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410t/h锅炉燃用神华煤防结焦技术分析
发布时间：2013-10-11 08:56 来源：未知
燃煤锅炉结焦是影响锅炉安全和经济运行的重要问题。国内不少锅炉在高负荷运行时炉膛结焦严重，多次发生因结焦严重而降出力运行或被迫停炉清焦的问题，严重影响锅炉安全、经济运行；同时也影响机组的发电和供热。国内外研究者对锅炉结渣现象展开了大量的研究，也提出了不少行之有效的解决方法。由于不同锅炉结构的差异性以及燃用煤种的多变性，需要针对锅炉的实际运行状况和煤种情况采取行之有效的解决结焦的方法。
本文主要就燃用神华煤锅炉出现结焦的现象进行分析，通过采用防止燃烧器区域水冷壁大量掉焦的有效措施，基本上解决了锅炉结焦难题。
1、锅炉概况及主要参数
1.1主要运行参数
装机容量400 MW，两台汽轮机是德国ABB公司制造的DKEH - IND31型冷凝、双抽供热式机组。4台锅炉是哈尔滨锅炉制造厂生产的HG - 410/9.8 - YM15型高压煤粉炉。炉本体为单炉膛形式，直流燃烧器四角切圆布置，切圆直径400 mm，炉膛断面为9 800mm×9 800 mm，由膜式水冷壁组成，入炉煤质情况见表1，锅炉主要运行参数见表2。富通新能源生产销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧颗�；�、木屑颗�；怪频纳镏士帕Ｈ剂�，同时我们还有大量的杨木木屑颗粒燃料和玉米秸秆颗粒燃料出售。
1.2热风送粉系统
锅炉送粉系统原设计为热风送粉，热风由高温风和冷风混合而成，设计风温160℃，高温风取自高温段预热器出口，设计风温330℃，冷风取自送风机出口，设计风温30℃。
1.3 吹灰系统及设备
锅炉配有3种型号的吹灰器，型号分别为IK - 525、IR - 3D、G98，分别用于清除过热器管壁上的积灰、清除水冷壁上的积渣和积灰和清除省煤器管排上的积灰。炉膛吹灰器为短行程形式，水平烟道的对流受热面为长行程吹灰器，尾部对流受热面为固定式吹灰器，锅炉设计的吹灰介质为生产抽汽。
2、结焦原因分析
锅炉自1999年投产燃用大同煤以来，多次发生燃烧器烧损现象，造成锅炉被迫停运，自2000年后改烧神华煤，锅炉燃烧器相应进行了改造，解决了燃烧器烧损问题，由于多方面原因造成锅炉频繁结焦，从2000~2004年，先后发生5次锅炉因掉焦灭火。因此，解决锅炉结焦问题成为当前保证锅炉安全稳定运行的主要课题。
2.1神华煤的易结渣特性
锅炉受热面的结渣主要由煤质特性决定，根据文献的煤灰结渣特性判别方法，对6种样品的神化煤煤样的灰渣特性进行分析。根据表3和表4的分析结果，可以得出以下结论：
(1)由于T2平均为1277℃，所以可以判断煤种属于中等结渣。
(2)由于硅铝比Si02/AI203=24.83/11.91：2.08，可以判断煤种属于中等结渣。
(3)由硅比G：36.43，可以判断煤种属于严重结渣。
(4)由碱／酸比B/A：1.17，可以判断煤种属于严重结渣。
(5)由综合结渣指数R=3.825,可以判断煤种属于严重结渣。综合比较而言，神华煤属于严重结渣煤种。
2.2 热风送粉
锅炉投产后实际运行满负荷时热风温度一般在220~240℃。该煤种挥发份一般在35%以上，虽然采用配煤（神7：准3配比），其挥发份仍在30%~35%，极易燃烬，热风温度与火焰温度成正比，炉膛中燃烧器区域火焰温度经常达到1500℃以上，燃烧器高度近水冷壁处火焰温度亦达到1300℃以上，高于煤种T2温度，结焦成为必然。
2.3三次风影响
风速设计45 m/s，三次风风速设计为60m/s（2台磨煤机同时运行），实际由于磨煤机出力较大，储备系数达到1.7，经常单台磨煤机运行，二次风和三次风风速超过设计值。一方面使得炉膛内切圆加大，火焰与水冷壁间距缩短，燃烬的熔融性灰粒直接冲刷水冷壁，这就是燃烧器高度水冷壁结焦的主要原因之一；另一方面，燃烧器喷口回流加剧，为燃烧器喷口结焦并加剧创造了条件。
2.4分级燃烧
燃烧器改造后的燃烧方式为分级燃烧，炉膛燃烧器区域的中部、下部为弱氧燃烧区，炉膛燃烧器区域的上部及以上区域为富氧燃烧区。在优化燃烧调整试验时，测量水冷壁壁面烟气含氧量均低于2%，这样，燃烧器中、下部的火焰处于还原性气氛，从而降低了煤质的T2温度，在该区域结焦并积存也就成为必然。
3、解决的措施
针对存在的结焦问题采用常规办法如适当提高烟气中氧含量、改造燃烧器、调整配风方式、调整火焰中心位置、降低一次风温、一次风喷嘴加装周界风、燃料中添加除焦剂等措施，但是都没有达到理想的效果。经过长期观察、对锅炉掉焦后的渣样分析以及对炉膛掉大焦后炉膛出口烟温和减温水量变化等运行参数的总结比较，确认造成炉膛压力反正的原因是燃烧器区域水冷壁大面积掉焦所致。
