某電廠鍋爐結(jié)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(fù)荷運(yùn)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(yán)重影響了鍋爐機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，也給設(shè)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(jié)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(jī)組安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

　　1、鍋爐設(shè)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(fēng)、固態(tài)排渣煤粉鍋爐。鍋爐設(shè)計煤種為晉中貧煤，采用鋼球磨中間儲倉式熱風(fēng)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(jī)，前后墻各3層共24個B&W公司標(biāo)準(zhǔn)的EI-DRB型旋流燃燒器，前后墻各8個三次風(fēng)噴口分2層布置在各層燃燒器之間，在尾部豎井下設(shè)置有2 臺容克式三分倉回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器。鍋爐輔機(jī)配有2臺成都風(fēng)機(jī)廠生產(chǎn)的靜葉可調(diào)軸流式引風(fēng)機(jī)、2臺上海風(fēng)機(jī)廠生產(chǎn)的動葉可調(diào)軸流式送風(fēng)機(jī)、2臺上海風(fēng)機(jī)廠生產(chǎn)的離心式一次風(fēng)機(jī)

　　2、鍋爐掉焦滅火情況

　　3＃爐滅火的表現(xiàn)形式一般都是機(jī)組從高負(fù)荷降至低負(fù)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(fù)壓（1000Pa左右）導(dǎo)致鍋爐滅火。為了減輕鍋爐掉焦，電廠運(yùn)行人員采取了增大燃燒器內(nèi)外調(diào)風(fēng)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(jī)會重新對部分燃燒器內(nèi)外調(diào)風(fēng)擋板開度按原來推薦值進(jìn)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(qiáng)，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(biāo)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(jié)焦主要原因分析

　　影響鍋爐結(jié)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(jié)焦的根源，爐膛環(huán)境溫度是影響結(jié)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(jié)渣具有重要作用。經(jīng)分析認(rèn)為3＃爐結(jié)焦、掉焦的主要原因有以下幾個方面：

　　（1）中層燃燒器標(biāo)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(jié)焦氣氛（還原性氣氛CO），導(dǎo)致鍋爐局部區(qū)域結(jié)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(jié)焦情況很明顯，而4＃爐結(jié)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(fēng)噴口內(nèi)的均流錐嚴(yán)重磨損并脫落，導(dǎo)致一次風(fēng)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(fēng)噴口角度產(chǎn)生一定程度的偏斜，造成一次風(fēng)煤粉火焰刷墻并結(jié)焦。

　　負(fù)荷的變化是導(dǎo)致3＃爐掉較大焦塊的直接原因。在機(jī)組高負(fù)荷下，由于爐膛溫度較高，為刷墻的煤粉結(jié)焦創(chuàng)造了有利條件，結(jié)焦的面積和厚度都較大，當(dāng)機(jī)組降到180MW左右的低負(fù)荷以后，隨著爐膛溫度的降低和鍋爐運(yùn)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(dǎo)致其由高負(fù)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(jī)后，瞬間產(chǎn)生大量的水蒸氣，破壞撈渣機(jī)的水封，同時使?fàn)t底漏入大量冷風(fēng)，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(yán)重惡化，使?fàn)t膛負(fù)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(fēng)調(diào)風(fēng)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(fēng)燃燒器的旋流強(qiáng)度偏小，其卷吸高溫?zé)煔獾哪芰p弱，燃燒器的自穩(wěn)燃性能下降，從而導(dǎo)致一次風(fēng)煤粉火焰燃燒推遲，增大了煤粉刷墻結(jié)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(fēng)調(diào)風(fēng)擋板開度恢復(fù)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(fēng)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(jìn)一步提高，從而增大了在中、上排燃燒器區(qū)域間的結(jié)焦幾率。3＃、4＃爐燃燒器區(qū)域爐膛溫度的對比測試結(jié)果也證實了3＃爐確實存在局部高溫區(qū)，從測量結(jié)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(fēng)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(fēng)。

　　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(yán)把鍋爐燃燒器的檢修質(zhì)量關(guān)

　　利用機(jī)組中修的機(jī)會，對磨損嚴(yán)重或脫落的一次風(fēng)噴口內(nèi)的均流錐進(jìn)行了更換；對燒損變形、發(fā)生偏斜的燃燒器噴口及時進(jìn)行了修整和校正，以防止燃燒器一次風(fēng)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(jié)焦。

　?。?）機(jī)組啟動前對鍋爐進(jìn)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(fēng)方式和最佳的內(nèi)、外調(diào)風(fēng)擋板位置，使?fàn)t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(jì)運(yùn)行。

　?。?）消除爐膛底部的漏風(fēng)

　　重點檢查了鍋爐水封槽插板與水封結(jié)合處是否存在漏風(fēng)，并對水封槽內(nèi)存在的積灰進(jìn)行清理，同時在運(yùn)行中盡量提高水封槽水位，使?fàn)t底密封更嚴(yán)密。

　?。?）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(yán)格準(zhǔn)確配煤。

　　（5）保證鍋爐氧量表指示準(zhǔn)確、可及時對氧量表進(jìn)行了標(biāo)定，便于運(yùn)行人員合理控制鍋爐運(yùn)行氧量，優(yōu)化鍋爐燃燒，減少因缺風(fēng)造成的鍋爐結(jié)焦積灰問題。

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

　　（7）保證所有吹灰器能夠正常投入；吹灰時間間隔嚴(yán)格按規(guī)定執(zhí)行，在鍋爐升降負(fù)荷及爐膛吹灰時加強(qiáng)對爐膛負(fù)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(jìn)行全面中修和運(yùn)行優(yōu)化調(diào)整后，其安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)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