600 MW机组超临界锅炉结焦问题与控制措施

600 MW机组超临界锅炉结焦问题与控制措施

吴胜聪

大唐桂冠合山发电有限公司 546501

摘要：锅炉燃烧是消耗大量能量并排放污染物的过程。 因此，有必要在锅炉燃烧过程中优化和调整各种参数，以找到最佳的参数比，提高机组的经济性和安全性。本文对结焦问题的原因进行了详细的分析，并积极采取切实有效的方法和手段加以解决，以达到优化锅炉燃烧的目的。

关键词：火电厂；锅炉；结焦；控制措施

1锅炉结焦概况

某600MW机组超临界锅炉在运行中出现结焦现象。由于前期再热器部分管壁温度出现过超温现象，运行期间曾进行过吹灰，运行下层磨，关小再热烟气挡板，关小燃尽风门开度和喷事故减温水降低入口汽温等操作，但对壁温影响效果并不明显。为避免发生爆管等更严重事故，决定停炉检查。停炉冷却期间发现炉底捞渣机处有大量焦块，停炉检查时还发现屏式过热器管屏上也挂有大量焦块，拉稀管处也出现大量焦块，说明炉内受热面的沾污比较严重。

从焦块的外观来看主要为灰、红色酥松状，极少量晶体块。根据现场结焦情况判断，机组再热器部分管壁金属超温的主要原因是屏式过热器及拉稀管挂焦形成“烟气走廊”，使部分再热管屏吸热量大幅升高，最终出现超温现象。从结焦形态来看，炉膛出口烟气温度并未达到灰的流动温度FT，应介于软化温度ST和FT之间^[1]。

2锅炉结焦的危害

在煤粉锅炉运行一定的时间之后，就会在燃烧器两侧水冷壁上出现结焦的问题，在这一过程中，首先是锅炉炉膛四周水冷壁管的表面上出现颗粒状的灰粒，在出现大量聚集之后，就会直接在其表面粘附粘结性的焦渣，通过人工的方式就可以将其清除，但是对于炉膛深处的位置上不能够进行清理的，就无法进行处理。

在一定时间之后，就会有较大块的焦块出现，甚至还会从炉膛的水冷壁管上直接掉落，从而落入底部的捞渣机内部，导致实际的工况出现一定的变化，这样就会让其底部的水封密封水直接飞溅到相应的高度，让内部水瞬间气化，导致其负压直接转变为正压，进而在燃烧过程中出现较大的烟气压力波动，如果超出运动的范围波动，则会出现锅炉灭火的情况。部分较快直接粘结在锅炉内部的低氮燃烧器的周边，使得其出现较大的焦块，从而对内部的燃烧产生直接的影响。在实际的运行中，还需要人工的方式来进行处理，这样会对正常运行造成一定的影响，出现焦块陀螺，同样还会引发燃烧不良、负压增大等问题，最终导致锅炉出现停运^[2]。

3 600MW燃煤锅炉成生结焦主要原因

3.1煤质问题

火力发电厂发电用煤的质量对锅炉结焦与否有直接的影响，如果燃烧用煤的煤质优良，则其较易完全燃烧且燃烧后不易遗留大量煤渣，会大大降低锅炉内部的煤灰含量，进而降低锅炉内部结焦的可能。但如果发电厂发电用煤的煤质低劣，难么煤炭中会含有大量的灰份，导致煤炭发热量低，燃烧不完全，一方面导致锅炉内部燃烧不稳定、不充分，另一方面会在锅炉内部遗留大量的煤灰并造成大量的浪费。这些遗留在锅炉内部的煤灰如果不能被及时清理，长期在锅炉内部沉积，随着时间的推移就会形成锅炉结焦。另外，在电厂锅炉运行过程中，煤粉的粗细程度对煤炭燃烧程度也有一定的影响，通常来说，较粗的煤粉燃烧时间会较长，但却不容易燃尽，且在燃烧过程中往往会拉长火焰，使火焰中心上移，导致锅炉炉膛出口处温度升高，从而形成炉内结焦。

