摘要：随着我国经济的快速发展，煤炭企业发展也很速度。600MW燃煤锅炉机组掺烧神华时，出现燃烧器喷口烧损，炉内结渣，大焦砸坏炉底液压关断门的问题，对锅炉的安全运行造成很大危害。此文通过现场吹灰试验，观察落渣情况，寻找炉膛结渣部位和原因，针对性的开展了煤粉细度、二次风门开度、吹灰装置运行的调整试验。结果表明：燃煤煤质差异较大时，采用降低煤粉细度、减小二次风量和完善而有效的吹灰措施后，炉内渣量减少和烧损喷口的危险性降低，确保机组掺煤运行可靠。
关键词：600MW；燃煤锅炉机组；掺煤运行；炉内结渣；原因；对策探
引言
锅炉建造时都已设计好匹配的煤种，只有在煤种如发热量、灰分、挥发份、含硫含水等指标匹配时，锅炉才能连续正常工作。当前，在资源和成本的双重制约下，设计煤种采购困难，越来越多的电厂开始大量采用“炉内掺烧”的方式，燃用非设计煤种和掺烧劣质煤种，在这种情况下如果运行调整不好，设备存在缺陷，极易造成锅炉结渣和结焦，影响锅炉安全高效洁净燃烧。本文以某600MW锅炉机组燃烧器喷口烧损，炉内结渣的问题为例，根据所掺煤的特性，提出燃烧调整措施，指出吹灰装置的缺陷并给出其优化运行建议，为机组掺煤运行提供真实、有效的经验参考。
1概述
1.1设备概况
某厂一期600MW机组锅炉为超临界参数变压直流炉，单炉膛、一次中间再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全悬吊结构Π型锅炉。炉膛及烟道各受热面均配有蒸汽吹灰器。在燃用灰分高，挥发份较低时煤种时，需要控制磨出口温度在75～80℃左右，当冷风量使用量较多，关注锅炉排烟温度《150℃。掺烧比例：为保证锅炉燃烧稳定，先从较低的掺烧比例开始试验（一台下层磨），视试验时机组的负荷、煤量等具体掺烧情况逐步提高新煤种比例；尽量保持对侧磨煤机在运行，稳定燃烧。
1.2燃用煤质分析
目前电厂煤源较杂，采集常用电厂入厂煤，进行常规煤质分析，试验煤之间燃煤特性差异较大。神华煤石炭7-4800热值为4670kcal/kg，主要特点是高灰分、灰熔点温度高、低水分、较高硫份、较低挥发份。由于高灰分的影响，容易造成SCR及空预器堵塞，催化剂及尾部受热面等产生严重磨损，电除尘器效率可能下降。较低挥发份，可能在机组低负荷运行时，燃烧不稳，管壁超温甚至造成锅炉灭火等事故。燃用此类煤种需采取措施提高燃烧效率，并需改善炉内燃烧气氛防止锅炉形成严重的高温腐蚀。
2结渣试验与分析
2.1吹灰试验
为寻找锅炉结焦部位，在1号锅炉连续12h未吹灰情况下，对炉膛及屏过区域36个短吹和8个长吹分区域，进行了吹灰试验，观察炉底落渣量。屏区逐根吹灰，LS03和LS04对应的4个吹灰器区域落焦较多；前墙逐根吹灰，吹灰期间基本无落焦，捞渣机运行平稳；后墙逐根吹灰，吹灰期间，落渣较多，吹灰前较长时间F磨停运，风门开度30%；两侧墙对吹，吹灰期间基本无落焦，捞渣机运行平稳，DS15／DS16（炉膛中心位置）吹灰时略有落焦。
2.2试验结果分析
2.2.1运行原因
1）经测试掺烧后煤粉粗，煤粉细度R90已超设计要求20%的水平，造成炉膛结焦位置上移，处于吹灰器有效作用范围之外，尤其是磨制可磨指数偏低的锦界煤时，煤粉细度R90一般接近或超过30%，因为煤粉“飞边”而加剧燃烧器区域结渣。
2）实际燃烧过程中，旋流燃烧器二次风处于过强的旋流位置，燃烧器二次风开口一直位于400mm，没有根据实际燃用煤种的变化进行适当调整。因此在运行中出现燃烧器内二次风旋流强度太大，过度卷吸高温烟气从而烧毁喷口。
3）吹灰频率低，重点部位应保证每班吹一次（当前为每天两次），在吹灰优化试验之后确定。
2.2.2设计原因
1）1号锅炉燃烧器（每层4只×2）与每层5只×2和6只×2相比：本炉燃烧器单只热功率分别为后两者的1.25倍和1.5倍。单只燃烧器热功率高，对燃烧器配风调整造成困难，易烧喷口。
2）炉膛设计截面热负荷大（本炉截面热负荷为4.76MW／m2，其他600MW锅炉截面热负荷约4.4～4.6MW／m2，实测炉膛温度最高已超过1500℃），炉膛墙式吹灰器数量少，水冷壁上吹灰死角多，易于形成大焦块。炉膛上部燃尽风分三层布置3（个）×3（层）×4（墙）＝36个短吹，数量较少，死角较多，在燃烧器和燃尽风之间没有吹灰器。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆比较1号锅炉与其他电厂炉膛吹灰器的布置，其前、后墙每层仅布置了3个吹灰器，其他电厂锅炉每层布置了5个吹灰器，由此可知1号锅炉炉每层存在约5×4m2左右的吹灰盲区。
3优化调整试验内容
3.1降低煤粉细度试验
