论文部分内容阅读
【摘 要】锅炉发生结渣严重影响锅炉的安全运行。本文对预防锅炉结渣进行了探讨。
【关键词】锅炉；结渣；安全运行；预防措施
锅炉发生结渣时，降低了传热效果，增加了锅炉排烟损失，且增加了通风电耗，加劇了金属的腐蚀，同时影响到受热面内部汽水正常工作。严重的结渣将堵塞烟气通道及炉膛排渣口并且使汽水管过热引起爆管。锅炉结渣、积灰应以预防为主。无论是运行中还是点火中，一旦出现结渣，焦块就会迅速增长，应及早的发现结渣并予以清除，一旦出现严重结渣，则应立即停炉，实施打焦和清除小焦块操作。
1.控制炉内结渣过程的主要因素
根据锅炉结渣机理，控制炉内结渣过程的主要因素，有以下几方面：
1.1 煤的潜在结渣性
煤潜在的结渣性与煤灰的组分、存在形态、熔化特征温度和粘温特性等因素有关。煤灰主要由SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、Na2O、K2O、MgO、TiO2、P2O5、SO3等成分组成，煤灰的成分与煤灰的熔化特征温度和粘温特性间存在着统计关联。对于众多的煤潜在的结渣性评估指标，由于取得这些指标时所依据的物理概念不同，在使用时要根据具体情况进行分析。
1.2 正确设计炉膛结构
过去炉膛设计最重要的结构设计指标是炉膛容积热强度和炉膛断面热强度，整个炉膛设计合理的判断指标是炉膛出口烟温应低于燃料的灰熔点。然而对300MW及以上锅炉炉膛设计的研究表明，大型锅炉炉膛结构设计的指标远不止这几项。除炉膛容积热强度、炉膛断面热强度外，还有燃烧器区域的热强度、炉膛辐射受热面热强度、最上层燃烧器中心距分隔屏式过热器底部的高度、以及最下层燃烧器中心距冷灰斗上沿的高度等一系列指标。加入这些指标的目的是不仅要满足炉膛燃烧和传热的要求，还要保证炉膛运行安全可靠。设计燃烧器和选择假想切圆的原则应是在保证一次风射流引射和卷吸高温烟气，使其迅速着火和燃烧稳定的前提下，提高射流速度，减少偏转，避免出现在炉墙附近燃烧，尤其不能出现射流贴墙燃烧。为此，在设计燃烧器时，应控制单组燃烧器的高宽比H/B一般不要大于8。为避免产生风帘，两组燃烧器之间的有效间距通常不应小于1100mm，这样可减小射流两面的压差，提高射流刚度，防止射流贴墙或靠墙。在选择四角射流假想切圆时，考虑到射流进入炉膛后不可避免的要产生较大偏转，因此切圆直径不易过大，一般以600mm～800mm较为合适。根据试验研究和我国目前的运行实践证明，燃烧器选择上述数值在正常运行调整时，一般可避免射流偏转而引起的炉膛结渣。
1.3 控制炉膛出口烟温
当有充足的空气量时，控制炉膛出口烟温是避免结渣的又一重要方面。炉膛出口烟温控制在规定范围为内，一般可避免炉膛上部的结渣。为使炉膛出口烟温不过高，可采用调整燃烧和适当减少炉膛热强度的方法达到。
（1）合理配风。合理配风的唯一标准应是风、粉混合均匀，着火迅速和燃烧稳定，迅速、完全。这样，炉膛出口烟温就会降低。配风不当使火焰中心上移，就使炉膛出口烟温升高；火焰中心下移，将使冷灰斗附近温度升高。因此，在运行中应注意配风，使火焰中心保持在炉膛中心。
（2）减少炉膛热强度。提高锅炉效率可减少燃料消耗，保证给水参数，减少锅炉饱和蒸汽的用量等均可达到降低炉膛热强度的目的。为避免炉膛热强度过大，应禁止锅炉在较大的超负荷工况下运行。
