660MW超超临界锅炉防结焦措施

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摘 要 某厂#3、#4机组660mw锅炉自投产以来多次因锅炉掉焦引起炉膛负压波动，燃烧不稳定，严重时出现掉焦，引起锅炉灭火。结合该厂#3、4锅炉的实际情况，查找结焦原因，并采取了相应的措施后解决了锅炉结焦问题。

关键词 结焦；燃烧器；措施；灰熔点

中图分类号TM621 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）91-0016-02

1 机组概况

某厂锅炉为东方锅炉股份有限公司生产的DG2000/26.15-II2型一次中间再热、超超临界参数变压运行，带内置式启动旁路系统的本生直流锅炉。型式为单炉膛、尾部双烟道结构、采用烟气挡板调节再热汽温、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构、平衡通风、露天布置、前后墙对冲燃烧方式。炉膛下部为螺旋水冷壁，上部为垂直水冷壁。

2 结焦情况说明及原因分析

在锅炉进行检修期间，对锅炉结焦情况进行检查，发现结渣部位主要出现在前后墙燃烧器区域，沿着燃烧器周边水冷壁向外发展，炉膛其它区域没有明显的结焦现象。屏过表面比较清洁，没有结渣、变形、出列情况。同时对落入捞渣机的渣块进行观察，多为红色或者青色，比较疏松，一般能观察出明显的水冷壁管的弧形表面痕迹。由此判断掉焦造成锅炉灭火的焦源来自燃烧器附近的焦块。同时经常出现燃烧器稳燃环脱落，脱落时形状已严重变形。

通过对掉落的焦块形状、稳燃环情况及炉膛检查分析可能在燃烧器本身以及燃料上存在一定问题导致落焦。

2.1 燃烧器结构对结焦情况的影响

此厂采用的燃烧器为东方锅炉厂自主设计的低NOx旋流燃烧器，此种结构与HT-NR3型燃烧器接近，只是在喷嘴处略做改动。通过下组图片（图1与图2为此厂燃烧器，图3与图4为HT-NR3）正面观察，HT-NR3型燃烧器每个扩锥均分为四个90°的扇形，四个扇形之间留有一定的缝隙，两层扩锥结构均如此。而该厂的锅炉燃烧器扩锥为一个整体铸造的圆锥环，设计上没有留任何吸收膨胀的结构。侧面观察，HT-NR3型燃烧器的第一层扩锥内侧设计有很多导流的“筋”形结构，且燃烧器的两层扩锥距离较远。

改造后的燃烧器内、外二次风产生的负压回流区更大些，喷口附近的热负荷更高，此种设计有利于低负荷、煤质较差时的稳定燃烧。

燃烧器的可调节分以下几个部分：1）一次风喷口，通过调节制粉系统风量可以调节一次风强度，一次风喷口内部加有浓淡分离器，使煤粉形成浓淡两部分，使高浓度煤粉获得较高的燃烧效率，稳燃环促进形成回流促进煤粉的着火，增加喷口的燃烧效率；2）内二次风形成的旋流风带动一次风旋转，形成回流区，形成内部着火区域；3）外二次风与内二次风与煤粉燃烧形成高浓度燃烧区域外缘形成燃料过稀的燃烧区域，混合的情况可根据外二次风旋流挡板来进行控制。

NOx是通过燃烧区域的燃烧强烈，氧浓度低得以控制，同时内、外二次风向外扩展，火焰的还原区域扩大，火焰长度被缩短，扩大的还原区域提高了“火焰还原NOx”的能力减少了NOx的排放。

燃烧器具有环保、稳定特点，但是燃烧器喷口形成的还原环境使煤灰的熔点降低，同时低负荷稳燃方面的设计使煤粉更贴近喷嘴燃烧，在加上如果外二次风旋流强度过大形成贴壁气流，就加重了喷嘴附近结焦的可能性。

2.2煤质对结焦的影响

通过对停炉前一段时间煤质的分析发现低熔点煤的掺烧影响燃烧器结焦的可能。停炉前的煤质情况如表4：

由以上煤质数据可以看出，近一段时间由于燃料供应紧张造成发热量、硫份等与设计煤种偏差较大的煤也一并上仓。煤种由于低熔点、高硫份加之燃烧器附近固有的还原性环境就促成了焦块的形成。

3 应对措施

通过对燃烧器动力场进行试验，了解一次风、内二次风、外二次风调节特点，分析燃烧器结焦的形成过程，以便最大程度控制炉膛的结焦程度。

3.1 燃烧器冷态试验，确定燃烧器动力场特性

1）外二次风的形态观察发现燃烧器喷口外二次风为旋流气流，其旋流强度随外二次风门开度变化而变化，外二次风门开度越大气流旋流强度越弱；旋流强度变化的同时气流形态也随之发生变化，旋流强度越大气流扩散角度越大，并最终形成沿燃烧器喷口周围水冷壁向外发散的贴壁气流。外二次风的形态还影响着燃烧器喷口的回流区形态，旋流强度越大，回流区面积越大，烟气回流也愈加强烈。高温烟气向着燃烧器回流，加热一次风气流，使燃料更早达到着火温度，能够增加燃烧器燃烧稳定性，提高燃烧器喷口的热负荷；2）相邻燃烧器间壁面气流形态观测发现如果两个燃烧器三次风气流均不贴壁，则壁面风速较小，且流动方向为两燃烧器外二次风旋转风向，向上或者向下。如图5所示。如果两个燃烧器中有一个三次风气流出现贴壁，则壁面风速较高，且流动方向为贴壁三次风风向，一直延伸到另一燃烧器三次风根部。如图6所示：

3）观察一次风速对燃烧器喷口气流形态时发现当降低一次风速前，燃烧器喷口三次风气流为闭合旋转气流，气流方向向前，降低一次风速后，三次风气流成为贴壁气流。

3.2 调整方案

1）合理掺烧燃煤，进行燃煤掺烧试验。燃煤上仓前对各种煤种进行特性分析，将高灰份、低熔点、高硫份搭配上仓，观察是否还有大量焦块形成；

2）针对灰熔点较低的煤种，提高一次风压，防止出现贴壁气流；

3）调整燃烧器进风挡板，调平各燃烧器出风，防止出现因风量不平造成贴壁；

4）调整磨煤机出口分离器挡板控制煤粉细度、均匀度，保证各燃烧器热负荷尽量平衡；

5）提高炉膛氧量，维持适当的富氧燃烧；

6）利用关小外二次风挡板可产生贴壁气流特性，经常活动该挡板，利用贴壁气流冲刷壁面浮灰，但不可长时间冲刷反而形成结焦；

7）坚持炉膛吹灰，保证受热壁面的清洁。

4 结论

对燃烧器特性、燃料特性分析，找到结焦的本质原因。通过对燃烧器风量、制粉系统出力、燃料混配等方面的共同调整，有效控制炉膛燃烧器区域结焦情况，可以为兄弟单位提供参考。唯一不足的是仍出现稳燃环脱落的情况，通过与HT-NR3燃烧器对比发现在喷口区域有一定差别，HT-NR3燃烧器的扩锥均分为四个90°的扇形，扇形间有一定的间隙，而此厂的是整体圆环，这就使得当高、低负荷交替时喷口热负荷交变引起稳燃环部位膨胀、收缩，整体铸造圆环经常无法自由膨胀、收缩引起疲劳时出现开裂脱落。

参考文献

[1]刘志强，董建军，彭望明，徐爱祥.燃煤电站锅炉折焰角积灰的原因分析及对策研究[J].锅炉技术，2009（5）.