电厂锅炉结焦原因与预防性措施探讨

电厂锅炉结焦原因与预防性措施探讨

杨加儒

华电新疆哈密煤电开发有限公司

新疆维吾尔自治区  哈密市  839000

摘要：现阶段我国对生物质能源的利用主要集中在生物质的气化和直接燃烧，秸秆、稻草等生物质类燃料是一种可再生的火力发电原料，近年已有一批生物质发电厂投产。生物质发电厂普遍存在着生物质锅炉容易结焦的现象，影响锅炉的安全稳定运行。本文针对某生物质锅炉结焦问题，经过多次停炉检修，对结焦情况检查、处理，并对焦块进行分析，确定生物质灰特性、生物质锅炉结焦原因，提出了生物质锅炉结焦处理及预防措施。基于此，对电厂锅炉结焦原因与预防性措施探讨进行研究，仅供参考。

        关键词：电厂；锅炉结焦；原因分析；预防性措施

      1受热面结焦机理

        锅炉结焦主要经历以下过程:燃烧锅炉中煤粉产生不同粒径的粉煤灰；粉煤灰在高温区处于熔融状态，熔融粉煤灰接触烟气驱动加热面；粉煤灰通过加热面冷却。其中，将粉煤灰颗粒输送到烟气驱动的加热区域是焦炭的必要结合。粉煤灰颗粒的输送主要分为热迁移、气体扩散挥发灰和惯性迁移。对于较小的粉煤灰颗粒和气体，这主要是通过扩散运输实现的，而对于小于1-10 μm的粉煤灰颗粒，这主要是通过热迁移实现的燃烧。实验表明热迁移是焦炭的主要原因之一。大于10 μm的粉煤灰颗粒主要通过惯性力输送到热吸收管。当烟气分散时，大粉煤灰从烟气中排出，通过惯性力撞击加热面产生焦炭。灰料撞击加热面的概率主要由灰料的惯性力、强度、灰料在烟气中的位置以及烟气速度决定。一般来说，煤粉锅炉的烟气率为10 ~ 25 m / s，直径为5 ~ 10 μm的粉煤灰颗粒可以从烟气中分离出来，撞击加热面。根据灰渣沉降和焦化原理，为了有效控制锅炉焦炭，有必要避免粉煤灰颗粒在惯性力作用下对加热面的冲击。锅炉煤粉的核心温度通常在1400℃至1700℃之间，煤粉燃烧过程的温度比炉膛高出200℃至300℃左右，因此粉煤灰颗粒基本上在炉膛中央熔化。当熔化的灰料通过惯性力移动到加热面时，灰料移动得太快，从而产生较差的冷却效果，使它们在凝固前接触加热面，粘在加热面上形成焦散。因此，灰料在惯性力作用下撞击加热面引起的焦炭是焦炭积累和生长的主要原因。

        2锅炉结焦的危害

        烧蚀后锅炉过热器烟气温度和再加热气体温度升高，然后管道壁温度远远超过解释温度，影响锅炉正常运行。同时，实践中发现管道壁温度长期高于设计温度，容易导致管道爆炸事件，给电厂带来巨大的经济损失。锅炉炉内发生局部结焦时，焦炭位置处水墙的热容降低，影响锅炉水循环的热偏差和安全性，在严重情况下可能导致水墙破裂。锅炉炉内发生大规模焦炭事故时，水墙和除渣设备极有可能损坏，焦炭块落入除渣机时，产生蒸汽，破坏除渣机的防水性能。从而导致大量冷空气从炉底进入锅炉，加剧燃烧器区域的火焰炎症情况，引起炉内负压剧烈波动，使锅炉灭火。

        3锅炉结焦的原因

        锅炉内高温处熔化的灰接触到受热面后，粘附在锅炉的受热面上。由于积灰的导热性能差，导致积灰外表面温度高于内表面温度。锅炉积灰还会增加管壁面的粗糙程度，自然软化后会使更多的灰粘附在粗糙面上，灰渣外围的温度越高，覆盖的灰就越多，灰层也越来越厚。当炉膛温度达到灰渣的熔点之后，灰渣会变成液体流到附近的受热面管上，如果长期不清理结焦，就会导致结渣的面积不断扩大。
  4电厂锅炉结焦原因的预防性措施探讨

