(山西漳泽电力股份有限公司漳泽发电分公司 山西长治046021)
[摘要] 公司为保证锅炉烟气NOx排放满足环保要求，进行低氮喷燃器改造。本文针对锅炉脱硝改造后炉膛结焦严重，影响锅炉运行安全性和经济性问题，提出合理配制燃煤品质、加强燃烧调整、根据机组负荷变化合理调节配风、加强受热面吹灰等措施，有效降低锅炉炉膛结焦，提高锅炉运行安全性和经济性。
[关键词] 低氮燃烧器改造 炉膛结焦 燃烧调整
1.概述
公司为原苏联制造的ZG-670-13.8-545KT型单汽包、自然循环、双炉膛、固态排渣煤粉炉，采用两侧墙对冲布置上下两层旋流燃烧器，为满足环保对NOx指标要求，进行锅炉喷燃器改造，采用龙源低氮燃烧技术，利用缺氧燃烧原理，降低炉膛煤粉燃烧过程中NOx生成，分级配风。并采用尾部烟气选择性催化还原(简称SCR)尾部烟气脱硝装置，实现锅炉烟气NOx达标排放。
低氮燃烧器改造后，由于锅炉运行中风粉配合掌握不好，强调NOx生成抑制效果，导致炉膛煤粉着火燃烧后还原性气体产生，极大降低灰溶点温度。另一方面低氮喷燃器改造后，上下层喷燃器间距减少，炉膛高温区域集中，使炉膛局部单位容积热负荷增大，大大超过灰溶点温度，部分灰份溶化粘结在炉膛水冷壁上，形成大量结焦，频繁掉焦严重影响锅炉运行安全。
2. 脱硝改造后炉膛结焦的原因分析
2.1灰溶点温度降低
炉膛受热面结焦主要是因为灰溶点温度降低，增加了溶融性灰粒粘结在受热面上的概率。低氧喷燃器改造后，由于强化煤粉缺氧燃烧，降低炉内NOx生成量。炉膛内煤粉着火燃烧阶段烟气中CH4、 CO、H2等还原性气体使烟气中灰份溶点大幅降低，溶融性灰份粘结在炉膛受热面上形成结焦。另一方面，由于低氮燃烧器改造时缩短了上下层喷燃器间距，使炉膛内部燃烧区域热负荷过大，局部单位炉膛容积热负荷大幅提高，使未完全燃烧的煤粉颗粒粘结在水冷壁的卫燃带上，形成炉膛水冷壁结焦。
2.2喷燃器出口形成飞边
在锅炉运行中，由于低氮燃烧器的结构布置及二次风混入时点，以满足煤粉着火初期缺氧燃烧、生产还原性气体降低NOx生成为基本理念，导致二次风滞后进入燃烧过程，大量外部二次风进入煤粉气流，增大了旋流燃烧器出口煤粉气流旋流强度，使煤粉气流在喷燃器出口形成飞边现象，溶化的飞灰颗粒粘结在锅炉炉膛水冷壁上形成结焦。
2.3燃烧煤种与设计煤种偏差较大
低氮燃烧器改造后，一次风粉配比及二次风混入与原旋流燃烧器有很大不同，但煤质没有及时进行调配，导致运行过程中，由于煤质偏差较大，严重影响煤粉的着火燃烧燃尽，使部分未燃尽煤粉颗粒在炉膛上部粘结在受热面上，形成炉膛顶部受热面结焦。
2.4灰份熔化粘结在水冷壁上
低氮燃烧器为了减少煤粉燃烧初期NOx形成，使燃烧器一、二次风量相应减少，增加上部燃尽风布置，从而使煤粉气流着火初期形成缺氧富燃料燃烧状态，生成大量还原性气体CO、H2S等，燃烧区域氧含量下降，大大降低灰熔点温度，使灰份熔化粘结在水冷壁上，形成结焦与水冷壁高温腐蚀。因设置了燃尽风，使二次风减少，一次风与二次风掺混时间延迟，炉内煤粉燃烧过程拉长，炉内火焰中心上移，未燃尽煤粉随气流上升到上部区域与燃尽风强烈混合形成剧烈燃烧，部分灰份熔化，粘结在屏过上形成受热面结焦。
2.5燃煤性质不适合低氮燃烧器燃烧特性
由于燃烧器改造,使煤粉着火燃烧区域集中，单位炉膛熔积热负荷增大，而煤种没有做相应调整。大量高硫低灰熔点煤的应用，使煤粉进入炉膛着火燃烧后，煤中灰份在炉膛煤粉燃烧高温区域熔化，随煤粉气流流动粘结在水冷壁上，形成着火区域的水冷壁结焦，严重影响锅炉运行安全性与经济性。
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3. 防止炉膛结焦的改进措施
3.1加强燃烧调整,合理配风,达到降低NOx生成,防止锅炉炉膛水冷壁结焦。
