鍋爐結(jié)焦原因分析及處理措施(共6頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上鍋爐結(jié)焦原因分析及預(yù)防措施在電站鍋爐運(yùn)行中，鍋爐結(jié)焦是個(gè)長(zhǎng)期存在并且一直困擾電站鍋爐運(yùn)行人員的主要問題，它的存在不緊影響了鍋爐的經(jīng)濟(jì)性，并且對(duì)鍋爐的安全運(yùn)行也造成一定的影響。電站鍋爐主要以煤作為燃料，其燃燒產(chǎn)物中含有大量的灰粒、硫和氮的氧化物等物質(zhì)，這些物質(zhì)在鍋爐運(yùn)行的過程中有時(shí)以各種各樣的形式沉積在受熱面的表面，造成受熱面的結(jié)焦。1. 鍋爐結(jié)焦機(jī)理 鍋爐結(jié)渣是個(gè)很復(fù)雜的物理化學(xué)過程 , 它涉及煤的燃燒、爐內(nèi)傳熱、傳質(zhì)、煤的潛在結(jié)渣傾向、煤灰粒子在爐內(nèi)運(yùn)動(dòng)以及煤灰與管壁間的粘附等復(fù)雜過程。在燃料中都或多或少地含有灰分，特別是劣質(zhì)煤的含灰量較多?；曳譅顟B(tài)變化時(shí)經(jīng)歷三種溫

2、度：變形溫度DT，軟化溫度ST,熔化溫度FT。其中，軟化溫度ST在熔融特性溫度中最為重要。在固態(tài)排渣煤粉爐中，火焰中心溫度高達(dá)1400 1600。煤粉在爐膛內(nèi)燃燒后一部分灰在爐內(nèi)高溫環(huán)境下呈熔化或半熔化狀態(tài)。正常情況下，由于水冷壁溫度相對(duì)較低，灰渣粒在接近水冷壁管之前，以輻射換熱的形式釋放熱量，其自身溫度迅速降低而凝固，最終可能在水冷壁管上形成一層疏松的積灰，在鍋爐運(yùn)行中積灰層自行脫落或通過吹灰器吹落，灰層不至于發(fā)展為焦塊。若灰渣粒在到達(dá)受熱面前未得到足夠冷卻成為凝固狀態(tài)，而仍然具有較高粘結(jié)能力時(shí)，就容易粘附在受煙氣火焰沖刷的受熱面或爐墻上，產(chǎn)生結(jié)焦。一旦結(jié)焦發(fā)生，由于焦層的熱阻使得傳熱惡化，

3、焦層表面因得不到充分冷卻而溫度很高，再加上焦層表面粗糙，爐內(nèi)灰渣粒更容易粘附上去，加速結(jié)焦過程的發(fā)展，從而形成更大的焦塊。2. 結(jié)渣的危害2.1 鍋爐效率下降受熱面結(jié)渣后，使傳熱惡化水冷壁的吸熱量降低煙氣溫度升高造成排煙溫度升高，鍋爐熱效率下降；燃燒器出口結(jié)渣，造成氣流偏斜，燃燒惡化，有可能使機(jī)械未完全燃燒熱損化學(xué)未完全燃燒熱損失增大；在爐膛出口處結(jié)焦，使鍋爐通風(fēng)阻力增大，廠用電量上升。2.2 影響鍋爐出力水冷壁結(jié)渣后，由于大量的結(jié)渣附著在水冷壁上，受熱面內(nèi)汽水混合物吸熱效果下降，如保持燃料量不變，則鍋爐的蒸發(fā)量將下降；爐膛出口煙溫升高，蒸汽出口溫度升高，管壁溫度升高，當(dāng)結(jié)焦嚴(yán)重時(shí)通風(fēng)阻力的增