3.1燃烧器区域安装蒸汽吹灰器
炉膛燃烧器区域安装蒸汽吹灰器的目的是定期清除水冷壁面上的积渣，消除形成大量掉渣的条件，使水冷壁掉焦量保持在可控范围。神华煤的干燥无灰基挥发份较高，入炉煤挥发份在320/0~38 010左右，即使吹灰时汽流吹到已着火的煤粉流上，但是神华煤高挥发份和低灰份的优势可以使煤粉流中的挥发份在很短的时间内大量逸出并强烈燃烧，而且能使整个煤粉颗粒燃烧，所以燃烧过程极为稳定�；谒慕乔邢蛉忌辗绞降奶氐愫蜕窕旱奶氐�，在燃烧器区域加装水冷壁吹灰器：
(1)使用IR - 3D型短行程吹灰器。
(2)燃烧器区域每侧炉墙（共4面墙）安装2台吹灰器，分两层布置，每台炉共加装8台吹灰器。
(3)吹灰器安装在每侧炉墙水平线的中心位置，距相邻炉墙4.9 m，距燃烧器外缘4.4m。
(4)下层吹灰器的安装标高与下层一次风喷口水平中心线相同，上层吹灰器的安装标高与三次风喷口水平中心线相同。
3.2混煤比例的调节
由于神华煤与准格尔煤的来煤都很不稳定，维持目前恒定的混煤比较困难，因此对锅炉进行了煤种变换试验研究，并根据试验结果指导生产运行。
(1)燃烧较高比例的准格尔煤与神华煤的混煤试验研究。燃用大比例神华煤时，一次风温度的控制很重要。入炉煤比例神8：准2时，一次风压宜维持在1 800~1 850 Pa，一次风温应不超过120℃，一次风箱的热风门开度不小于20%，特殊情况也不能小于15%；给粉机转速上、中、下可均等分配，也可中、下略高于上层；吹灰方式执行发电部制定的吹灰制度；锅炉负荷小于75%时可适当提高一次风温，但是不得超过130℃。
入炉煤比例为神9：准1时，一次风温应不超过110℃，一次风箱的热风门开度不小于20%，特殊情况也不能小于15%；给粉机转速上、中、下可均等分配，也可中、下略高于上层；吹灰方式执行发电部制定的吹灰制度；锅炉负荷小于75%时可适当提高一次风温，但是不得超过120℃。
(2)燃烧100%神华煤试验研究。纯烧神华煤时，建议锅炉负荷维持85%左右，一次风压宜维持在1800~1850 Pa，一次风温应不超过100℃，一次风箱的热风门开度建议不小于20%，特殊情况也不能小于15%；给粉机转速上、中、下可均等分配，也可中、下略高于上层；吹灰方式执行发电部制定的吹灰制度；锅炉负荷小于75%时可适当提高一次风温，但是不得超过110℃。
锅炉可以在燃用100%的神华煤，负荷在85%以下长期运行。此时锅炉具有一定的自清洁能力，但应当加强结焦状态的监控。短期内可以在100%负荷下燃用神华煤，但应当在一定的时间后降低负荷清洁炉膛。神华煤易结焦性，不宜大比例神华煤、高负荷运行。
3.3锅炉三次风喷口处加装打焦孔
考虑三次风喷口经常出现结焦、长大，不易清除，且经常出现掉焦锅炉炉膛压力返正现象，开孔后为清除结焦创造了条件。
3.4锅炉一次风冷风管改造
原一次风冷风管直径为530 mm，一次风风温一般在220℃左右，降到200℃以下比较困难，因此将该管改为630mm。
4、防结焦技术改造后效果分析
(1)安装吹灰器后，4号炉热态试验结果表明：锅炉负荷在400~430 t/h时，新加装的吹灰器可以有效地清除燃烧区域水冷壁所挂焦渣。锅炉未发生异常掉焦。投入燃烧器区域吹灰器时，对汽温的影响较大。低温过热器反应强烈，一级减温水量大幅度变化。吹灰时对过热器出口汽温略有影响，主汽温度下降2~3℃。
(2)更换燃料适应性研究试验证明，锅炉都可以燃用100%的神华煤，在85%以下负荷长期运行，但应当加强结焦状态的监控；短期内可以在100%负荷下燃用神华煤，但应当在一定的时间后降低负荷清洁炉膛。因为神华煤易结焦性，不主张片面追求大比例神华煤、高负荷运行。
(3)锅炉三次风喷口处加装打焦孔后，解决了原该处结焦无法清除，形成大块现象；有效克服了脱落后砸伤水冷壁．落入捞灰机水封槽内，导致锅炉炉膛正压，从而MFT动作，造成锅炉灭火的事故。
(4)锅炉一次风冷风管改造后，一次风冷风管直径为从530 mm变为630 mm，锅炉一次风风温控制在100℃以下，结焦情况大为缓解。富通新能源生产销售的生物质锅炉以及木屑颗�；怪频纳镏士帕Ｈ剂鲜强突遣淮淼难≡�。
5、结论
锅炉结焦是一个多因素作用的结果，针对具体情况应采取不同的解决方案，从根本上治理，达到减缓锅炉结焦的速度，降低结焦风险的目的，保证锅炉能够安全、稳定、长周期运行。解决锅炉结焦问题是一项长期的工作，通过采用炉膛燃烧器区域安装蒸汽吹灰器，混煤比例的调节，在锅炉三次风喷口处加装打焦孔等手段，基本上解决了410t/h锅炉燃用神华煤结焦的技术难题。
