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220t/h锅炉结焦原因分析及预防措施
发布时间：2013-09-02 08:04 来源：未知
化肥厂220t/h燃煤动力锅炉采用单台中速磨煤机直吹式制粉系统，利用四角切圆燃烧方式产生热量，将脱盐水加热汽化为9.8MPa、540℃的过热蒸汽，供汽轮机发电及公司内部的热力需要。本套装置于F999年3月建成投产，多次因炉膛结焦对锅炉的安全、经济、稳定运行造成很大影响，主要表现为水冷壁传热效果差，锅炉热效率下降：炉膛出口烟温升高，减温水量增加；严重时大焦块掉落，一方面会使锅炉灭火，另一方面还有可能砸坏水冷壁管等。结焦问题严重影响了锅炉的长周期运行，并且对公司兄弟单位的用能造成影响，制约了我厂经济效益的提高。本文试图通过对结焦原因进行分析，根据生产实际，提出解决结焦的预防措施，富通新能源生产销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料。
1、结焦的机理
在锅炉内，燃烧中心温度高达1400-1600℃，燃料中的灰分在此温度下溶化为液态或成软化状态。随着烟气的流动，烟温及烟气中灰粒的温度因水冷壁的吸热而不断降低。如灰渣撞击受热面或炉墙已冷却到固体状态时，则撞击后灰渣仍能被气流带走；如灰渣撞击受热面或炉墙仍保持软化或融化状态时，就会粘结在壁面上，造成结焦。特别是未受水冷壁保护的暴露面积较大的炉墙，因表面温度高而且粗糙，很容易结成比较坚硬的焦渣，发生结焦后，由于焦层表面租糙，焦与焦之间的黏附力大，加之燃烧室空间内的温度和壁面温度都因传热受阻而升高．使灰粒更加容易粘结，从而加速了结焦过程的发展。
2、结焦的原因
2.1原料品质差
2.1.1灰的熔点低
不同煤种的灰分具有不同的熔点。在变形温度下，灰粒一般不会结焦，到了软化温度就可能粘结在受热面上。所以软化温度的高低是判断煤的灰分是否容易结焦的主要指标。软化温度越低越容易结焦。此外，熔化温度和变形温度相差很小(100-200℃)时，则液态灰渣凝固快，因而凝固以后的渣块温度应力较大，不易挂在受热面上，即使结焦也容易脱落，这样的渣成为短渣；而熔化温度和变形温度相差大（200-400℃）时的渣称为长渣，长渣冷却较慢，凝固后难以碎裂，容易挂在受热面上。
2.1.2燃气品质差
炼厂干气及303厂火炬气（千气）成份复杂且波动较大，对燃煤锅炉的燃烧造成十分不利的影响。掺烧炼化废气时，火焰温度较煤燃烧时高：同时，炼化废气中的钠、钒燃烧时生成熔点较低的复杂化合物，使灰熔点下降，这样当灰渣随烟气流过受热面表面时即在水冷壁及过热器的管壁以半熔状态粘性颗粒形态附在管子上生成第一结灰层，覆盖在管子表面上的粘性物质能进一步大量捕捉飞灰并具有无限增长的特点，加剧受热面结焦。
2.2运行调节不当
2.2.1火焰偏斜
正常情况下，炉膛的燃烧中心应在炉膛横截面的中央位置。实际运行中，往往由于燃料与空气的供应不均和一、二次风速调节不当，造成火焰偏斜。如喷燃器在l#、4#角时，风速过高，火焰推向后墙，在接近后墙壁面处形成一个高温区，因而造成后墙结焦。又如四角喷燃器出口风速或煤粉量分布不均，造成温度场偏移，使温度最高的一侧或一角产生结焦。