4、大，增大引風(fēng)機(jī)出力，當(dāng)引風(fēng)機(jī)出力到最大時(shí)被迫降低鍋爐出力。2.3 影響鍋爐運(yùn)行的安全性結(jié)渣后過熱器處煙溫及汽溫均升高，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起管壁超溫；結(jié)渣往往是不均勻的，結(jié)果使過熱器熱偏差增大，對(duì)循環(huán)鍋爐的水循環(huán)安全性以及強(qiáng)制循環(huán)鍋爐的水冷壁熱偏差帶來不利影響；爐膛上部結(jié)渣塊掉落時(shí)，可能砸壞冷灰斗水冷壁管，造成爐膛滅火或堵塞排渣口，使鍋爐被迫停止運(yùn)行；除渣操作時(shí)間長(zhǎng)時(shí)，爐膛漏入冷風(fēng)太多，使燃燒不穩(wěn)定甚至滅火。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(shí)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(dòng)（超限）而引起鍋爐滅

5、火。3. 鍋爐結(jié)焦的原因分析 3.1 爐膛內(nèi)溫度與出口煙溫的影響3.1.1爐膛內(nèi)溫度 由于熔化的灰粒碰到水冷壁時(shí)極易發(fā)生粘附，從而導(dǎo)致結(jié)渣。在煤灰熔點(diǎn)一定的情況下，爐內(nèi)溫度水平就成為是否發(fā)生結(jié)渣的重要因素。煤灰粒子的冷卻過程取決于爐內(nèi)總體溫度水平及水冷壁附近溫度水平。當(dāng)爐內(nèi)溫度較低時(shí)，煤粒呈熔化或軟化狀態(tài)的概率較少。另一方面 ,當(dāng)爐內(nèi)溫度水平較高，而水冷壁附近溫度較低，且溫度分布較平緩時(shí)，煤灰粒子在碰撞水冷壁前可以得到較好的冷卻，溫度降低，與水冷壁碰撞時(shí)，被粘附的概率就會(huì)降低。溫度對(duì)爐內(nèi)結(jié)渣具有非常重要的影響，研究結(jié)果表明，溫度增高，結(jié)渣程度將按指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng)。水冷壁附近的溫度分布除與

6、爐膛中心溫度、水冷壁吸熱熱流有關(guān)外，還與水冷壁表面的清潔程度有關(guān)。當(dāng)水冷壁表面附有灰渣時(shí)，表面溫度迅速增高。這不僅有可能使灰渣表面具有粘性，捕捉飛灰，而且還降低了灰粒的冷卻程度，因而灰渣的積聚具有自加劇性，即一旦發(fā)生結(jié)渣 , 其程度將會(huì)越來越嚴(yán)重 , 直到外層灰渣因熔化而發(fā)生自流。3.1.2 爐膛出口煙溫燃燒器區(qū)域的溫度越高，飛灰就越容易達(dá)到軟化狀態(tài)或熔融狀態(tài)，產(chǎn)生結(jié)焦的可能性就越大，另外煤粉中易揮發(fā)的物質(zhì)氣化也越強(qiáng)烈，也為結(jié)焦創(chuàng)造了條件。當(dāng)煤質(zhì)有波動(dòng)時(shí)，運(yùn)行人員不能及時(shí)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，造成鍋爐燃燒配風(fēng)方式不是處于優(yōu)化狀態(tài)，特別是上層燃燒器煤粉顆粒燃燼性差，有一部分大顆粒煤粉在爐膛出口處

7、尚未燃燼，導(dǎo)致鍋爐爐膛出口煙溫偏高引起結(jié)焦。但盡管爐膛出口煙氣溫度低于煤灰的變形溫度，但由于飛灰的化學(xué)組成是不均勻的，在這樣的溫度下，某些易熔顆粒仍呈熔融或半熔融狀態(tài)，可能直接粘在受熱面上形成結(jié)焦。另外一次風(fēng)溫偏低、一次風(fēng)速過高或一次風(fēng)率過小時(shí)都會(huì)使煤粉氣流的著火推遲，燃燒速度降低，燃燒效率降低，從而導(dǎo)致爐膛出口煙溫升高。4.2 煤質(zhì)的影響 灰的熔融溫度越低、粘度越大，就越容易結(jié)焦?；业娜廴跍囟仍礁?、粘度越小，就越不容易結(jié)焦。煤粉在燃燒時(shí)，其灰分變化的各階段溫度用變形溫度t1、軟化溫度t2、溶化溫度t3值來表示。軟化溫度t2的高低是判斷煤灰是否容易結(jié)焦的主要指標(biāo)，其軟化溫度越低，則結(jié)焦性越強(qiáng)。

