鍋爐結(jié)焦原因分析打焦措施及方法

1、鍋爐結(jié)焦原因分析、打焦措施及方法摘 要：鍋爐結(jié)焦是火力發(fā)電廠經(jīng)常遇到的問題，它的發(fā)生發(fā)展對鍋爐安全運行帶來很大危害，結(jié)焦會破壞正常燃燒工況，引起掉焦滅火事故，降低鍋爐出力，破壞正常水循環(huán)，造成爆管事故，嚴重時還會使爐膛排渣口堵塞而被迫停爐打焦。本1鍋爐出現(xiàn)了嚴重結(jié)焦的現(xiàn)象，結(jié)焦部位主要分布在與燃燒器同高度的水冷壁區(qū)域和“V”形冷灰斗的水冷壁部位。由于發(fā)現(xiàn)及時，采取措施得當，經(jīng)過一個多星期的連續(xù)排班打焦，將積存的焦渣全部打下，避免了一次機組非計劃停運事故的發(fā)生，保障了機組的安全運行。關(guān)鍵詞：鍋爐結(jié)焦；危害；打焦；保障安全。Abstract: Coke is a thermal power pla

2、nt boiler frequently encountered problems, Its occurrence and development of the safe operation of boiler great harm, Boiler Coking would destroy the normal combustion condition, Boiler cinder fall accident caused by flame, Reduce the boiler output, Disruption of normal water cycle, Accidents caused

3、 by squib, Serious Shihai furnace slag port plug will be forced to shutdown playing coke. # 1 boiler experienced serious coking phenomenon, mainly in the coking site with the burner with a high degree of water-wall region and "V"-shaped buckets of cold gray water-wall parts. The discovery

4、of timely and appropriate measures taken, after more than a week of continuous scheduling to play coke, the coke residue will accumulate all laid, avoid an unplanned unit outage incidents, to protect the safe operation of the units.Keywords: boiler coking; hazards; playing coke; provide security.0 前

5、言：武漢鍋爐廠生產(chǎn)的WGZ67013.73型，超高壓、一次中間再熱、自然循環(huán)、單汽包、固態(tài)排渣煤粉爐。爐膛寬度11920 mm、深度均為10800 mm，鍋爐采用直流式煤粉燃燒器，四角呈單切圓布置，切圓直徑600mm逆時針旋轉(zhuǎn)，A層一次風為微油節(jié)能點火燃燒器；B、C、D層一次風為帶波形擴流錐的水平濃淡燃燒器。鍋爐配兩套低速鋼球磨煤機的中間儲倉式熱風送粉制粉系統(tǒng)，制粉系統(tǒng)乏氣作為三次風送入爐膛燃燒。2004年開始我廠鍋爐改燒無煙煤，煤質(zhì)主要特性見表1。表1 名稱項 目符號單位原設(shè)計煤種:山西西山潞安混貧煤。改造設(shè)計煤種:無煙煤。燃煤特性碳（收到基）Car%59.3262.35灰份（收到基）Aar

6、%25.3424.58水份（收到基）Mar%8.05.92揮發(fā)份（干燥無灰基）Vdaf%167.15低位發(fā)熱量QnetMJ/Kg228222.001. 鍋爐結(jié)焦的危害鍋爐結(jié)焦是燃煤電廠運行中常見的一種現(xiàn)象，結(jié)焦的發(fā)生對機組運行的安全性和經(jīng)濟性產(chǎn)生不同程度的影響。從安全性角度分析，水冷壁處結(jié)焦對自然循環(huán)鍋爐的水循環(huán)安全性造成不利的影響，嚴重時有可能造成水冷壁管爆漏；爐膛“V”形冷灰斗的水冷壁結(jié)焦會影響鍋爐排渣功能，嚴重時使排渣口堵塞而被迫停爐打焦，這無疑增加了機組非計劃停機的事故隱患；爐膛上部結(jié)焦掉大焦可能砸壞水冷壁，影響燃燒的穩(wěn)定性造成鍋爐滅火事故；若燃燒器噴口結(jié)焦，會影響氣流的正常噴射，破壞