2.2.2燃烧时风量不足
炉膛供给风量不足，容易产生一氧化碳气体。在这种情况下，灰中熔点较高的三氧化二铁将还原成氧化亚铁，使灰的熔点降低，增加了结焦的可能性。
2.3煤气混烧
锅炉掺烧炼厂干气及303厂火炬气时，由于炼厂干气及303厂火炬气易燃且热值大大高于煤粉的热值。投枪的喷燃器，部分煤粉由于气枪火焰的助燃，煤粉剧烈燃烧后，形成液态的灰渣，粘附在喷燃器的四周，给锅炉结焦创造了条件。而投枪喷燃器的煤粉局部缺氧，部分煤粉未完全燃烧就沉到水冷壁周围及下部形成积灰，加速了锅炉的结焦。另外，炼厂废气完全燃烧时发出淡蓝色透明火焰，与煤充分燃烧时发出的桔黄色火焰相比，炼化废气燃烧其辐射能力较差。因此，在掺烧炼化气时，主要以辐射换热方式的锅炉水冷壁吸热相对纯煤时少，锅炉出口烟气温度升高。此外，干气燃烧时火焰温度较煤燃烧时高，也进一步导致掺烧干气后锅炉出口烟气温度升高．水冷壁辐射吸热量减少，饱和蒸汽产量相应减少．过热器入口烟温升高，管内流通蒸汽量减少，容易导致高温过热器超温，严重时导致高温过热器爆管。
2.4设备缺陷
(1)打焦孔位置安装不合适．由于喷燃器改造，打焦孔位置安装较偏右，并且打焦孔处有水冷壁管阻挡，不但影响操作人员观察结焦情况，而且严重妨碍操作人员打焦工作。
(2)观火孔损坏．由于观火孔坏，操作人员无法观察炉膛结焦情况，不能及时发现和掌握锅炉结焦及发展趋势，致使结焦恶化。
(3)水冷壁四周漏风严重。大量的冷风进入炉膛，降低了水冷壁温度，加速了炉膛结焦速度；
(4)喷燃器周围风道漏风严重。锅炉在烧气时，由于干气含硫量较高，严重腐蚀喷燃器周围风道管壁，造成漏风严重，大量的冷风进入喷燃器，破坏了燃烧，使喷燃器周围结焦严重。
(5)吹灰器损坏较多，不能及时清除结焦。2004年A/B锅炉蒸汽吹灰改为空气声波吹灰，目前A锅炉炉膛无吹灰器，B锅炉声波吹灰器将吹灰介质由压缩空气改为了低压蒸汽。根据目前运行情况来看，A锅炉喷燃器以上部位一旦结焦，通过锅炉配风和人工打焦，很难除焦，只能通过降低负荷、降低炉膛温度达到掉焦；B锅炉吹灰器由于将吹灰介质由压缩空气改为了低压蒸汽，原吹灰控制电磁阀不配套，导致部分吹灰器停用，吹灰器的除灰效果不明显。可以说没有吹灰效果，不能及时清除结焦，故锅炉结焦越结越多，最后形成大焦掉下，造成锅炉炉压高高联锁，MFT动作灭火。（吹灰器情况一览表）。
2.5电仪问题
(1)锅炉的四角小风门电机损坏较多，给操作人员调风、配风带来了一定的难度，影响了锅炉的正常运行。
(2)锅炉的烟道温度显示表损坏较多，不能使操作人员及时、正确掌握锅炉结焦情况。
3、结焦的预防措施
经过综合分析，化肥厂220T/h锅炉采用煤气混烧，比较特殊，根据实际提出以下措施减少锅炉的结焦：
3.1加强煤质管理
公司采购原煤时，尽量采购符合锅炉设计要求的煤质或接近设计要求的煤质．加强对煤质的分析，将分析结果及时反馈车间：车间根据分析结果单对部分质量比较差的煤可以采用掺混方式进行燃烧来调整锅炉的燃烧工况。
3.2加强工艺调节
锅炉在运行过程中，经常采用煤气混烧，一方面，干气压力波动会导致炉内熟负荷及炉膛温度大幅度变化，锅炉负荷及主汽压力、温度也将大幅波动，工艺调整频繁，绘操作带来很大难度：另一方面，千气带水会影响炉子的稳定运行，其中2004年由于干气严重带水造成C炉灭火3次。