8、軟化溫度越高，則結(jié)焦性就越低。同時(shí)灰質(zhì)成分和熔化溫度對(duì)結(jié)焦的形成也有較大的影響.灰質(zhì)中的酸性氧化物SiO2、Al2O3雖然其熔融溫度較高，都有增高灰熔點(diǎn)的作用，但其影響程度不同。SiO2含量過高會(huì)產(chǎn)生較多的無定型玻璃體，使灰提早軟化，灰粘度也增高。Al2O3起著阻礙熔體變形的支持性骨架子作用，灰分的融化溫度（t3）隨Al2O3含量增加而上升。堿性氧化物Fe2O3、CaO的含量在某一范圍時(shí)，呈現(xiàn)出較強(qiáng)的結(jié)焦性。Fe2O3、CaO是組成低熔點(diǎn)共熔體的重要成分，且二者的綜合作用比單獨(dú)作用更易形成低灰熔點(diǎn)的共熔體。一般而言，酸性氧化物能夠提高灰的熔點(diǎn)和粘度，而堿性氧化物在一定條件下有助于降低灰熔點(diǎn)并使

9、熔體變得稀薄，各組分的多少及互相比例對(duì)灰熔點(diǎn)亦有較大的影響。3.3 運(yùn)行氧量的影響鍋爐運(yùn)行氧量即爐內(nèi)的氧化或還原性氣氛，它對(duì)鍋爐的結(jié)焦有非常大的影響。如果鍋爐運(yùn)行氧量偏低，煤燃燒不完全 , 爐膛的還原性氣體一氧化碳 (CO) 增多 ,爐內(nèi)還原性氣氛較強(qiáng)，煤的灰熔點(diǎn)就會(huì)下降，鍋爐就容易結(jié)焦。這是因?yàn)榛胰埸c(diǎn)隨著含鐵量的增加而下降，鐵對(duì)灰熔點(diǎn)的影響還與爐內(nèi)氣體的性質(zhì)有關(guān)。在爐內(nèi)氧化性氣氛中，鐵可能以Fe2O3形態(tài)存在，這時(shí)隨著含鐵量的增加，其熔點(diǎn)的降低比較緩慢，在爐內(nèi)還原性氣氛中（氧量不足），F(xiàn)e2O3會(huì)還原成FeO，灰熔點(diǎn)隨之迅速降低，而且FeO最容易與灰渣中的SiO2形成熔點(diǎn)很低的2FeO

10、83;SiO2，其灰熔點(diǎn)僅為1065C。3.4 運(yùn)行燃燒調(diào)整的影響運(yùn)行調(diào)節(jié)不當(dāng)，如鍋爐配風(fēng)方式不均、火焰剛性較弱、磨煤機(jī)故障等，會(huì)造成煤粉燃燒不完全引起結(jié)焦。3.4.1 配風(fēng)方式鍋爐運(yùn)行的配風(fēng)方式也是影響結(jié)焦的主要因素。若一次風(fēng)門與二次風(fēng)門調(diào)節(jié)不當(dāng) , 則會(huì)使?fàn)t膛內(nèi)煤粉與空氣的混合不好，造成煤在爐內(nèi)燃燒不良、煙氣溫度不均勻。在煙氣溫度高的地方，管壁溫度高，未燃盡的煤粉顆粒一旦粘結(jié)在上面繼續(xù)燃燒，將形成灰的粘附。在空氣少的地方，容易產(chǎn)生燃燒不完全，產(chǎn)生大量的 CO，使灰熔點(diǎn)降低，導(dǎo)致結(jié)渣。3.4.2 火焰的剛性火焰剛性的大小也是影響鍋爐結(jié)焦的一個(gè)重要因素，如果火焰的剛性較差會(huì)使火焰卷吸煙氣的能力