在正常运行中，根据煤质变化合理调节一、 二次风配比，控制着火区域过剩空气系数在0.8~1%左右，满足着火区域缺氧富燃料燃烧状况，保持一定的还原性气体，降低NOx生成。同时防止着火区域过剩空气系数过渡下降低于0.8%，使着火区域还原性气体过量产生，极大降低灰熔点温度，引起区域受热面积灰、结焦现象发生。即保持着火区一 、二次风配比，维持着火区域过剩空气系数在合理范围，既满足缺氧燃烧抑制NOx生成，又保证灰熔点温度不致因还原性气体过度降低，引起着火区域水冷壁或喷燃器结焦。
3.2同层燃烧器合理配风,保证煤粉着火稳燃，防止因煤粉气流旋流强度过大造成煤粉气流飞边结焦现象发生。
根据低氮燃烧器结构特征，各喷燃器一、 二次风配比，采用前期配风小，二次风旋流强度大，保证煤粉气流着火，风粉混合充分,满足着火燃烧需求。后期二次风配风大，旋流强度小的配风方式，在满足煤粉后期着火燃烧的前提下，防止火焰旋流扩散角过大，造成飞边结焦。
3.3严格控制原煤质量
不同特性煤种单独堆放，根据锅炉运行工况进行掺配，保证炉膛内煤粉燃烧既满足缺氧燃烧抑制NOx生成，又达到消除炉膛水冷壁积灰结焦的目的。采用高低灰熔点煤种搭配，使炉膛内煤粉着火燃烧时水冷壁受热面不会因灰份熔点温度下降而熔融粘结在水冷壁受热面上形成结渣。同时根据燃煤组成特性及时调节煤粉细度，对高挥发份煤种，适当降低煤粉细度，低挥发份煤种相应提高煤粉细度。保证煤粉在炉内能够完全燃烧，防止部分煤粉颗粒在熔化状态下粘结在炉膛顶部受热面上，造成锅炉顶部受热面结渣。
3.4增设锅炉冷灰斗及水冷壁边界风，提高水冷壁受热面周围氧化性气氛。
在冷灰斗及水冷壁上布设边界风槽，以较小的气流速度从冷灰斗处送入少量边界风，使边界风进入炉膛后，沿水冷壁缓慢上行在水冷壁附近形成一个氧化区，相应减少水冷壁受热面周围的还原性气体含量，提高烟气中灰份的灰熔点温度，减少因烟气中灰熔点下降熔化而粘结在水冷壁受热面上，形成的水冷壁结焦。
3.5运行中加强受热面吹灰，防止受热面管壁积灰结焦。
锅炉运行中按规定进行定期吹灰，减少炉膛受热面积灰，水冷壁积灰，大大降低受热面换热能力，使受热面壁温大幅上升，炉温相应提高，煤粉气流中的低熔点灰份熔化粘结在受热面上，形成结渣。恶性循环影响锅炉水循环，水冷壁冷却效果下降，管壁温度上升，增大水冷壁受热面积灰结焦，严重影响锅炉安全经济运行。
3.6锅炉运行中合理配风
通过在锅炉运行中合理配风，使炉膛内煤粉气流着火燃烧过程中NOx生成量明显下降，又有效控制还原性气体生成，防止烟气灰熔点下降，受热面积灰结焦。根据煤种变化，合理掺配高低灰熔点煤种，混合均匀，减少受热面结渣。保证制粉系统用钢球质量，减少煤粉中铁化合物生成，提高灰熔点温度。同时通过增加冷灰斗及水冷壁边界风，提高炉膛内受热面附近氧化性气体成分，降低炉膛受热面积灰结焦。定期进行受热面吹灰，提高受热面换热能力，降低炉膛水冷壁壁温，达到减少积灰结渣目的。在有效降低锅炉运行中NOx生成的同时，防止锅炉受热面积灰结焦，保证锅炉安全经济运行。
4.结论
通过对锅炉脱硝改造后炉膛结焦原因分析，制定了全面合理的改进措施，按照措施配制燃煤品质、加强燃烧调整、合理调节配风、加强受热面吹灰等实施后，有效降低了锅炉炉膛结焦，提高锅炉运行安全性和经济性。
作者简介：
常二文： 1986年7月, 男,山西交城人,大学, 助理工程师,漳泽发电分公司从锅炉运行工作。
赵 超： 1971年11月, 男,山西襄垣人,大学, 高级工程师,高级技师,中国水电质协质量诊断师，漳泽发电分公司从事节能工作。
论文作者:常二文,赵超
论文发表刊物:《科技新时代》2018年7期
论文发表时间:2018/9/20
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