（3）降低火焰中心。石横电厂采用四角布置燃烧器的锅炉，尽量利用下排燃烧器，同时下排二次风量不易过大，这样可使火焰中心下移。
1.4 保持适当的空气量
过剩空气量过大，烟气量增加，火焰中心上移，炉膛出口烟温升高；过剩空气量太小，燃烧将不完全，还原气氛增强，同时飞灰可燃物也增加，两者都为结渣创造了条件。所以，应保持适当的过量空气系数，一般认为：Vdaf>20%时，=1.20左右；Vdaf<20%时，α=1.25左右比较适当。在不同负荷下使炉膛燃烧工况均处于氧化性气氛中，可人为破坏煤灰组成化合物在燃烧过程中共熔而降低灰熔点的条件，防止炉内生成过多的还原性气体，保持合适的炉内空气动力特性，避免炉内过量空气系数太低，特别是防止水冷壁等受热面附近出现还原性气氛，防止锅炉结渣。
2.预防锅炉结渣采取的措施
2.1 做好设备检修工作
充分利用机组大小修的机会，根据运行中出现的结渣情况，适当地调整燃烧器。检查燃烧器有无烧坏，变形情况，及时校正修复，检修时应彻底清除积存灰渣，而且应做好堵漏风工作。辅助风及燃料风挡板的调整，每次大小修、临故修作为重点来检查调整，以保证运行中风箱/炉膛差压满足锅炉燃烧要求，从而能从喷燃器结构上有效避免锅炉结渣的形成。
2.2 经常开展热力测试工作，提供准确测试报告
加强燃料管理，保证按设计煤种运行是电厂保持良好运行性能的关键因素。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（灰分、灰熔点、水分、挥发分）。煤场存煤要按不同煤质进行分堆，根据实际煤质情况配制入炉煤。有条件时，可掺烧其它不易结渣的煤种（但也要符合设计煤质要求）。每天及时准确地提供入炉煤的工业分析和灰熔点，供运行人员参考，以利锅炉燃烧调整。这是保证锅炉不结渣、不积灰的主要预防措施。在不同负荷下通过试验找出合适的燃烧器倾角，适当降低火焰中心，避免炉膛出口受热面结渣。调整制粉系统，保持适当的煤粉细度及较好的煤粉颗粒均匀性，也可起到提高煤粉燃尽程度、降低炉膛出口温度的作用。
2.3 加强运行监视及操作，防止锅炉结渣
对于电厂机组来说，运行工作是生产第一线，是整个电厂能否安全生产的关键，电厂对运行工作高度重视，要求运行人员在机组运行中根据仪表指示和实际观察来判断结渣。炉膛结渣后，煤粉消耗量增加，炉膛出口烟温升高，过热汽温升高切减温水量增加，锅炉排烟温度升高；炉膛出口结渣时，炉膛的负压值还会减小，严重时甚至有正压出现。此时应及时清渣，防止事故扩大，运行中保证及时吹灰也是防止结渣的有效措施。但是，吹灰也有负面效应，如介质损失、受热面管子磨损、低负荷尾部烟道易积灰板结、管子产生热应力等。合理安排锅炉吹灰器投运频率，是避免吹灰产生负面影响的主要措施。 （1）通过燃烧调整试验建立合理的燃烧工况。燃烧调整试验的目的是使锅炉在最佳工况下运行，其內容应包括：机组启动前对锅炉进行冷态空气动力场试验，通过试验找出燃烧器合理的配风方式和最佳的内、外调风挡板位置，使炉内组织起良好的空气动力工况，确保锅炉的安全、稳定、经济运行。确定不同负荷下燃烧器及磨煤机的投运方式，防止燃烧器区域热负荷过于集中；确定锅炉不投油稳燃的最低负荷，尽量避免在高负荷时油煤混烧，造成燃烧器区域局部缺氧和热负荷过高。
（2）确定不同负荷下的最佳过剩空气系数，调整一、二次风率、风速和风煤配比，以及燃料风、辅助风的配比等，使煤粉燃烧良好而不在炉壁附近产生还原性气氛。避免火焰偏斜直接冲刷炉壁等等。
