国家电投宁夏能源铝业中卫热电有限公司，宁夏 中卫 755000
摘要：燃煤电厂炉内结焦是一个极其复杂的物理化学变化过程，也是含灰气流流动和传热传质过程。锅炉燃烧器区域水冷壁区域发生严重结焦，焦块无法通过排渣机有效排出，不但影响受热面传热，影响锅炉效率，同时所结焦块坠落时还可能导致炉膛灭火、爆燃等事故，甚至会破坏水冷壁或捞渣机，机组安全性无法保证，更谈不上经济稳定运行，因此解决锅炉严重结焦问题，保证机组安全、稳定运行成为电厂的当务之急。基于此，本文主要对350MW超临界直流锅炉结焦原因与改进进行分析探讨。
关键词：350MW超临界直流锅炉；结焦原因；改进
1 、锅炉设备概述
1.1 锅炉型式
DG1203/25.4-II4型锅炉为东方锅炉有限公司制造，型式为超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉，单炉膛、一次中间再热、前后墙对冲燃烧方式、平衡通风、紧身封闭、固态排渣、全钢悬吊结构Π型锅炉。
1.2 锅炉容量和主要参数
锅炉出口蒸汽参数为25.4MPa/571℃/569℃，锅炉最大连续蒸发量为1203t/h，最终与汽轮机的VWO工况相匹配。
（2）锅炉最大连续蒸发量（B-MCR）对应于汽机VWO工况下的进汽量。锅炉额定蒸发量(BRL)对应于汽轮机TRL工况下的进汽量。
2、存在问题
在锅炉炉膛中心，燃烧火焰中心温度在1500~1700℃之间。燃料中的灰在这样高的温度下大多熔化为液态或呈软化状态。由于水冷壁的吸热，从燃烧火焰中心向外，越接近水冷壁温度越低。在正常情况下，随着温度的降低，灰份将从液态变为软化状态进而变成固态。如果灰还保持着软化状态就碰到受热面时，由于受到冷却而粘结在受热面上，形成结焦。锅炉在投产初期，锅炉基本能适应混煤的掺烧方式，未见大面积结焦现象。随着市场供煤日趋严峻，电厂来煤煤种发生较大变化，锅炉燃烧煤种复杂，开始出现炉膛出口温度升高，减温水量增加，锅炉开始频繁掉焦现象。
3、结焦原因分析
3.1 掺烧煤种碱金属含量高，易造成锅炉尾部结渣、沾污
锅炉在某段时间运行时，炉膛经常发生掉大焦现象，检查发现捞渣机上的焦块未炸裂，且焦块表面有银白色金属光泽。经过调查发现，入炉煤质中掺烧了焦渣特性较高的煤种。经过专业机构化验，该煤源来煤焦渣特性达到了5级，甚至达到了7级。而焦渣特性达到5级时，焦渣形成扁平的块，煤粒的界限不易分清。焦渣上表面有明显的银白色金属光泽，下表面银白色光泽更明显。这种煤在炉内燃烧时极易形成焦块粘贴在水冷壁表面，焦块变大时掉落。
3.2 掺烧比例不稳定
锅炉由于料场混匀存在实际困难，锅炉采用分仓上不同煤种的方式，由于上料人员责任心不强，各种煤的上料比例控制不精准，造成某一时段掺烧比例超过50%，掺烧比例增大相应调整措施不对应，对锅炉结焦造成加剧影响。
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3.3运行人员调整经验不足
本电厂 350MW锅炉值班员基本都是首次接触直流锅炉，对直流锅炉的运行燃烧调整经验欠缺，很多调整手段还在摸索阶段，当锅炉出现参数异常、锅炉少量结焦时没有引起足够重视，致使锅炉斜坡面的焦子搭桥堆积，发展恶化。锅炉发生掉焦现象时，运行人员在调整时，未重视锅炉氧量的调整，导致锅炉局部燃烧缺氧。在调整二次风门开度时，未考虑燃烧偏斜现象，形成贴壁燃烧。中心风的调整未按照要求开足，使燃烧强度不够。
4、 采取调整措施
4.1 限制掺烧比例
对锅炉掺烧地方煤的比例进行规范要求，限制焦渣特性较高煤种的掺烧比例不能超过35%；限制使用对高硫分的煤种掺烧，避免混煤过于复杂加重结焦；进一步对新加煤种的工业特性、灰成分进行分析、掌握，和采购部门沟通，稳定入炉煤煤质。
4.2 采取技术措施
