摘要：从燃煤特性、锅炉炉膛结构、吹灰系统等多方面分析了660MW机组锅炉结渣的主要原因,并提出了有效的解决与防治措施。
关键词:机组防结渣
引言
某电厂660ＭＷ机组锅炉设计煤种为烟煤，采用中速磨煤机直吹式冷一次风机制粉系统。锅炉燃烧器为正四角布置，为同心双切圆燃烧方式，共设有13层喷口，5层一次风喷口，７层辅助风喷口，１层顶二次风喷口，喷口布置如图１所示。2006年以来，由于云南省电煤煤质劣化严重，使得该炉实际燃用的煤种严重偏离了原设计煤种，锅炉出现了较为严重的结焦现象。2009年3月至2010年4月期间，因炉膛内焦块脱落，使得炉膛压力剧烈波动，导致锅炉熄火次数高达8次，同时还得使过热器超温，减温水量增大，影响捞渣机的稳定运行，严重影响了机组的安全、经济运行。
一、结渣原因分析
炉内空气动力场状况的影响结渣的因素较多不仅与煤质特性灰熔点灰成份灰粘度等有关还与炉膛设计结构特性炉膛容积热负荷截面热负荷喷燃器热负荷等燃烧器结构特性与布置方式炉内空气动力状况气流是否偏斜贴壁冲刷水冷壁锅炉运行参数锅炉负荷烟气温度煤粉细度过剩空气量等密切相关为解决锅炉结渣问题!有研究者从煤质炉膛设计结构特性等方面分析了锅炉结渣原因并在运行中采取加强煤质管理进行燃烧优化等措施来解决结渣问题!结渣虽有所减轻但依然存在对于四角切圆燃烧!良好的空气动力场是防止锅炉结渣的前提因此分析结渣原因和防止或解决结焦的主要措施还须从改善炉内空气动力状况入手对于四角切圆燃烧!炉内实际切圆大小是炉膛空气动力场的一个重要参数$实际切圆偏大则易引起结渣!偏小则影响燃烧稳定性$实际切圆相比炉膛截面的当量直径范围一般在之间综合考虑煤质特性及稳燃结渣问题对烟煤或易结渣煤取偏小值!对无烟煤及难结渣煤取偏大值从对锅炉不同工况下速度场测试结果看习惯工况下锅炉实际切圆相对直径都大于单投一次风时实际切圆相对直径也在左右且锅炉燃用的煤质属中等结渣或严重结渣倾向的煤种显然炉内气流实际切圆过大因此运行时易造成水冷壁结渣在炉内观察轴线上飘带的摆动情况发现炉内中心大面积的短飘带都呈下垂状态而靠近水冷壁的飘带基本是随气流旋转作水平方向飘动这说明炉内中央部分有很大面积为空旷地带气流流动速度很低而近壁面则风速很高说明炉内空间利用率过低从纸屑示踪结果看除层和,层一次风情况稍好外其它各层一次风贴壁均较严重!尤其是层一次风贴壁最严重!所以锅炉运行时就可能结渣!特别是燃用的煤样灰熔点较低国产神府东胜煤灰熔点很易引起水冷壁结渣炉内实际切圆直径取决于假想切圆燃烧器安装切圆大小和射流的偏转程度!因此影响实际切圆直径的大小主要为燃烧器结构和运行因素为缩小气流实际切圆!在冷态试验中采取提高一次风速减少偏转二次风的方法!以增加射流刚性和削弱偏转二次风的影响虽有一定作用但气流贴壁仍无法消除在习惯工况下并关闭偏转二次风从理论上减小了气流切向运动动量则实际切圆大大减小一次风不应贴壁而事实上一次风仍然贴壁这说明燃烧器安装切圆过大!应进行改造切圆属同向双切圆实际上所有喷口的安装切圆都相同切圆直径可计算出约只是喷口和其出口处安装与喷口轴心成角的导流叶片称为偏转二次风若按气流对一次风的偏转角计算偏转二次风的安装切圆直径很大这种设计的意图在于想达到风包粉燃烧煤粉在内层风在外层紧靠近水冷壁风包着火球燃烧(同时!偏转二次风可吹扫水冷壁使之清洁有利于辐射传热而从实际运行效果看上述目的并没有达到反而出现了严重结渣现象。
二、低NOx燃烧技术
