1000MW超超临界直流锅炉结焦、结渣的分析与预防.doc

PAGE 1 1000MW超超临界直流锅炉结焦、结渣的 分析及预防 杨志勇 华电邹县发电有限公司，山东省邹城市唐村镇 邮编 摘要：在市场煤、计划电的现况下，锅炉燃用设计煤种的困难较大，锅炉出现结焦不可避免。锅炉结渣即锅炉结焦，是指灰渣在高温下熔化后粘结在炉墙、受热面、炉排上的现象。由于硬件(设备、系统、煤质等)缺陷和软件（人为运行调整）因素，煤粉锅炉在运行过程中的结焦是客观存在、不可避免的。这一方面是由于锅炉结焦的客观规律性所决定的，在另一方面还受现阶段燃煤情况影响。解决结焦、积渣问题，成为了摆在我们面前的重要问题。 关键词：1000MW；锅炉；结焦；结渣 在市场煤、计划电的现况下，锅炉燃用设计煤种的困难较大，锅炉出现结焦不可避免。锅炉结渣即锅炉结焦，是指灰渣在高温下熔化后粘结在炉墙、受热面、炉排上的现象。由于硬件(设备、系统、煤质等)缺陷和软件（人为运行调整）因素，煤粉锅炉在运行过程中的结焦是客观存在、不可避免的。这一方面是由于锅炉结焦的客观规律性所决定的，在另一方面还受现阶段燃煤情况影响。华电邹县发电有限公司（以下简称邹县公司）2×1000MW机组锅炉减负荷期间，多次出现炉内掉大焦、大渣现象，造成捞渣机放渣门鼓开、多处多次漏水；因受大焦冲击，致使炉底水封破坏。解决结焦、积渣问题，成为了摆在我们面前的重要问题。 1 锅炉结焦的危害 锅炉结焦不但增加了锅炉受热面的传热阻力，使受热面传热恶化、煤耗增加、降低锅炉的热经济性，还可能造成烟气通道的堵塞，影响了锅炉的安全运行，严重时会发生设备损坏、人身伤害事故。所以说锅炉结焦对锅炉的安全、经济运行及可靠性有很大的影响。 1.1结焦、结渣的危害会引起过热汽温升高，并导致过热汽温、再热汽温减温水开大，甚至会导致受热面超温爆破；结焦会使锅炉出力降低，严重时造成被迫停炉；结焦会缩短锅炉设备的使用寿命；排烟损失增大，锅炉效率降低；引风机消耗电量增加；由于结焦往往是不均匀的，因而水冷壁结渣会对直流锅炉水冷壁的热偏差带来不利影响。 1.2 结焦、结渣易成灰渣大块，严重时使捞渣机工作不正常或渣沟受堵，不得不降负荷运行。 1.3 结焦、结渣若熔合成大块时，因重力从上部落下，导致砸坏冷灰斗水冷壁。低负荷会因掉大块焦而引起燃烧不稳甚至熄火。 1.4 若造成水冷壁全部结焦时，只有停炉进行人工清焦。今年上半年我厂#3炉就出现一次因大面积落焦致使冷灰斗堵塞，引起锅炉灰渣爬至12m，而被迫停炉处理。 1.5 锅炉的大焦块、渣块掉下后，瞬间造成炉底水封破坏，使炉底漏入大量冷风，火焰中心上移，炉膛出口烟温、排烟温度、受热面壁温、汽温大幅波动并上升，甚至造成燃烧器区域（尤其是下排燃烧器区域）煤粉火焰着火状况的严重恶化，使炉膛负压产生剧烈波动（超限）而引起锅炉灭火。 1.6 降低锅炉效率。（1）锅炉受热面结焦时，减少了工质的吸热量，使排烟温度升高，造成排烟热损失增大。（2）炉膛内结焦会造成炉内空气动力场不均；燃烧器喷口及其附近结焦,会影响到煤粉射流及改变炉内燃烧空气动力工况，直接影响风粉的混合和燃烧；这些会造成化学和机械不完全燃烧损失的增加。 2 锅炉结焦的过程、形式和原因 锅炉结焦是个很复杂的物理化学过程，它涉及煤的燃烧、炉内传热、传质、煤的潜在结渣倾向、煤灰粒子在炉内运动以及煤灰与管壁间的粘附等复杂过程。 2.1 锅炉结焦的基本形式 炉膛结焦可产生于水冷壁，也可产生于炉膛出口处的屏过上。运行中的煤粉锅炉，燃烧火焰中心温度在2000℃以上。从邹县公司2*1000MW锅炉设计来看：在额定工况下，屏式过热器进/出口烟温为1360℃/1129℃，设计/校核煤种的灰熔化温度T3为1410℃/1350℃，灰软化温度T2为1350℃/1290℃，灰变形温度T1为1270℃/1200℃。屏过以后烟温降至灰变形温度T1以下，无结焦危险。并且燃烧中心的灰粒在接近水冷壁或屏过时已经固化，不会粘附在受热面上形成焦。但如果锅炉在设计安装及调试过程中出现偏差，或者运行操作不当，使燃烧中心偏斜，灰粒冲墙，以及超负荷运行等，则会使炉温及水冷壁附近的烟温过高，在此过高的烟温下，熔灰不能凝固，碰到受热面上就会粘结成渣（俗称结焦）。发生结焦后，焦层表面粗糙，粘附力大，加之因传热受阻，而使炉温升高，加速了结焦过程的发展和蔓延。尤其大容量机组，炉膛燃烧区域的冷却能力相对降低，对于稳定燃烧有利，但却增加了促进结渣的因素。 2.2 煤灰在燃烧过程中形态变化 煤中的灰是指存在于煤中的所有的无机物质,同时也包括存在于煤中有机化合物中的无机元素。煤粉燃烧时，在高温受热面上形成污染和结渣的基本过程可分为两个阶段。开始在管子上形成一层疏松灰，但是随着其厚度的增加，其外表面温度不断升高，逐渐接近于当地的烟气温度，若此烟气温度高到使灰处于熔化状态，则在第一层灰上面形成增