建议在运行过程中，加强员工的责任心，及时对干气缓冲罐进行排液：此外，在生产调节过程中，尽量采用偶数气枪、对角燃烧的原则，以保证炉子的稳定运行。根据锅炉负荷情况，定期切换各角、各层气枪，防止燃烧时间过长．造成喷燃器烧坏和结焦，达到冷却喷燃器和自然掉焦的目的．再次，为了保证煤气混烧时过热器温度的升高，操作时加大对上二次风量的控制．压住火焰，让火焰中心偏下，同时也霹以降低SO2、SO2对后系统豹腐蚀。
3.3风粉的均匀性
各角一次风量是否均匀，煤粉浓度是否成比例，不仅影响燃烧切圆的位置，也影响灰熔点。如果配风不当，即使风量充裕，也会造成局部空间空气多些，另一些地方空气少些；有的角煤粉多些，有的角煤粉少些。这样空气量少的地方就会出现还原性气体，而使灰熔点降低，造成局部结焦，在实际运行中，一方面，我们发现四角喷燃器开孔方向没有与喷燃器方向平行，而是垂直方向，造成炉膛“回火”现象，导致喷燃器经常被烧变形甚至烧毁，建议在停炉期间对所有喷燃器开孔进行检查，对于喷燃器垂直的开孔进行重新修正．另一方面，我厂采用直吹式制粉系统，煤粉从磨煤机出来分成四路进入炉子各角，在输送过程中每条管线弯角不一，系统阻力也不一致，导致管内气粉混合物的流速不均，甚至产生死角，煤粉长时间沉积，炉膛出现爆燃现象。为了解决此问题，建议在每条管线上加缩风口来调节每条管线的物料流速，并且加装压力表，更直观的了解每条煤粉管线的运行情况。
3.4合理调节周界风
锅炉使用的煤粉质量较差，研磨出来的煤粉颗粒较粗，为了防止一次风气流偏斜，防止煤粉从主气流中分离出来而引起燃烧损失，工艺上需加强周界风的调整，使之能够拖住煤粉，延长煤粉切圆旋转燃烧的时间，达到燃尽的目的．由于煤粉的着火首先从外边缘开始，火焰外围易出现缺氧现象而引起还原性氛围，这时，周界风就起了补氧的作用。正常生产中，根据锅炉的负荷，煤质状况，有效地调节周界风大小，一方面避免炉膛的结焦，另一方面冷却了～次风喷口，防止了燃烧器的烧毁。
3.5设备修复
利用检修期间改造打焦孔位置、恢复观火孔、提高打焦及看焦效果；焊补炉膛水冷壁膜式壁和喷燃器风道管壁，消除漏风，减轻锅炉结焦。建议锅炉吹灰器使用低压蒸汽吹灰，及时清除锅炉结焦．
3.6消除电仪问题
修复锅炉的四角小风门电机，便于操作人员调风、配风：修复锅炉的烟道温度显示仪表，使操作人员及时、正确掌握锅炉结焦情况．
3.7热态燃烧谓整及优化实验
锅炉检修结束开车后，通过变工况试验，将锅炉的各项可变参数调整到既能保证达到汽温要求又能使火焰中心适中，燃烧稳定，使锅炉能长周期运行，且效率较高的最佳组合状态。运行人员根据不同工况，组合不同的参数，既节能又高效。
4、结束语
兰州石化公司化肥厂220T/h燃煤动力锅炉通过对预防措施的实施：必能解决锅炉的结焦问题，保证锅炉稳定运行。干气的回收为公司的节能降耗工作发挥了巨大的作用．锅炉的稳定运行为公司兄弟单位提供稳定、可靠的能源，使化肥厂的经济效益稳步提升，富通新能源生产销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧木屑颗粒机压制的生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧木屑颗粒燃料。