1NOx生成机理根据NOx的生成机理，共有三种类型的NOx。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆一是燃料型，即燃料中的氮化合物在燃烧过程中热分解之后又氧化而形成的NOx，占总量的80%～90%，这部分NOx的量主要取决于空气燃料混合比(空燃比)，而较少依赖于反应温度。二是热力型，即空气中的氮气在高温下氧化生成的NOx，占总量的10%～20%，其最为敏感的影响因素是温度，当温度高于1500℃时随着温度的提高，热力型NOx会急剧增加。三是快速型，即燃烧时空气中的氮和燃料中的碳氢原子团反应而形成的NOx，其所占比例很小，一般不予考虑。低NOx燃烧器改造的主要思路为控制燃料型及热力型NOx的生成，基于NOx的生成特点，主要就是控制炉内局部区域的空燃比(过剩空气系数)和炉内燃烧的最高温度。
2.双尺度低NOx燃烧技术是近年来较为常用的一种新技术，它以炉内影响燃烧的两大关键尺度(炉膛空间尺度和煤粉燃烧过程尺度)为重点关注对象，全面实施系统优化，达到防渣、燃尽、低NOx一体化的目的。双尺度实现低NOx燃烧的优势之一是强防渣、防高温腐蚀。炉膛中心形成了“中心区”有较高煤粉浓度、较高温度、适宜氧浓度、较高燃烧强度，炉膛近壁区形成为较低温度、较低CO浓度、较高O2浓度(沿程逐步掺入中心区)和有利于阻止灰粒附壁，延长了冷却路径。在煤粉燃烧过程尺度上优化了燃烧不同阶段三场特性(温度场、速度场及颗粒浓度场)差异，使火焰边部可控可调，保证近壁区三场特性利于防渣。双尺度实现低NOx燃烧的优势之二是高效稳燃。采用低NOx燃烧器、一次风喷口集中且浓淡组合、接力热回流环涡稳燃等技术手段，环涡内碳粒有较高的内回流率延长了在环涡内停留时间，显著提高了环涡内碳燃烧发热量。环涡稳燃、着火、碳燃烧、碳燃尽全过程链环稳固，这是由于单纯喷口稳燃的原因所在。
三、改造后问题分析
1.蒸汽参数偏离设计值。锅炉燃烧区采用空气分级燃烧技术，使得主燃烧区的温度下降，炉内的温度分布更加均匀，对于水冷壁存在沾污结焦情况严重的得到改善，水冷壁的吸热增加，炉膛出口的烟温低，过热器、再热器温升下降，使得过热器、尤其再热器温低于设计值。
2.飞灰、炉渣的含碳量增加。低氮燃烧技术主要是采用低温、缺氧燃烧技术，使得主燃烧区的温度下降较多，推迟了煤粉的着火，并且此区域缺氧燃烧，控制过量空气系数，煤粉在此区域的燃尽度下降，造成了飞灰、炉渣的含碳量增加。q4的增大，必然导致锅炉热效率的降低。高温腐蚀现象加剧煤粉在主燃烧器区域进行缺氧燃烧，不充分燃烧会产生大量的CO，以及还原性气体H2S，从而加剧水冷壁区域的高温腐蚀。利用空气的分级燃烧技术，上层增加燃尽风，总风量不变的情况下，上层二次风分增加势必使得下低氮燃烧器的应用及燃烧调整研究层二次风减少，使得下层一、二次风的掺混过程推移，炉膛的火焰中心上移，相应炉膛出口的烟温升高，容易引起结焦、积灰等现象。炉内燃烧状况复杂由于低氮燃烧器改造后对整个炉膛内的动力场发生变化，使得炉内的燃烧也产生不利影响。低氮燃烧器改造前设计的燃烧运行优化方式已经不再适应，会产生炉膛负压波动大、偏烧、排烟温度高、飞灰含碳量大、再热器温度低等的影响，使得在低温、低氧的燃烧运行工况下调节难度加大，导致低负荷稳燃能力下降。
结束语：
经过各方面的共同努力,沙角C电厂的锅炉结焦情况有了明显改观,虽然1999年又曾出现两次停炉打焦,但此后类似情况没有再发生。停炉打焦每次的平均损失都在千万元以上,解决锅炉结焦问题,经济效益是非常可观的。
参考文献:
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［３］欧阳婷婷．彩云之南系列（36）云南煤炭资源与火电开发［Ｊ］．云南电业，2017（9）：47．
论文作者:郑建峰,武文杰
论文发表刊物:《中国电业》2019年第12期
论文发表时间:2019/10/16
标签：炉膛论文; 锅炉论文; 水冷论文; 结焦论文; 温度论文; 燃烧器论文; 煤质论文; 《中国电业》2019年第12期论文;