3.2炉膛温度及熔点影响

电厂锅炉结焦还会受到炉膛内温度的影响，如果燃烧器内温度不断的升高，煤灰达到熔点融化后就较易形成锅炉结焦。一般来说，锅炉炉膛内的温度会受到多方面因素的影响，例如炉内燃烧材料的化学成分、物体周围的介质等，锅炉内炉灰的熔点与锅炉结焦息息相关，炉灰的熔点越高，其越不容易发生结焦，反之，炉灰的熔点越低就越容易产生结焦。

对于炉灰熔点来说，根据以往的经验总结出以下结论，如果煤粉在燃烧过程中生成大量的氧化铁、氧化钠或者氧化钾就会在一定程度上降低煤灰的熔点，而如果在燃烧过程中生成三氧化二铝或者二氧化硅等化合物则会提升煤灰的熔点，可以降低锅炉的结焦率。其次，锅炉内部煤灰的密度对灰熔点也有一定的影响，举例来说，如果在燃烧过程中灰分之间接触面积增大，就会明显的提升煤灰的燃烧程度，反之如果煤灰密度较小，灰分接触面积减少，就会降低煤灰的燃烧程度。

3.3燃煤锅炉的运行方式影响因素

600MW燃煤锅炉的运行氧量也就是锅炉内部的氧化或者还原性状态，可对燃煤锅炉出现结焦现象产生很大的影响，燃煤锅炉的运行氧量不高，内部的还原性状态就比较强，煤炭的灰熔点值就会减小，结焦现象就随之产生。除此之外，当处于燃烧状

态下的煤炭质量处于变化的状态时，而600MW燃煤锅炉的工作状态时常不会做出相对应地燃烧数值调节，这样同样导致燃煤锅炉的炉膛出现结焦。

3.4锅炉内部空气和燃料的混合性不够高

锅炉本身的运行，出现结焦问题的可能性较大，很大一部分原因在于空气和燃料方面的混合效果不够良好，这样在水冷壁的附近将会容易形成还原性成分，锅炉内部的局部将容易出现结渣和积灰的问题。针对于锅炉内部的一次风和二次风位置、风量以及风速设计不够合理的时候，局部区域的挥发分得不到氧量以及炽热焦炭情况将会容易出现，相应的导致一些还原性成分的形成，哪怕其处在了空气总量较大的情况下，也不能够有效的避免

^［3］。

4 600MW燃煤锅炉结焦的应对措施

因锅炉结焦原因多种多样，所以防止锅炉结焦我们要从具体原因入手，分析结焦的原因，有针对性地采取措施进行预防。具体从以下措施入手：

4.1提高燃煤质量

燃煤质量与煤炭种类在很大程度上决定了锅炉的结焦程度，如果煤种质量较高，锅炉产生结焦的概率就较小，但是近年来，我国对环保要求较高，各种电厂用煤量极度紧张，厂内采购压力激增，使电厂实际煤炭使用量与计划使用量有较大的差异，因此为了保证煤炭的质量，采购人员应该对煤炭进行取样、检验，确保煤炭质量符合相关使用标准才能加以进厂使用，如果煤炭质量不符合要求坚决予以退回。另外，对于采购的煤炭应该根据不同的种类和不同的用途进行分类存放，使用时应该按照具体用煤标准按规定比例进行调配。

4.2保持适当的炉膛热负荷

对锅炉燃烧应该进行整体上的优化，对于锅炉炉膛口的温度应该进行严格的控制，根据实际要求进行实时监测并对锅炉燃烧过程中的各项参数进行正确设定，一旦出现异常，必须及时与专业技术人员沟通，确保参数恢复正常后再继续使用。另外，在锅炉燃烧时，应该对锅炉一次风和二次风风门开放程度进行调整，这样能够通过风门开放程度对锅炉内含氧量进行控制，进而保证锅炉炉膛口的温度要稍低于燃煤灰的熔点，降低锅炉结焦程度。第三还可以提升燃料煤的燃烧效率，达到降低锅炉结焦概率的目的