        4.1加强燃煤管理

        煤灰的成分和特性是影响锅炉结焦的重要因素,电厂燃料供应时尽量选择设计煤种或与设计煤种成分、特性相近的煤种。对于新进煤种应掌握其所有成分、特性，进行掺烧试烧试验，通过试验确定最佳最安全的掺烧比例。煤场存煤要按照不同煤质分堆存放，严禁混堆混存。上煤时应根据负荷情况、煤质情况及设备情况制定合理的上煤方案。每天应及时准确的提供入炉煤质情况供运行人员参考。当班运行人员应了解当班入炉煤质情况，根据煤质情况做好相应的事故预想，运行时实时掌握机组运行情况，发现异常情况及时进行处理。

        4.2运行方面

        （1）从源头上改变燃煤的焦结特性，或者采取不同特性的煤种掺烧，以达到控制灰熔点的目的。（2）锅炉启动前认真检查风帽、风室，清理杂物，防止风帽堵塞。启动时，应进行冷态流化试验，确认床层布风均匀，流化良好，确定临界流化风量，运行中避免一次风量低于该风量。（3）加快启动速度，尽量缩短油煤混烧时间。点火初期当床温达到投煤温度时，应立即投煤，燃烧稳定后果断断油，防止结焦。锅炉升温升压期间，床温达到500℃以上可加入少量的煤以提高床温。刚开始投煤时，不要过快过猛，应遵循脉动给煤的原则。若发现密相区床温急剧升高，说明底料有结焦的趋势，则应该减少给煤量，增加风量，防止结焦。（4）综合考虑控制NOx的影响，床温应控制在850～950℃，燃烧调节要平稳，避免床温大起大落，更要避免超过1000℃。通过调整风煤配比、返料量、入炉煤粒径、床压等进行控制。虽然分级配风有利于控制热力型NOx的生成，但不可以将一次风控制到临界风量以下。

        4.3控制锅炉点火过程

        锅炉点火启动时需要保障流化顺畅，尤其是在后期进行燃料投放时，炉内过高的温度会导致绝大多数的煤被点燃，如果着火，则会使得温度急剧升高，未能及时控制则会导致结焦。因此，点火时需要分批次进行煤燃料的投放，以保障床料的顺利流化，在此过程中可能会有微小的结焦现象，但要尽可能地将结焦排出。

        4.4合理控制运行氧量

        通过控制一、二次风比例来控制锅炉运行的氧量，通过控制炉膛氧量即可控制炉内是处于氧化还是还原性气氛，这将对锅炉的结焦有非常大的影响，如炉内运行氧量偏低炉内将处于还原性气氛，灰熔点将会下降，锅炉会很容易结焦。但增加氧量与控制锅炉出口NOx的和保证锅炉经济性相矛盾，锅炉运行时的氧量控制要着眼于煤种燃烧时表现出的主要矛盾，综合考虑经济性、NOx、结焦等多方面因素，经过试验选择合理的氧量。

        4.5保证合理的运行氧量

        鉴于锅炉运行氧量与结焦现象有着密切联系，所以要想从根源上解决锅炉结焦问题，电厂就需对锅炉内部的燃烧进行合理调节，对燃煤煤种进行严格控制，并使锅炉膛内火焰均匀地分布，两侧的吸风机、吹风机出力应该保持均匀，为烟风不偏斜奠定基础。

        结语

        首先结合实例对锅炉结焦的原因和过程进行了概述，其次阐述了锅炉结焦所造成的损失，然后详细分析了结焦事故产生的具体原因，主要包括废渣熔点过低导致结焦、床料流化受阻导致结焦和燃料本身的影响三个原因，最后针对性地提出了循环流化床锅炉结焦的预防措施，以期为预防结焦事故提供参考。

        参考文献

        [1]张新才,董海恩.浅析电厂锅炉结焦原因及防治措施[J].电力学报,2011,026(001):81-84.

        [2]赵洪波.对火电厂锅炉结焦现象及防治措施探讨[J].科技创业家,2013,000(011):123.

       [3]王云鹏.锅炉结焦原因分析及对策[J].中国设备工程,2020(15): 165-166.

        [4]李衍平.锅炉启动过程中结焦原因分析[J].国网技术学院学报,2020,23(03):48-49+54.