某電廠鍋爐結焦問題的原因分析

　　近一段時期以來，某電廠3爐在鍋爐低負荷運行時經(jīng)常發(fā)生掉焦滅火的情況，并且投用了大量助燃用油，這不僅嚴重影響了鍋爐機組的安全經(jīng)濟運行，也給設備安全、人身安全帶來了許多隱患，因此急需找到引起爐膛結焦和鍋爐燃燒穩(wěn)定性差的主要原因，以便采取針對性的措施加以解決，從而保證機組安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行

　　1、鍋爐設計簡介

　　該廠3＃爐是由北京巴布科克。威爾科克斯有限公司（Babcock&Wilcox）生產(chǎn)的BWB-1025/18、3-M型亞臨界參數(shù)、一次中間再熱、單汽包、自然循環(huán)、半露天、單爐膛、Π型布置、平衡通風、固態(tài)排渣煤粉鍋爐。鍋爐設計煤種為晉中貧煤，采用鋼球磨中間儲倉式熱風送粉系統(tǒng)，前后墻對沖燃燒方式。配置有4臺MTZ35、70鋼球磨煤機，前后墻各3層共24個B&W公司標準的EI-DRB型旋流燃燒器，前后墻各8個三次風噴口分2層布置在各層燃燒器之間，在尾部豎井下設置有2臺容克式三分倉回轉(zhuǎn)式空氣預熱器。鍋爐輔機配有2臺成都風機廠生產(chǎn)的靜葉可調(diào)軸流式引風機、2臺上海風機廠生產(chǎn)的動葉可調(diào)軸流式送風機、2臺上海風機廠生產(chǎn)的離心式一次風機

　　2、鍋爐掉焦滅火情況

　　3＃爐滅火的表現(xiàn)形式一般都是機組從高負荷降至低負荷一段時間后，鍋爐忽然發(fā)生掉焦情況，造成鍋爐爐膛首先正壓（正壓200Pa左右），然后立即大負壓（1000Pa左右）導致鍋爐滅火。為了減輕鍋爐掉焦，電廠運行人員采取了增大燃燒器內(nèi)外調(diào)風擋板開度等措施，但效果不明顯，反而出現(xiàn)了鍋爐燃燒穩(wěn)定性下降的情況。為此又利用3＃爐停爐機會重新對部分燃燒器內(nèi)外調(diào)風擋板開度按原來推薦值進行了調(diào)整，調(diào)整后的鍋爐掉焦情況有所好轉(zhuǎn)，燃燒穩(wěn)定性增強，由掉焦引起的鍋爐滅火情況大為減少。有一個值得注重的情況是，停爐檢查時發(fā)現(xiàn)左側(cè)墻*后墻的部位，第2層燃燒器標高以上區(qū)域（約4平方米）存在掛焦情況，檢修中已清除

　　3、鍋爐結焦主要原因分析

　　影響鍋爐結渣的因素主要有3個方面：煤灰成分與組成、爐膛環(huán)境溫度和爐內(nèi)空氣動力場。煤灰成分與組成是產(chǎn)生結焦的根源，爐膛環(huán)境溫度是影響結渣的首要外部因素，爐內(nèi)空氣動力場組織的好壞，則對鍋爐結渣具有重要作用。經(jīng)分析認為3＃爐結焦、掉焦的主要原因有以下幾個方面：

　?。?）中層燃燒器標高以上的兩側(cè)墻局部區(qū)域存在煤粉火焰刷墻的情況，造成局部區(qū)域高溫，形成一定的結焦氣氛（還原性氣氛CO），導致鍋爐局部區(qū)域結焦。該廠3＃、4＃爐為同型號鍋爐，燃用同樣的煤種，分析燃用煤的灰熔點均大于1500℃。3＃爐的結焦情況很明顯，而4＃爐結焦情況較稍微，由此判定3＃爐煤粉可能存在刷墻情況。檢修中發(fā)現(xiàn)，3＃爐大部分燃燒器一次風噴口內(nèi)的均流錐嚴重磨損并脫落，導致一次風噴口處的煤粉分布很不均勻；另外由于部分燃燒器噴口燒損變形，使一次風噴口角度產(chǎn)生一定程度的偏斜，造成一次風煤粉火焰刷墻并結焦。

　　負荷的變化是導致3＃爐掉較大焦塊的直接原因。在機組高負荷下，由于爐膛溫度較高，為刷墻的煤粉結焦創(chuàng)造了有利條件，結焦的面積和厚度都較大，當機組降到180MW左右的低負荷以后，隨著爐膛溫度的降低和鍋爐運行參數(shù)的降低，積聚在水冷壁表面的灰渣由于溫度下降導致其由高負荷下的熔融狀態(tài)向固態(tài)化方向轉(zhuǎn)變，并且對水冷壁的附著力也大大下降，從而在某種特定情況下發(fā)生掉焦。鍋爐的大焦塊掉在撈渣機后，瞬間產(chǎn)生大量的水蒸氣，破壞撈渣機的水封，同時使爐底漏入大量冷風，造成燃燒器區(qū)域（尤其是下排燃燒器區(qū)域）煤粉火焰著火狀況的嚴重惡化，使爐膛負壓產(chǎn)生劇烈波動（超限）而引起鍋爐滅火。