（3）保证锅炉氧量表指示准确、可靠，及时对氧量表进行标定，便于运行人员合理控制锅炉运行氧量，优化锅炉燃烧，减少因缺风造成的锅炉结渣积灰问题。
（4）加强锅炉运行工况的检查与分析，运行值班人员每班必须对锅炉结渣情况进行就地检查一次，发现有严重结渣情况，应及时汇报、处理。锅炉在额定工况运行时，若发现减温水量异常增大和过热器、再热器管壁超温，或喷燃器全部下倾，减温水已用足，而仍有受热面管壁超温时，应适当降低负荷运行和加强吹灰，如已采取降负荷运行等措施仍无效时，应立即停炉处理。
（5）尽量使各燃烧器一、二次风速保持一致，同时控制较为合适的一次风煤粉浓度和保持合适的煤粉细度，以保持炉膛温度场分布的均匀性。确定不同负荷下的最佳过剩空气系数，调整一、二次风率、风速和风煤配比，以及燃料风、辅助风的配比等，使煤粉燃烧良好而不在炉壁附近产生还原性气氛。
（6）加强吹灰器和除渣设备的运行和维修管理。运行人员要加强吹灰器的现场检查，发现吹灰器因泄漏或卡涩故障或程控失灵，应立即手操退出，避免吹坏炉管和烧坏吹灰器。要加强吹灰器的缺陷管理和维修管理，出现问题及时消缺。经常安排少量吹灰器轮流大修，保持吹灰器有高的可用率。灰控值班人员应加强对出灰情况的监视和分析，若发现渣斗内的堆渣超过斗内的水位，采取措施无效时，应停炉处理。
参考文献：
[1]岑可法，樊建人。锅炉和热交换器的积灰、结渣、磨损和腐蚀的防止原理与计算。北京，科学出版社。
[2]何佩敖，赵仲虎，秦裕琨。煤粉燃烧器设计及运行。北京，机械工业出版社。
[3]梁静珠。煤中矿物质及炉膛结渣的研究。动力工程。
[4]撒应禄。锅炉受热面外部过程。北京水利电力出版社。
【关键词】锅炉；结渣；安全运行；预防措施
锅炉发生结渣时，降低了传热效果，增加了锅炉排烟损失，且增加了通风电耗，加劇了金属的腐蚀，同时影响到受热面内部汽水正常工作。严重的结渣将堵塞烟气通道及炉膛排渣口并且使汽水管过热引起爆管。锅炉结渣、积灰应以预防为主。无论是运行中还是点火中，一旦出现结渣，焦块就会迅速增长，应及早的发现结渣并予以清除，一旦出现严重结渣，则应立即停炉，实施打焦和清除小焦块操作。
1.控制炉内结渣过程的主要因素
根据锅炉结渣机理，控制炉内结渣过程的主要因素，有以下几方面：
1.1 煤的潜在结渣性
煤潜在的结渣性与煤灰的组分、存在形态、熔化特征温度和粘温特性等因素有关。煤灰主要由SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、Na2O、K2O、MgO、TiO2、P2O5、SO3等成分组成，煤灰的成分与煤灰的熔化特征温度和粘温特性间存在着统计关联。对于众多的煤潜在的结渣性评估指标，由于取得这些指标时所依据的物理概念不同，在使用时要根据具体情况进行分析。
1.2 正确设计炉膛结构