7、爐內(nèi)的空氣動力工況，直流燃燒器頂部結(jié)焦掉焦會破壞煤粉氣流著火引發(fā)鍋爐滅火事故。從經(jīng)濟性角度分析，水冷壁、過熱器受熱面結(jié)焦導致爐膛出口煙溫、排煙溫度升高，降低鍋爐效率；過熱器處結(jié)焦，使鍋爐通風阻力增大，廠用電量上升，鍋爐通風不足、蒸發(fā)量不足等，都有可能會限制鍋爐出力，使機組被迫降負荷運行。2#1鍋爐結(jié)焦的發(fā)生發(fā)展運行人員巡檢時從爐膛觀察孔發(fā)現(xiàn)10米運行層的#3角側(cè)墻水冷壁與冷灰斗接合面的夾角部位有焦渣堆積現(xiàn)象，接著又發(fā)現(xiàn)#4角也出現(xiàn)類似焦渣堆積，期間組織人員持續(xù)打焦能基本控制結(jié)焦發(fā)展的勢頭。但是數(shù)天后在原結(jié)焦部位的基礎(chǔ)上焦渣迅速蔓延和惡化，爐膛“V”形冷灰斗前墻的水冷壁上三分之二區(qū)域已布滿了熱焦

8、，結(jié)焦面積約52m2，冷灰斗結(jié)焦厚度達3m，（如圖1）鍋爐安全運行的形勢相當嚴峻。由于屏式過熱器結(jié)焦掉大焦造成冷灰斗前墻水冷壁（A側(cè)數(shù)起第二循環(huán)回路管排）被扎變形，扎傷面呈橢圓形凹陷，面積約2.3m×2.8m。 3.鍋爐結(jié)焦原因分析3.1結(jié)焦的機理 鍋爐結(jié)焦是個復雜的過程，它涉及到煤質(zhì)特性、煤的燃燒、傳熱、灰粒運動等過程。而在我們煤粉鍋爐的爐膛中，熔融或軟化狀態(tài)的灰粘結(jié)在受熱面上形成了積灰，由于灰的導熱性差，使積灰的外表面溫度升高，且積灰使管壁面粗糙度增大，使軟化狀態(tài)的灰更容易粘附，灰渣外表面的溫度越來越高，就會形成越來越厚的焦渣。結(jié)焦的原因主要有幾個方面，一是爐膛溫度過高，二是灰熔

9、點過低，三是燃燒調(diào)整不及時。3.2造成我廠#1爐嚴重結(jié)焦的原因：灰熔點過低是結(jié)焦的主要原因。煤炭在我國能源產(chǎn)業(yè)中占據(jù)基礎(chǔ)地位，近70%的能源需求依賴于煤炭，近年來，發(fā)電用煤需求量更是迅猛增長，供需矛盾日益突出，動力煤形成了賣方市場格局已是不爭的事實，包括我公司在內(nèi)的鍋爐機組在燃料的采購選擇方面沒有太多的回旋余地，選擇性也相當有限，基本上是來什么煤就燒什么煤。在#1鍋爐發(fā)生結(jié)焦后，我們聯(lián)合燃料采購部門、燃料儲運部門和發(fā)電運行部門核實來煤主要是重慶萬盛方向，而且極有可能將這些方向的來煤在沒有經(jīng)過充分的混煤配煤就集中送入鍋爐燃燒，經(jīng)取樣化驗分析這些方向的燃煤灰熔融特性溫度是：萬盛方向燃煤ST1120

10、，這個溫度遠低于爐膛水冷壁附近區(qū)域煙氣溫度，因此結(jié)焦是必然結(jié)果。可見，灰熔點過低是結(jié)焦的關(guān)鍵，灰的熔點與灰的化學成分以及各成分含量比例有直接關(guān)系，灰熔點越低，鍋爐受熱面越容易結(jié)焦。另外煤中含硫量的增高，也會促使灰熔點降低，導致鍋爐結(jié)渣或加重結(jié)焦的惡化程度。鍋爐機組長時間處于高負荷、高爐溫狀態(tài)運行。進入2009年以來，隨著國內(nèi)經(jīng)濟形勢的好轉(zhuǎn)，用電需求也有了明顯增長，而廣西水電企業(yè)由于氣候原因水量嚴重偏少使得發(fā)電負荷驟減，那么用電負荷的增長就壓在了火電企業(yè)身上，我廠200MW機組平均負荷也呈現(xiàn)出急劇增長的態(tài)勢如圖（2）因此在運行方面就形成了鍋爐爐膛長時間處于高負荷高爐溫狀態(tài)下運行（爐膛中心溫度達1