11、變?nèi)?，使煤粉著火初期得不到足夠的熱量，并且降低了水冷壁附近氧化性氣氛，容易使煤粉燃燒不完全，使得還原性氣氛增多，增加了結(jié)焦的可能行。3.4.3 磨煤機(jī)故障當(dāng)磨煤機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，當(dāng)較粗的煤粉進(jìn)入鍋爐內(nèi)燃燒是會(huì)造成燃燒不完全，產(chǎn)生還原氣體。較粗的煤粉由于在爐膛內(nèi)燃盡的時(shí)間較長(zhǎng)會(huì)使火焰中心上移，造成出口煙溫升高，促使灰融軟化，造成結(jié)焦。3.5 爐內(nèi)空氣動(dòng)力場(chǎng)影響氣流偏離的重要因素是燃燒器出口氣流在爐膛內(nèi)所形成的假想切圓直徑及爐膛形狀，切向燃燒方式是以整個(gè)爐膛為單元來組織燃燒的，故燃燒器的燃燒工況和整個(gè)爐膛空氣動(dòng)力特性密切相關(guān)。切向燃燒可能造成氣流的偏離，氣流在適當(dāng)程度上的偏離是組織切向燃燒所需要的。氣

12、流旋轉(zhuǎn)直徑增大，使上鄰角過來的火焰更靠近射流根部，對(duì)著火有利，對(duì)混合也有好處，爐膛充滿度也好。實(shí)際的切圓直徑總是大于假想切圓直徑，切圓直徑過大，一次風(fēng)煤粉氣流可能偏轉(zhuǎn)貼壁，以至引起結(jié)焦。因此，較小假想切圓直徑是減少氣流偏離，避免氣流沖刷水冷壁的重要措施。3.6 鍋爐漏風(fēng)和制粉系統(tǒng)漏風(fēng)  由于爐膛漏風(fēng)、制粉系統(tǒng)漏風(fēng)增大進(jìn)入爐內(nèi)的風(fēng)量，漏風(fēng)溫度較低降低燃燒室內(nèi)的溫度水平，使煤粉的燃燒過程推遲。冷灰斗處漏風(fēng)會(huì)抬高火焰中心，火焰拉長(zhǎng)，導(dǎo)致爐膛出口煙溫升高，容易引起屏過結(jié)焦?？疹A(yù)器漏風(fēng)，不但引風(fēng)機(jī)電耗增大，而且部分送風(fēng)量進(jìn)入煙道，不但增大了風(fēng)機(jī)電耗，漏風(fēng)嚴(yán)重容易使?fàn)t內(nèi)缺風(fēng)，造成燃燒缺氧，間接造

13、成鍋爐結(jié)焦。 3.7鍋爐高負(fù)荷連續(xù)運(yùn)行 鍋爐結(jié)渣、積灰隨鍋爐負(fù)荷及煙氣溫度的增加而增加。 當(dāng)鍋爐高負(fù)荷連續(xù)運(yùn)行， 特別是超負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，爐膛熱負(fù)荷增加，溫度升高，灰粒得不到冷卻，在吹灰器吹不到的地方易形成積灰，如不及時(shí)吹灰清渣，當(dāng)熔融軟化的灰粘結(jié)在上面時(shí)會(huì)形成大面積結(jié)渣。4. 防止鍋爐結(jié)焦的對(duì)策 4.1 優(yōu)化燃燒調(diào)整對(duì)鍋爐進(jìn)行優(yōu)化燃燒試驗(yàn)，認(rèn)真詳細(xì)測(cè)量爐膛出口溫度 針對(duì)現(xiàn)有的燃用煤種，對(duì)鍋爐進(jìn)行優(yōu)化燃燒調(diào)整。通過對(duì)爐膛出口煙溫、過熱汽溫、鍋爐負(fù)荷、氧量、排煙溫度等各種運(yùn)行參數(shù)的在線監(jiān)測(cè)，判斷鍋爐爐膛出口是否會(huì)產(chǎn)生結(jié)焦，從而采取相應(yīng)的措施。4.1.1 加強(qiáng)配風(fēng)工況調(diào)整適當(dāng)提高一次風(fēng)速，可

