響軸承冷卻與密封效果；風機振動偏大，無法降至正常范圍；污泥干化乏氣排入送風機入口風道，使得送風機表面及動葉根部積灰嚴重，檢查中發(fā)現(xiàn)葉片轉(zhuǎn)動過程中存在明顯卡頓現(xiàn)象[3]。

動葉根部進灰致使轉(zhuǎn)動阻力增大較多，引發(fā)多片葉片發(fā)生卡澀，運行過程中動葉調(diào)節(jié)反饋不跟隨指令，動葉角度偏差大，導致葉片間氣流存在較大湍動，葉片抖動以及轉(zhuǎn)子振動增大，嚴重影響送風機調(diào)節(jié)與運行安全；動葉調(diào)節(jié)風機返廠檢修過程質(zhì)量控制差，存在檢修不當工藝以及漏檢漏修的問題；上鼓風機出現(xiàn)輪轂螺栓易松動，運行時存在螺栓脫落打壞葉片的風險，引風機輪轂材質(zhì)偏軟，運行過程中由于振動原因，輪轂與軸裝配間隙嚴重超標。

風機油管路、測量電纜管架固定在風機殼體上，風機振動時導致管路產(chǎn)生較大的振動，容易引起管道焊縫開裂、接頭松動，擴大故障損失。采用熱風再循環(huán)的鍋爐，送風機葉片易發(fā)生磨損，原因是投用熱風再循環(huán)，二次風帶灰引起葉片磨損，如熱風再循環(huán)取風口在水平風道底部，風源中灰粒子濃度更高，會導致磨損加快。風機停運期間，應定期進行油泵切換試驗及動調(diào)全行程活動，防止灰漿產(chǎn)生結垢后，造成葉片與輪轂黏結卡澀。檢修期間加強風機輪轂的檢查，摻燒高硫煤、長期調(diào)峰機組，應縮短引風機葉片、冷卻風道等的檢查周期[4]。

7 制粉系統(tǒng)問題

制粉系統(tǒng)中磨煤機出現(xiàn)問題較多，由于煤質(zhì)水分高，附著性強，堵煤、斷煤現(xiàn)象也經(jīng)常發(fā)生，主要問題包括：部分磨煤機出口管一次風速偏低，磨煤機出口風溫測點間偏差大；磨輥襯板堆焊次數(shù)過多，加速設備磨損。磨煤機本體、部分煤粉管道和彎頭、煤粉分配器等部位磨損嚴重，多次出現(xiàn)磨穿泄漏。磨煤機出口細度與煤粉濃度分布偏差大且一次風管沒有設置可調(diào)縮孔，或可調(diào)縮孔長時間未用已卡澀，無法進行風速調(diào)勻，雙切圓燃燒的鍋爐出現(xiàn)左右爐膛煤粉輸入量偏差比較大，導致熱負荷偏差，通過磨煤機風量為主要調(diào)整手段，再以可調(diào)縮孔輔助調(diào)整，把熱態(tài)風速偏差控制在小范圍內(nèi)，可以保證煤粉輸入量基本一致[5]。

8 結論

針對1000MW機組投產(chǎn)至今，隨著煤質(zhì)改變和燃煤鍋爐本身特點，運營中還存在若干困難，通過采用了上述的燃燒調(diào)節(jié)措施，已經(jīng)達到了較高的目標，在整個機組的運營過程中，根據(jù)燃燒調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動態(tài)，并針對現(xiàn)場的實際狀況，通過適當調(diào)節(jié)制作粉絲系統(tǒng)用煤量比例、蓄熱燃燒器的擺角、調(diào)節(jié)煤倉風速、調(diào)整第一二次風機擋板等方法，就可以確保設備的安全穩(wěn)定和正常經(jīng)濟運行。