11、633），這是造成鍋爐結(jié)焦的一方面原因。圖二衛(wèi)燃帶敷設(shè)問題。由于我廠200MW機組所燃用的是較難著火和燃燒的無煙煤，為了穩(wěn)燃，在爐膛燃燒器區(qū)域的水冷壁敷設(shè)了大約80 m2衛(wèi)燃帶，使得燃燒區(qū)域爐膛熱負荷偏高，爐膛溫度高，熔融的飛灰極易粘附在耐火泥上結(jié)焦、積渣。若燃燒器安裝角度有偏斜或燃燒器經(jīng)長期運行后存在燒壞等缺陷，使煤粉氣流發(fā)生偏斜擦墻，往往會導致鍋爐嚴重結(jié)焦。當衛(wèi)燃帶結(jié)焦厚度達到一定程度后就象巖漿狀往下流，積存在爐膛“V”形冷灰斗的水冷壁上。結(jié)焦與燃燒調(diào)整有關(guān)。由于我廠鍋爐改燒無煙煤，近年來滅火事故頻發(fā)，為了控制鍋爐滅火事故的發(fā)生，在燃燒用風方面采取了相對保守的策略，正常運行時控制較小的總風

12、量，使煙氣含氧量保持在2%3%左右，燃料在爐膛燃燒過程中有可能出現(xiàn)局部缺氧的現(xiàn)象，煙氣中有CO、H2等還原性氣體存在，這些還原性氣體能使灰分中高熔點的Fe2O3還原成低熔點的FeO，據(jù)資料分析這兩種物質(zhì)的熔化溫度相差200300，也就是說經(jīng)還原反應后灰熔點降低約200，這無疑加速了結(jié)焦的過程。四角切圓燃燒鍋爐在正常運行中爐膛中心溫度應該最高，如果四個角風量分配不均勻，四個角燃燒器給粉量不均勻，將會引起爐膛火焰中心偏移，使最高火焰層偏移靠近水冷壁爐墻，這樣，高溫熔融狀態(tài)的灰粒就得不到足夠的冷卻而很快的粘到水冷壁上去形成焦。從我公司#1鍋爐結(jié)焦部位分析，顯然是爐膛B側(cè)風量偏弱造成火焰中心偏移使#3

13、、#4角的部位首先結(jié)焦。在我們的四角切圓燃燒鍋爐中，二次風風量大、風速高，在組織爐內(nèi)旋轉(zhuǎn)氣流方面起著主要動力矩的作用，二次風配風的優(yōu)劣直接決定了燃燒狀況的好壞。而造成鍋爐配風不均衡的原因主要是二次風采用四角大風箱的配風設(shè)計不夠合理，由于風箱和燃燒器之間的距離短，在布置分風門擋板和風速測點存在較大的沖突，因此造成風速測量誤差很大，風門擋板的調(diào)節(jié)特性不理想，運行人員只能通過DCS風速顯示、擋板開度、爐膛出口煙溫和觀察爐膛火焰情況等幾個方面來綜合進行配風調(diào)節(jié)，如果忽視某個環(huán)節(jié)極有可能造成爐膛火焰中心偏移的現(xiàn)象發(fā)生。另外一次風壓低風速小，煤粉過細，著火早等都有可能造成燃燒器部位結(jié)焦。因為本鍋爐改燒無煙

14、煤后，設(shè)計的一次風量為20總風量，一次風速控制在2530m/s之間，運行中當煤質(zhì)變化時沒有及時進行配風調(diào)整有可能造成一次風偏離刷墻，從而使燃燒器背火側(cè)的爐墻結(jié)焦。 4.打焦方法4.1.根據(jù)結(jié)焦成因和結(jié)焦部位采取如下運行調(diào)整措施。首先分析結(jié)焦前、后入爐煤種的變化，主要是灰熔點指標的變化情況，協(xié)調(diào)燃料部、燃灰分場摸清是什么方向的來煤造成鍋爐嚴重結(jié)焦，立即采取措施停止該煤種進入鍋爐燃燒，選擇灰熔點較高的煤種或采取混煤配煤措施上煤。適當降低鍋爐負荷，因結(jié)焦部位處于爐膛下部區(qū)域，所以降低負荷是以停運A層一次風為調(diào)整目標，目的是降低爐膛下部溫度，防止結(jié)焦的進一步擴大。并適當增加B、C、D層一次風給粉轉(zhuǎn)速，