14、推遲煤粉的著火，使著火點(diǎn)離燃燒器更遠(yuǎn)，火焰高溫區(qū)也相應(yīng)推移到爐膛中心，可以避免噴口附加結(jié)焦。提高一次風(fēng)速還可以增加一次風(fēng)射流的剛性，減少由于射流兩側(cè)靜壓作用而產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)，避免一次風(fēng)直接沖刷壁面而產(chǎn)生結(jié)焦。調(diào)節(jié)二次風(fēng)使其提供充足的氧量保證煤粉的充分燃燒；調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)，保持爐膛負(fù)壓維持在-50pa左右；既要保證煤粉在爐膛內(nèi)充分燃燒所需要的時(shí)間，又要避免在下爐膛形成擴(kuò)散燃燒。4.1.2 加強(qiáng)燃燒調(diào)整鍋爐在運(yùn)行調(diào)整時(shí)，盡量避免鍋爐負(fù)荷大起大落，調(diào)整幅度過大。保持鍋爐負(fù)荷穩(wěn)定，防止負(fù)荷過高，爐膛熱負(fù)荷過大。同時(shí)高負(fù)荷下燃燒氧量不充足，產(chǎn)生還原性的氣氛，加劇鍋爐的結(jié)焦。 4.2 保證鍋爐氧量均衡均衡鍋爐氧量

15、、均衡鍋爐運(yùn)行氧量，避免爐內(nèi)局部出現(xiàn)還原性氣氛。如果運(yùn)行氧量還偏低，適當(dāng)調(diào)整配風(fēng)方式，必要時(shí)適當(dāng)降低負(fù)荷。保證鍋爐氧量表指示準(zhǔn)確、可靠及時(shí)對(duì)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。4.3定期吹灰通過布置在鍋爐受熱面的吹灰器定期對(duì)受熱面進(jìn)行吹掃，可以保持受熱面的清潔，防止灰渣大量積聚。吹灰器特點(diǎn)是吹灰力度較大，見效快，但不能根治結(jié)焦，只能控制結(jié)焦程度。合理的吹灰能夠大大降低爐內(nèi)結(jié)焦的速率。4.4 控制煤粉細(xì)度根據(jù)實(shí)際煤種情況，通過調(diào)整煤粉分離器及系統(tǒng)通風(fēng)量將煤粉細(xì)度調(diào)整至合適范圍內(nèi)。因分離器不可能頻繁調(diào)節(jié)，當(dāng)燃煤的揮發(fā)份有所變化時(shí)，可通

16、過改變一次風(fēng)率的方法來作為防止結(jié)焦和穩(wěn)燃的輔助調(diào)節(jié)手段。煤粉細(xì)度的選擇，應(yīng)兼顧穩(wěn)燃、爐膛及爐膛出口受熱面是否結(jié)焦、機(jī)械不完全燃燒損失、制粉電耗等諸因素綜合考慮。煤的發(fā)熱量、灰分含量、全硫含量不宜過大，入爐煤粉不宜過粗。4.5控制爐膛溫度5.5.1 控制爐膛出口溫度當(dāng)有充足的空氣量時(shí)，控制爐膛出口煙溫是避免爐膛結(jié)渣的又一重要方面。爐膛出口煙溫控制在低于灰的融化溫度50100以內(nèi)，一般可避免爐膛上部的結(jié)渣。為使?fàn)t膛出口煙溫不過高，可采用合理配風(fēng)，降低火焰中心和適當(dāng)減小爐膛熱強(qiáng)度的方法達(dá)到。4.5.1.1 合理配風(fēng)合理配風(fēng)的唯一標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)是風(fēng)、粉混合均勻，著火迅速和燃燒穩(wěn)定、迅速、完全。這樣，爐膛出口煙溫就會(huì)降低。配風(fēng)不當(dāng)使火焰中心上移，就是爐膛出口煙溫升高；火焰中心下移，將使冷灰斗附近溫度升高。因此，在運(yùn)行中應(yīng)注意配風(fēng)，是火焰中心保持在爐膛中心。4.5.1.2 減少爐膛熱強(qiáng)度提高鍋爐效率可