过去炉膛设计最重要的结构设计指标是炉膛容积热强度和炉膛断面热强度，整个炉膛设计合理的判断指标是炉膛出口烟温应低于燃料的灰熔点。然而对300MW及以上锅炉炉膛设计的研究表明，大型锅炉炉膛结构设计的指标远不止这几项。除炉膛容积热强度、炉膛断面热强度外，还有燃烧器区域的热强度、炉膛辐射受热面热强度、最上层燃烧器中心距分隔屏式过热器底部的高度、以及最下层燃烧器中心距冷灰斗上沿的高度等一系列指标。加入这些指标的目的是不仅要满足炉膛燃烧和传热的要求，还要保证炉膛运行安全可靠。设计燃烧器和选择假想切圆的原则应是在保证一次风射流引射和卷吸高温烟气，使其迅速着火和燃烧稳定的前提下，提高射流速度，减少偏转，避免出现在炉墙附近燃烧，尤其不能出现射流贴墙燃烧。为此，在设计燃烧器时，应控制单组燃烧器的高宽比H/B一般不要大于8。为避免产生风帘，两组燃烧器之间的有效间距通常不应小于1100mm，这样可减小射流两面的压差，提高射流刚度，防止射流贴墙或靠墙。在选择四角射流假想切圆时，考虑到射流进入炉膛后不可避免的要产生较大偏转，因此切圆直径不易过大，一般以600mm～800mm较为合适。根据试验研究和我国目前的运行实践证明，燃烧器选择上述数值在正常运行调整时，一般可避免射流偏转而引起的炉膛结渣。
1.3 控制炉膛出口烟温
当有充足的空气量时，控制炉膛出口烟温是避免结渣的又一重要方面。炉膛出口烟温控制在规定范围为内，一般可避免炉膛上部的结渣。为使炉膛出口烟温不过高，可采用调整燃烧和适当减少炉膛热强度的方法达到。
（1）合理配风。合理配风的唯一标准应是风、粉混合均匀，着火迅速和燃烧稳定，迅速、完全。这样，炉膛出口烟温就会降低。配风不当使火焰中心上移，就使炉膛出口烟温升高；火焰中心下移，将使冷灰斗附近温度升高。因此，在运行中应注意配风，使火焰中心保持在炉膛中心。
（2）减少炉膛热强度。提高锅炉效率可减少燃料消耗，保证给水参数，减少锅炉饱和蒸汽的用量等均可达到降低炉膛热强度的目的。为避免炉膛热强度过大，应禁止锅炉在较大的超负荷工况下运行。
（3）降低火焰中心。石横电厂采用四角布置燃烧器的锅炉，尽量利用下排燃烧器，同时下排二次风量不易过大，这样可使火焰中心下移。
1.4 保持适当的空气量
过剩空气量过大，烟气量增加，火焰中心上移，炉膛出口烟温升高；过剩空气量太小，燃烧将不完全，还原气氛增强，同时飞灰可燃物也增加，两者都为结渣创造了条件。所以，应保持适当的过量空气系数，一般认为：Vdaf>20%时，=1.20左右；Vdaf<20%时，α=1.25左右比较适当。在不同负荷下使炉膛燃烧工况均处于氧化性气氛中，可人为破坏煤灰组成化合物在燃烧过程中共熔而降低灰熔点的条件，防止炉内生成过多的还原性气体，保持合适的炉内空气动力特性，避免炉内过量空气系数太低，特别是防止水冷壁等受热面附近出现还原性气氛，防止锅炉结渣。
2.预防锅炉结渣采取的措施
2.1 做好设备检修工作
充分利用机组大小修的机会，根据运行中出现的结渣情况，适当地调整燃烧器。检查燃烧器有无烧坏，变形情况，及时校正修复，检修时应彻底清除积存灰渣，而且应做好堵漏风工作。辅助风及燃料风挡板的调整，每次大小修、临故修作为重点来检查调整，以保证运行中风箱/炉膛差压满足锅炉燃烧要求，从而能从喷燃器结构上有效避免锅炉结渣的形成。
2.2 经常开展热力测试工作，提供准确测试报告
加强燃料管理，保证按设计煤种运行是电厂保持良好运行性能的关键因素。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（灰分、灰熔点、水分、挥发分）。煤场存煤要按不同煤质进行分堆，根据实际煤质情况配制入炉煤。有条件时，可掺烧其它不易结渣的煤种（但也要符合设计煤质要求）。每天及时准确地提供入炉煤的工业分析和灰熔点，供运行人员参考，以利锅炉燃烧调整。这是保证锅炉不结渣、不积灰的主要预防措施。在不同负荷下通过试验找出合适的燃烧器倾角，适当降低火焰中心，避免炉膛出口受热面结渣。调整制粉系统，保持适当的煤粉细度及较好的煤粉颗粒均匀性，也可起到提高煤粉燃尽程度、降低炉膛出口温度的作用。