4.3采取科学合理的锅炉运行方式

应设置好科学合适的锅炉内部过量空气系数，在燃煤锅炉中，燃烧所需的煤粉与空气不会十分均匀地进行混合，但是，为了保证煤粉能处于有效地完全燃烧状态，必须利用一些过于剩余空气量来进行合理地补充。提高过于剩余空气量的数量，可以有效抑制还原性状态的出现，燃煤锅炉不易出现结焦现象。但是，必须要使过于剩余空气量处于一个合理范围。对600MW燃煤锅炉而言，在运行的负荷处于（400～600）MW

时，运行氧量应在4.3%～5.1%，而当运行的负荷处于（300～400）MW，运行氧量应在5.4%～6.6%。

适当提高一次风速也是有效防止锅炉出现结焦的有力手段，对一次风速调高，可以延迟煤粉的着火时间，让着火地点距离喷器的喷口间距变长，有效减少喷燃器喷口较近范围内的炉体产生结焦。同时，气流刚性得到增强，防止一次风对炉膛壁面的冲击而产生的结焦现象。如果煤粉管带出的煤粉量不均匀，炉体燃烧器间的出力就会出现很大偏差，导致燃煤锅炉炉膛内的火焰温度值的分布不均匀，从而产生锅炉结焦现象的发生。

600MW燃煤锅炉在运行状态时，应该把磨煤机的驱动端与非驱动端的出力值调节平衡，让煤粉管带出的煤粉量处于均匀状态。如果发现600MW燃煤锅炉炉膛的受热量出现有比较少数量的结焦现象时，应及时安排吹灰工作，可以有效的抑制燃烧状态的恶化和结焦面积的变大。尤其是发电机组处理满负荷状态运行时，每个作业班都必须要进行炉膛吹灰作业一次。

4.4保持合适的煤粉细度

煤粉在锅炉燃烧运行过程中起着十分重要的作用，如果煤粉较粗，当火炬拖长的时候，这些粗粉将会在惯性的作用下，针对受热面进行直接冲刷。同时粗煤粉在燃烧的过程中，燃烧温度要比一般性的烟温高出较多，其熔化的比例较高，因而在冲刷受热面之后。产生结渣问题的可能性较大。但是同时还需要注意到的是，当煤粉过细的时候，同样会产生结渣问题，主要是因为过细的煤粉在燃烧的过程中电耗较高，在制粉的过程中，出力情况会受到影响，同时炉膛本身出口的烟温逐渐升高。由此，需要有效控制好煤粉本身的细度，使其能够更加有效适用于现阶段的锅炉运行状况。锅炉在采用煤粉当作燃烧原料的时候，可以针对各种细度的煤粉进行试验，寻找到最为合适的煤粉^［4］。

4.5燃煤锅炉内部的空气动力工况进行合理组织

对600MW燃煤锅炉应用空气动力场试验，让燃煤锅炉里的空气动力工况处理合理有效的工作区间。对一次风风速率的测试点进行增加，调节每一次风管上的缩孔从而实现对一次风风速率的调平，降低同层一次风速率的偏差值，检查燃煤锅炉内部的每台燃烧器的内外二次风调整机构，使刻度盘上的开度数值与旋流叶片的实际角度之间的关系式确立好，再对二次风叶片的角度值大小对燃煤锅炉的稳定燃烧和结焦现象的影响因素进行全面的考虑。利用具体的空气动力场试验来对燃烧器的内外二风叶片的最佳角度值进行科学合理地确定。

5结语

锅炉结焦是当前燃煤锅炉的长期问题， 这将对锅炉的安全性和连续生产产生严重影响。 但是，通过反复的运行数据分析和总结，可以大致判断出结焦的原因，并可以及时采取相应的措施。 减少结焦的形成，从而确保锅炉生产的安全性，稳定性，经济性和连续性。

参考文献：

［1］燃煤电厂锅炉结焦问题浅析［J］.孙华巍; 林旭宏.科技风. 2020-03-18
［2］电厂锅炉结焦的原因与对策分析［J］.李来富.科学技术创新. 2019-11-25
［3］浅谈电厂锅炉结焦的原因及改善对策［J］. 周永.科学技术创新. 2020-03-25

［4］电站锅炉结焦问题分析及措施研究［J］.冯建.中国石油和化工标准与质量. 2017-11-23