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鍋爐結焦;結焦治理
火力發電廠燃燒器結焦與鍋爐除焦是影響燃燒的重要問題,且除焦操作也是運維人員日常維護中勞動強度最大的項目之一。鍋爐容量的大幅度增長導致爐膛受熱面熱負荷快速上升,尤其是超臨界鍋爐對運行中維持各部分受熱面吸熱均勻性提出了更高的要求。無論鍋爐如何設計,每臺火電廠燃煤鍋爐都不可避免產生結焦現象。鍋爐結焦是普遍問題,使鍋爐燃燒狀態惡化,破壞工質正常運作,造成過熱器等設備損壞,嚴重情況會使鍋爐因焦塊堆積導致停爐,必須研究分析此問題,通過分析鍋爐燃燒器結構、運行方式調整等,優化鍋爐運行狀態,保障鍋爐安全平穩運行。
一、鍋爐結焦的機理
固態排渣煤粉爐中,火焰中心溫度可達1400°C,煤粉燃燒溫度較高,熔融灰渣顆粒離開火焰表面遇到水冷壁,通過冷卻附著在管壁表面上的現象為結焦。燃燒器、過熱器都可能發生結焦,煙氣溫度與灰顆粒溫度隨煙氣流動不斷降溫,如在達到受熱面前冷卻固體,煙氣仍能帶走部分灰渣。[1]灰渣如達到爐膛受熱面處于熔化狀態,將粘附在接觸表面形成結渣。
鍋爐結焦過程是復雜的過程,火焰貼近爐墻時煙氣中的灰呈熔化狀態,火焰直接沖刷受熱面導致受熱面結焦。鍋爐結焦的過程涉及到煤粉加熱的諸多因素,煙氣中的灰分靠近爐壁是其基本條件。
鍋爐受熱面結焦將減少熱交換,水冷壁受熱面內工質吸熱過程減少,導致排煙損失增大。水冷壁面結焦必須爐內增加燃料量以保持負荷與蒸發量相同,提高了風機負載,風煙系統易被堵塞,限制鍋爐的出力。排煙溫度導致爐膛出口溫度增加,可能造成結焦。如上部爐膛結焦掉落可能會損壞水冷壁管。
鍋爐在局部結焦不及時清理,結焦發展趨勢速度很快,焦塊達到一定厚度時,爐膛內溫度場發生變化,焦塊易破壞鍋爐的爐內空氣動力場使燃燒惡化。
二、影響鍋爐結焦的原因
電廠日常運行所需動力能源來自鍋爐,鍋爐不斷產生高溫高壓蒸汽,煤燃燒中會產生大量的附屬物,在長期運行中受到其他物質的影響產生鍋爐結焦現象,會造成設備嚴重損壞。鍋爐結焦的原因主要有燃燒器運行方式,煤質特性,射流偏轉,爐內空氣動力場不平衡等因素的影響。
燃燒器是鍋爐的主要燃燒設備,鍋爐運行安全與否,運行周期長短都與燃燒器密切相關。其主要作用是進行風的充分混合,使煤與空氣充分接觸,穩定燃燒。煤粉燃燒所需空氣量分為一二次風,煤燃燒時可降低點火溫度,使煤粉能快速達到點火溫度。直流燃燒器結構是矩形噴嘴,混合氣體經噴嘴射出,可分為均等配風方式與集中布置分級配風直流式燃燒器,直流式燃燒器的出口氣流為直線射流。[2]
判斷壁面附近氣氛是氧化性或還原性,如膛內氣氛為還原性,明顯降低灰的熔融溫度,加劇結焦。如燃燒中運行氧氣不足,未完全燃燒將產生一氧化碳等還原氣體,可大大降低灰熔點溫度,將加重鍋爐結焦。
理論燃燒溫度與爐膛出口煙溫是反映結焦的重要指標,省煤器出口氧量會直接影響其指標。省煤器出口氧量為2.5%,理論燃燒溫度為1775°C,二次風門開度不斷,增加省煤器出口氧量,防止結焦。燃燒器采用風包粉的切圓設計方式,可起到有效防止爐膛結焦的作用。為防止鍋爐結焦,應增加燃盡的氧量,增加燃盡風風的通風層數與擋板開度。
磨煤機運行方式不合理易造成結焦,吹灰機吹灰不及時易產生結焦。爐膛出口煙溫升高,爐膛四周漏風,風煤配合不當等會使爐膛出口煙溫升高引發結渣。如鍋爐要維持額定蒸發量需加大燃燒,使得爐膛熱負荷高于設計最大值,如釋放巨大熱能未能及時被水冷壁吸收將會引起排煙熱損失增大、金屬超溫損壞設備。
三、鍋爐結焦的治理措施
鍋爐燃燒器結構布局直接影響爐內空氣動力場燃燒條件,對防止結焦具有重要的作用,鍋爐燃燒器安排布局十分重要,將鍋爐燃燒器中心風直流式燃燒器改為水平濃淡邊風直流式燃燒器,水平濃淡邊風式直流燃燒器是通過煤粉輸送管輸送管道水平的最后彎道,煤粉通過管道放置的垂直擋板進入爐,煤粉分為濃側與淡側,通過煤粉汽流旋轉方向,控制濃測煤粉在切圓里側分布,局部增加切圓里側煤粉濃度,有助于褐煤著火燃燒,有利于避免結焦的產生。
機組大修時,對鍋爐內燃燒器及系統進行改造,將上下排一次風噴嘴改造為濃淡分離噴嘴,采用濃淡不等風速設計,一次風噴口與二次風噴口以反向相切法布置,加強一次風噴射進爐膛后偏斜作用。保證一次風在高速下燃燒穩定性。在一次風噴器周邊適當裝置周界風,適當加大周界風的比例,形成偏置的效果,避免水冷壁面形成還原性氣氛。
近年來,電廠用煤緊張,來煤品質變化多樣,生產用煤與設計煤種數據存在較大差異,要對來煤煤質進行多次取樣分析研究,分別存放不同類型的來煤,按規定煤質要求嚴格準確配煤摻燒。
煤粉鍋爐燃燒中心溫度達1600°C,灰在此溫度下大多處于熔化狀態,如燃燒中心偏移,會導致嚴重的結渣,控制火焰中心,在爐中合理組織空氣動力場以防止焦化。適當的空氣量對控制結焦危害影響很大,爐內過??諝庀禂翟黾?,可減少對流過熱器爐內結渣。公司:廊坊德昌化工材料有限公司
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四、結語
本文對火力發電廠燃煤鍋爐結焦問題,進行了研究分析,尋求最佳結焦方案。減少運行中的事故率。鍋爐燃燒器的選用是復雜的技術性問題,通過系列參數調整,對解決鍋爐結焦有很好的效果。采用合理配比煤種,有效降低結焦的發生。選擇最佳的假想切圓直徑,優化二次風的相關參數,是保證鍋爐穩定燃燒的重要方法。鍋爐結焦是復雜的過程,會對鍋爐設備造成損害,研究鍋爐結焦的機理,尋求最佳的解決途徑是保證鍋爐穩定運行與提升電廠經濟效益的重要工作。
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