2.3 加强运行监视及操作，防止锅炉结渣
对于电厂机组来说，运行工作是生产第一线，是整个电厂能否安全生产的关键，电厂对运行工作高度重视，要求运行人员在机组运行中根据仪表指示和实际观察来判断结渣。炉膛结渣后，煤粉消耗量增加，炉膛出口烟温升高，过热汽温升高切减温水量增加，锅炉排烟温度升高；炉膛出口结渣时，炉膛的负压值还会减小，严重时甚至有正压出现。此时应及时清渣，防止事故扩大，运行中保证及时吹灰也是防止结渣的有效措施。但是，吹灰也有负面效应，如介质损失、受热面管子磨损、低负荷尾部烟道易积灰板结、管子产生热应力等。合理安排锅炉吹灰器投运频率，是避免吹灰产生负面影响的主要措施。 （1）通过燃烧调整试验建立合理的燃烧工况。燃烧调整试验的目的是使锅炉在最佳工况下运行，其內容应包括：机组启动前对锅炉进行冷态空气动力场试验，通过试验找出燃烧器合理的配风方式和最佳的内、外调风挡板位置，使炉内组织起良好的空气动力工况，确保锅炉的安全、稳定、经济运行。确定不同负荷下燃烧器及磨煤机的投运方式，防止燃烧器区域热负荷过于集中；确定锅炉不投油稳燃的最低负荷，尽量避免在高负荷时油煤混烧，造成燃烧器区域局部缺氧和热负荷过高。
（2）确定不同负荷下的最佳过剩空气系数，调整一、二次风率、风速和风煤配比，以及燃料风、辅助风的配比等，使煤粉燃烧良好而不在炉壁附近产生还原性气氛。避免火焰偏斜直接冲刷炉壁等等。
（3）保证锅炉氧量表指示准确、可靠，及时对氧量表进行标定，便于运行人员合理控制锅炉运行氧量，优化锅炉燃烧，减少因缺风造成的锅炉结渣积灰问题。
（4）加强锅炉运行工况的检查与分析，运行值班人员每班必须对锅炉结渣情况进行就地检查一次，发现有严重结渣情况，应及时汇报、处理。锅炉在额定工况运行时，若发现减温水量异常增大和过热器、再热器管壁超温，或喷燃器全部下倾，减温水已用足，而仍有受热面管壁超温时，应适当降低负荷运行和加强吹灰，如已采取降负荷运行等措施仍无效时，应立即停炉处理。
（5）尽量使各燃烧器一、二次风速保持一致，同时控制较为合适的一次风煤粉浓度和保持合适的煤粉细度，以保持炉膛温度场分布的均匀性。确定不同负荷下的最佳过剩空气系数，调整一、二次风率、风速和风煤配比，以及燃料风、辅助风的配比等，使煤粉燃烧良好而不在炉壁附近产生还原性气氛。
（6）加强吹灰器和除渣设备的运行和维修管理。运行人员要加强吹灰器的现场检查，发现吹灰器因泄漏或卡涩故障或程控失灵，应立即手操退出，避免吹坏炉管和烧坏吹灰器。要加强吹灰器的缺陷管理和维修管理，出现问题及时消缺。经常安排少量吹灰器轮流大修，保持吹灰器有高的可用率。灰控值班人员应加强对出灰情况的监视和分析，若发现渣斗内的堆渣超过斗内的水位，采取措施无效时，应停炉处理。
参考文献：
[1]岑可法，樊建人。锅炉和热交换器的积灰、结渣、磨损和腐蚀的防止原理与计算。北京，科学出版社。
[2]何佩敖，赵仲虎，秦裕琨。煤粉燃烧器设计及运行。北京，机械工业出版社。
[3]梁静珠。煤中矿物质及炉膛结渣的研究。动力工程。
[4]撒应禄。锅炉受热面外部过程。北京水利电力出版社。