针对煤质特点，制定针对性强的技术措施，将上述煤种放在锅炉底部仓位掺烧，避免火焰中心上移，抬高炉膛出口温度；适当提高挥发分较高的原煤的一次风速、风压，使着火稍推后，避免喷燃器烧损、结焦；合理调整配烧煤层一、二次风配比，防止炉内还原性气氛加速水冷壁结焦 ；适当提高掺烧该煤种的喷燃器外二次风风率；将煤粉细度适当放宽至25%左右等技术措施。
4.3 优化吹灰方式
对现有350MW机组锅炉的吹灰方式进行优化：根据停炉后防磨防爆检查结果和锅炉运行期间观察到的结焦情况，对易结焦区域的吹灰器增加投运频次，并严格执行顺烟气从屏区往后吹的吹灰方式。掉焦情况严重时，增加本体吹灰次数，吹灰压力严格按照厂家要求。
4.4进行倒磨运行扰动脱焦
对于锅炉斜坡面易结焦现象，在运行中尽量采取C磨备用。运行中根据锅炉前、后墙结焦情况，采取灵活倒换磨煤机运行方式，转移温度场，进行扰动脱焦。同时做好磨煤机定检工作，保证磨煤机运行周期稳定、可靠。
4.5降负荷脱焦
上述措施无效，锅炉结焦有恶化倾向时，及时申请机组降负荷运行，降低炉膛温度场，进行降负荷脱焦处理，防止结焦进一步恶化、不可控。
采取以上措施后，机组结焦状况有很大缓解，减温水可收回到50%，各项运行参数可控，炉膛下部斜坡面的焦块可通过倒磨方式进行脱焦，且效果明显，机组基本可稳定运行。但如果负荷超过320MW持续运行一周以上，屏过区域依然会出现结焦现象，且随着大负荷的长时运行，屏过区域结焦状况会加重，低再入口烟温会超过800℃，减温水量上升。因此需在机组负荷低时，做好吹灰除焦工作。
5、进行设备改进及试验
锅炉进入C修，利用检修机会，对锅炉的所有吹灰器伸进长度进行调整。锅炉启动前进行了冷态动力场模拟试验，将一次风速调平，喷燃器同层风速偏差控制在±5%以内，并对喷燃器进行角度测量及校正。通过二次风测试发现，锅炉下层喷燃器尤其是 C层（内设等离子点火器），在二次风风门开度一致情况下，前墙内二次风风速偏低后墙E层6~8m/s，因此起炉后有意识的将下层前墙内二次风风门开度略高于后墙10%~15%左右，以保证风速持平，对冲正常。
重点对喷燃器中心筒偏移情况进行校正，对破损风道进行修补，以减少对配风及燃烧组织的影响。起炉前通过烟花示踪试验模拟了炉内空气动力场状况，要求炉内气流无偏斜，不冲刷炉墙，各燃烧器射流不能发生剧烈的干扰和冲撞。通过掌握的炉内空气动力特性，提出调整建议，在热态时相应进行了配风调整及运行要求。
6、 运行效果
通过适当的设备改进，机组运行中严格执行上述调整措施，350MW机组大修后运行至今，结焦情况有了很大改善，各项主汽参数、壁温正常。运行中屏过区域产生的焦块，在投入吹灰器后很轻松即可清理干净。在低负荷阶段尽量减少C磨运行时间，以期减缓斜坡面结焦，防止焦块累积、搭桥，引起结焦恶化。总之，通过各项措施的灵活配合调整，有效控制了锅炉大面积结焦现象的发生，在锅炉掺烧较高比例非设计煤种情况下，锅炉在额定工况运行稳定，可满足机组带大负荷的要求。
7、结语
锅炉偏离设计煤种燃用混煤，对锅炉稳定运行会造成一定影响，极易造成结焦严重、机组带负荷能力下降、甚至掉焦引起锅炉灭火等问题，通过认真查找原因，采取相应的技术调整措施，适度控制掺烧比例、调整燃烧方式，并对设备进行适当改造，可提高锅炉对混煤的适用性，减缓结焦现象，实现机组的稳定长周期运行。
参考文献：
[1]李永华，刘长良，等.火电厂锅炉系统及优化运行[M].北京：中国电力出版社，2011.
[2]高建生，祁清福，等.关于锅炉掺烧高挥发分、易结焦烟煤调试的探讨[J].中国电业，2012，（7）：50-52.
[3]中卫热电集控运行规程[R].2018.
论文作者:门生麒
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第12期
论文发表时间:2019/10/30
标签：结焦论文; 锅炉论文; 炉膛论文; 机组论文; 负荷论文; 措施论文; 水冷论文; 《当代电力文化》2019年第12期论文;