通过对锅炉运行方式下炉膛结渣试验分析，减少结焦有效的手段之一就是降低煤粉细度，这样在燃烧组织不太强，炉膛温度不过高的情况下，煤粉的燃尽和炉膛结焦可以保持在一个可以接受的水平。考虑到机组制粉系统的实际情况，为达到尽量降低煤粉细度，促进煤粉燃尽的要求，建议将旋转式煤粉分离器设定为转速850r／min（分离器转速69r／min）。在此工况下锦界煤细度R90为20％～30％，义马煤细度R90为10％～20％，基本可以满足要求。
3.2二次风开度试验
根据对锅炉燃烧器运行状态的检查分析，旋流燃烧器二次风处于过强的旋流位置，容易造成单只燃烧器热功率高，加剧了喷口烧毁的危险性。针对本炉燃烧器二次风（内二次风）为定旋流角度、手动调节，二次风旋流强度随风量增加而增加的情况，现场开展二次风门开度调整试验。改变二次风入口开度由400mm降至300mm和200mm，二次风量与旋流强度随之减小。二次风入口开度200mm时，炉膛燃烧尖峰温度降低，烧损喷口的危险性降低。
3.3吹灰设备优化与运行改进
3.3.1吹灰设备优化改造
如前所述，1号锅炉机组吹灰器配置数量偏少，存在明显设备缺陷，在机组超低排放期间进行了以下改造：
1）在炉膛前、后墙标高46.26m、43.95m以及39.59m吹灰预留孔处各加装3个吹灰器，共新增6个短吹，清除炉内大面积的吹灰盲区。
2）在屏过标高58.85m左、右两侧墙吹灰预留孔处各加装1个吹灰器，共新增2个长吹，更有效地清除屏区结渣。
3.3.2吹灰设备运行建议
结渣与积灰是一个指数增长的过程。燃用严重结渣的神华锦界煤，在生成结渣与积灰初期即应该加强吹灰，以防止结渣累积形成危害较大的渣块。结合1号炉炉膛温度较高以及炉膛出口烟温相对较低（低于设计值）的实际情况，可以适当的增加炉膛吹灰次数，减少尾部对流受热面的吹灰次数。
4防结渣措施
4.1改善煤种
电厂燃料供应应符合锅炉设计煤质或接近设计煤质的主要特性，最好是采用设计煤种。对可能造成炉内结渣的煤种，可掺烧其它不易结渣的煤种来减轻或抑制煤灰的结渣，确保入炉煤发热量与设计煤种相当，来减轻炉内的结渣现象，华能威海电厂、温州电厂等都在这方面积累了一些成熟的经验，国内一些电厂也通过加除渣剂的方法提高燃煤的灰熔点温度，使在高温下易结渣的玻璃形态渣向不易结渣的结晶形态转化，结渣情况明显减轻。
4.2优化炉内设计
设计炉膛容积热负荷和截面热负荷时，在满足炉膛燃烧和传热的要求以及保证炉膛运行安全可靠的条件下，炉内热负荷设计相对要小，以延长燃烧气流在炉膛停留时间，降低炉膛出口温度，避免炉膛出口结渣。同时，在设计锅炉尺寸方面，为消除由于空气动力条件而产生的结渣应进行燃烧器分组，改善补气条件，减轻气流偏斜，从而减轻结渣；加大燃烧器二次风喷口尺寸，有效降低二次风速，使二次风速接近设计值；选择合适的炉内假想切圆，尽可能使每一角射流与两相邻炉墙夹角相差不大；保持燃烧器与炉壁之间的距离，以防止过热器区出现结渣；四角一次风量分配均匀；调整各一次风门开度，使进入炉膛同层四角一次风速、风压呈对称分布；在正常运行和变负荷运行中，应力求保持四角气流动量相等。
4.3合理运行锅炉
保持适当的过剩空气系数，过剩空气系数越大，受热面的结渣趋势越不明显，此时烟气量将增大，炉膛出口烟温降低，炉膛上的沉积物减少，炉内受热面结渣趋势减小。当结渣严重时，可适当增加过剩空气量，减少还原性气氛的生成以免降低灰熔点，但要注意保持在合适的范围内。对于具有严重结渣倾向的煤，从以上方面采取防结渣措施，在一定程度上能起到缓解作用，但还需要用吹灰器及时从受热面上清除灰渣，以保证锅炉正常运行。在锅炉运行期间应根据实际确定最佳吹灰周期，适时投运吹灰器，加强炉膛吹灰，利于阻止结渣的发展，避免大焦块的形成和恶性发展。一般大型锅炉常用的仍是蒸汽吹灰器。美国有的锅炉在未装大风箱的前后墙上部与燃烧器保持一定距离处装设了吹灰器，效果较好。
结语
优化后进行炉膛吹灰试验，吹灰过程中未发生较大和较多落渣情况。结果表明，降低煤粉细度，二次风门开度调整和完善而有效的吹灰措施后，炉内烟温沿炉膛高程更均匀，有利于减轻结渣和结焦，有利于锅炉机组安全经济运行。
参考文献：
［1］裴杰，王建勋，白旭东，等.600MW机组锅炉掺烧劣质烟煤的性能试验研究［J］.锅炉技术，2017（2）：66-69.
［2］李涛.煤质变化对电站锅炉运行的影响及对策［J］.上海电气技术，2012（2）：59-62.
［3］沈桂男.煤质变化对锅炉运行经济性的影响［J］.华东电力，2005（3）：29-31.
论文作者:廖家锡
论文发表刊物:《防护工程》2019年第5期
论文发表时间:2019/6/5
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