　?。?）爐內(nèi)空氣動力工況組織比較混亂

　　檢查發(fā)現(xiàn)鍋爐掉焦滅火頻繁時，燃燒器的內(nèi)、外二次風調(diào)風擋板開度位置比較混亂并且開度普遍偏大，大部分沒有在冷態(tài)空氣動力場推薦的開度值四周，造成雙調(diào)風燃燒器的旋流強度偏小，其卷吸高溫煙氣的能力減弱，燃燒器的自穩(wěn)燃性能下降，從而導致一次風煤粉火焰燃燒推遲，增大了煤粉刷墻結焦的可能性，同時鍋爐抗外界擾動（如掉焦）的能力也大幅度下降。而將燃燒器內(nèi)、外二次風調(diào)風擋板開度恢復到推薦值四周時，鍋爐掉焦滅火現(xiàn)象則明顯減少。

　　（3）爐膛下部漏風大，使下排燃燒器的燃燒穩(wěn)定性下降，著火推遲，造成爐膛火焰中心升高，而下排燃燒器延遲著火的煤粉在中、上排燃燒器區(qū)域充分燃燒，使該部位爐膛溫度較高，促使中、上排燃燒器著火提前，該區(qū)域的爐膛溫度進一步提高，從而增大了在中、上排燃燒器區(qū)域間的結焦幾率。3＃、4＃爐燃燒器區(qū)域爐膛溫度的對比測試結果也證實了3＃爐確實存在局部高溫區(qū)，從測量結果來看，3＃爐下排燃燒器及冷灰斗區(qū)域的平均溫度比4＃爐低20℃；中排燃燒器區(qū)域的平均溫度比4＃爐高20℃；上排燃燒器區(qū)域的平均溫度比4＃爐高40℃。另外爐膛下部漏風較大，也使3＃爐抗外界干擾的能力減弱，在檢查爐底水封時發(fā)現(xiàn)，水封槽內(nèi)積滿了灰，只有很少量的水，因此水封效果大打折扣，必然存在較大的爐底漏風。

　　4、采取的措施

　　為有效解決3＃爐頻繁掉焦滅火問題，采取了以下綜合治理措施。

　?。?）嚴把鍋爐燃燒器的檢修質(zhì)量關

　　利用機組中修的機會，對磨損嚴重或脫落的一次風噴口內(nèi)的均流錐進行了更換；對燒損變形、發(fā)生偏斜的燃燒器噴口及時進行了修整和校正，以防止燃燒器一次風噴口處煤粉分布不均和煤粉火焰發(fā)生偏斜而引起爐膛局部結焦。

　?。?）機組啟動前對鍋爐進行冷態(tài)空氣動力場試驗

　　通過試驗找出燃燒器合理的配風方式和最佳的內(nèi)、外調(diào)風擋板位置，使爐內(nèi)組織起良好的空氣動力工況，確保鍋爐的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行。

　?。?）消除爐膛底部的漏風

　　重點檢查了鍋爐水封槽插板與水封結合處是否存在漏風，并對水封槽內(nèi)存在的積灰進行清理，同時在運行中盡量提高水封槽水位，使爐底密封更嚴密。

　　（4）做好煤質(zhì)分析和配煤工作

　　燃料公司對不同類型的來煤分別存放，并按照規(guī)定的煤質(zhì)要求嚴格準確配煤。

　?。?）保證鍋爐氧量表指示準確、可及時對氧量表進行了標定，便于運行人員合理控制鍋爐運行氧量，優(yōu)化鍋爐燃燒，減少因缺風造成的鍋爐結焦積灰問題。

　　（6）盡量使各燃燒器一、二次風速保持一致，同時控制較為合適的一次風煤粉濃度和保持合適的煤粉細度，以保持爐膛溫度場分布的均勻性。

　?。?）保證所有吹灰器能夠正常投入&nbsp；吹灰時間間隔嚴格按規(guī)定執(zhí)行，在鍋爐升降負荷及爐膛吹灰時加強對爐膛負壓的監(jiān)視，以防止鍋爐掉焦塌灰滅火。

　　在采取上述各項綜合治理措施對3＃爐進行全面中修和運行優(yōu)化調(diào)整后，其安全經(jīng)濟運行水平有了很大提高，半年多來沒有再發(fā)生掉焦滅火事故，這說明所采取的措施和方案是行之有效的