15、盡可能保證鍋爐出力滿足機組負荷需要，避免大幅度降負荷造成對電網(wǎng)、用戶限電。針對爐膛燃燒火焰中心出現(xiàn)整體偏斜向B側(cè)（爐膛左側(cè)）的現(xiàn)象，在燃燒配風方式上采取加大B側(cè)#3、#4角的二次風速風量，將火焰稍壓向A側(cè)保持火焰中心不偏斜，減小高溫氣流刷墻的可能，從而減緩爐墻結(jié)焦。提高鍋爐總風量，保持煙氣含氧量平均不低于4，減小爐膛內(nèi)還原性氣體產(chǎn)生，特別要提高中下部的二次風速風量，適當抬高火焰中心，目的是減弱燃燒器區(qū)域（即衛(wèi)燃帶區(qū)域）的煙氣溫度。適當提高煤粉細度，由R7510提高到14左右，適當降低一次風溫，提高一次風速，這樣避免了煤粉氣流著火過早，減緩火嘴部位結(jié)焦。4.2我廠1鍋爐打焦除渣方法在采取以上運行

16、調(diào)整措施的基礎(chǔ)上，結(jié)焦發(fā)展的勢頭基本得到了控制，與此同時在領(lǐng)導的指揮、協(xié)調(diào)下，組織了檢修、運行等部門以及突擊隊人員等投入了打焦的奮戰(zhàn)，不分晝夜24小時排班打焦。首先要根據(jù)結(jié)焦部位尋找打焦口，除了10米層原設(shè)計安裝的看火孔和人孔外，從鍋爐系統(tǒng)圖中還找到5米層排渣口左右兩側(cè)還設(shè)計有水冷壁讓管缺口，當即由檢修人員割開讓管缺口從冷灰斗下部對結(jié)焦情況進行觀察和打焦。其次要尋找打焦的方法，前期由檢修人員用高溫耐熱鋼管制作了長短不等的打焦工具，完全依靠人力捅焦的方法效果不明顯，打焦進度很慢。經(jīng)查找相關(guān)資料發(fā)現(xiàn)，在大型電廠鍋爐中利用水力吹灰器除焦這項技術(shù)已經(jīng)廣泛應用，它的工作原理是利用布置在鍋爐水冷壁四周的水

17、力吹灰器，使高壓水槍（壓力約2.5MPa）的冷水流沖擊到爐墻的焦塊上，產(chǎn)生很大的溫度應力，使積附在爐墻上的焦渣產(chǎn)生龜裂，同時水流滲透到焦渣的裂縫中迅速受熱蒸發(fā)，由于汽化速度很快，相當于一個微型爆炸，從而使附著在水冷壁的焦塊松動脫落。接下來我們借鑒了這項技術(shù)應用在我們的打焦方法上，制作了一根6米長的高壓消防水噴管，利用高壓消防水（0.95MPa）在噴頭形成高速水流噴射到炙熱的焦塊上產(chǎn)生溫度應力龜裂，每噴射23分鐘后組織人力用打焦棍捅焦，在間斷地采用噴水、人力打焦方法的基礎(chǔ)上打焦工作取得重大突破，前墻冷灰斗水冷壁上的一塊大焦在受到噴水時交替溫度應力、人工捅焦機械沖擊力和焦塊自重力的共同作用下開始垮

18、塌（如圖三藍色部分）；我們?nèi)绶ㄅ谥朴謱⒘硪粔K大焦打下（如圖四藍色部分）。此時我們面臨著一個重大問題，由于爐膛噴水打焦形成大量的水蒸汽，在流經(jīng)鍋爐尾部煙道后溫度逐漸降低引起飛灰粘結(jié)，并沉積在管式空氣預熱器的管壁上造成堵塞，導致空預器阻力異常增大，機組帶滿負荷運行時引風機出力呈現(xiàn)不足。為此領(lǐng)導果斷做出決定停止采用噴水打焦方法，否則即使把焦打下而機組出力受到長期降負荷限制，對公司來說這也是一項重大損失。因此，對于側(cè)墻上最后一塊大焦的清理我們只有另辟他徑。經(jīng)過分析我們發(fā)現(xiàn)這塊焦渣在前后爐墻上已經(jīng)連成一片，象楔子一樣形成搭橋狀卡在“V”形冷灰斗水冷壁上，唯一的辦法只有先將焦塊從中部把它打斷（如圖五藍色部分），讓兩側(cè)的焦渣在沒有支撐的情況下把它清理干凈。我們著手打開10米層的觀察孔從上部人工打焦挖出一個缺口，同時找來風鎬并制作了加長的打焦桿從5米層的水冷壁讓管口對焦塊進行振打清理，又經(jīng)過5個晝夜的連續(xù)奮戰(zhàn)，最后一塊焦渣在機組頻繁調(diào)峰（150MW220MW）焦塊受到變負荷溫度應力，機械振打力和自重力的作用下全部垮塌。至此1鍋爐打焦工作