2080t/h超临界锅炉炉膛结焦应对措施

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【摘 要】煤粉锅炉结焦是锅炉运行中普遍发生的现象，大面积结焦对锅炉运行危害极大，因此必须采取相应的措施才能保证锅炉运行的安全经济性。本文重点介绍控制某锅炉大面积结焦而进行的燃烧调整试验，希望能给同类型锅炉减少结焦提供借鉴。

【关键词】锅炉；结焦；燃烧调整；措施

1 设备简介

某公司660MW机组锅炉为上海锅炉厂引进美国ALSTOM公司技术制造的国产超临界参数、变压运行、螺旋管圈直流锅炉，单炉膛、一次中间再热、四角切圆燃烧方式、平衡通风、固态排渣、全钢悬吊П型结构、露天布置的燃煤锅炉，锅炉型号：SG-2080/25.4-M969。锅炉设计煤种为神府东胜煤，校核煤种为晋北煤。采用6台中速磨煤机、冷一次风机、正压直吹式制粉系统设计，磨煤机采用上海重型机械厂引进美国燃烧公司CE技术生产的HP983DY型中速碗式磨煤机，燃烧方式采用从美国阿尔斯通能源公司引进的摆动式四角切圆燃烧技术，煤粉燃烧器为四角布置、切向燃烧、摆动式直流燃烧器。采用了低NOx 同轴燃烧系统（LNCFS），主要包括了：

（1）紧凑燃尽风（CCOFA），布置在主风箱最上端，包括了2 层喷嘴；

（2）可水平摆动的分离燃尽风（SOFA），布置在主风箱上部，包括5层可水平摆动的喷嘴；

（3）预置水平偏角的辅助风喷嘴（CFS），在每相邻2 层煤粉喷嘴之间布置有1 层辅助风喷嘴，其中包括上下2 只偏置的CFS 喷嘴，1 只直吹风喷嘴；

（4）强化着火（EI）煤粉喷嘴，锅炉主风箱设有6 层强化着火煤粉喷嘴，在煤粉喷嘴四周布置有燃料风（周界风）。

锅炉设计燃用神华混煤，由于存在着较为严重的水冷壁结焦，2号磨煤机掺烧了灰熔点较高的石炭煤。

2 运行中存在的问题

神华煤属于高挥发分、低灰分、低熔点优质烟煤，但因灰熔点较低只有1100℃，对于燃煤锅炉来说灰熔点低是一个致命弱点。同时神华煤灰中氧化钙和氧化铁较高，在喷燃器区高温辐射区域结的焦处于融融状态，冷却后灰渣的含铁量达到48%及以上，如此坚硬的灰渣掉落后冷灰斗上部斜坡水冷壁砸伤非常严重。通过掺烧部分解决了神华煤结焦的问题，但稍不注意仍会出现风险。比如为了降低原煤价格，锅炉发热量大幅较低，额定负荷锅炉煤量达到300t/h以上，因炉膛容积一定煤量增加势必引起炉膛容积热负荷大幅升高，就会发生受热面结焦加剧故障，甚至会出现严重后果，必须引起高度重视。

今年以来由于掺烧煤质的变化，灰熔点降低，发生数次附着在锅炉水冷壁上的焦块脱落事件，焦块棚在钢带机上方的夹渣器上，给锅炉的安全运行带来极大隐患。

3 锅炉结焦应对措施

锅炉结焦机理是十分复杂的物理化学过程，它和燃煤煤质、锅炉结构设计及锅炉燃烧调整等因素有关。结合本锅炉实际情况，采取了如下应对措施：

3.1 一次风速测量

根据一次风速测量数据来看，A、B、F磨的一次风速比较均匀，偏差都在±5%以内。C4、D4、E4粉管的风速偏差大于±5%，通过调整C4、D4、E4 的可调缩孔后，风速偏差在±5%范围内。锅炉煤粉细度在设计范围内，6台磨出口一次风速均匀性在±5%以内，锅炉的严重结焦与煤粉细度以及一次风速偏差关系不大。

3.2 煤粉细度测量

在磨煤机出力50t/h，将A、B、C、D、E、F六台磨煤机的分离器转速分别设为600rpm到630rpm，对六台磨的煤粉细度进行测量，根据煤粉细度数据分析，六台磨的煤粉细度均在设计值范围，煤粉均匀性在1.01-1.27之间。

3.3 运行氧量标定

在600MW稳定负荷，对空预器入口的氧量分布进行测量，并对DCS的氧量测点进行校对。测量结果表明，A侧实测氧量比表盘运行氧量大 1.0，B侧实测氧量比表盘运行氧量大1.0。

3.4 炉膛吹灰试验

为了了解水冷壁具体区域的结焦情况，试验中通过投运单只吹灰来确定结焦区域、结焦形态以及结焦量。炉膛共布置了四层短吹，第一层吹灰器位于燃烧器区域以下，第二层吹灰器与CCOFA标高相同，第四层吹灰器位于SOFA标高，第三层吹灰器在CCOFA与SOFA标高之间。

第一层吹灰器投运时，没有发现大焦块或落渣量较密集的区域。

第二层吹灰器投运时，四面墙都不同程度存在大焦块或落渣量较密集的区域，且这些区域都位于炉内旋转火焰的上游区域。

第三层吹灰器投运时，左墙基本上没有较明显的落焦，其它三面墙存在大焦块或落渣量较密集的区域，且出现位置一致。

第四层吹灰器投运时，落渣量较密集的区域主要集中在前后两面墙。

通过单只投运吹灰器，可以确定锅炉结焦严重区域位于第二、三层吹灰器所在标高区域，且处于旋转火焰的上游。前、后、右墙出现严重结焦区域空间位置相近。二层吹灰器所处区域的形成结渣多以大块，容易堆积在挤渣器上，四层吹灰器所处区域的形成结渣面积较大，下落密集，由于炉渣较软，可以通过挤渣器。

3.5 壁面烟气温度、气氛测量数据

为了解前、后、左、右四面水冷壁的近壁面烟气温度、气氛状况，将四面墙的第二层吹灰器各拆除一只吹灰器（位于中间位置），利用吹灰器的开孔进行近壁面烟气温度、气氛测量，数据如表1所示。

表1 烟气温度及气氛数据

可以看出，前、后、右墙的近壁面烟气温度较高，这与吹灰试验结果相一致，这三面墙的结焦量大且焦块相对较大的观察结果相吻合，左墙的温度较低，左墙的结焦趋势弱，说明炉内火焰有一定程度偏斜。

3.6 变配风方式调整试验

3.6.1 变偏置风挡板试验

AⅡ、BⅡ、CⅡ、DⅡ、EⅡ二次风为偏置风，有较大的假想切圆，改变AⅡ、BⅡ、CⅡ、DⅡ、EⅡ挡板开度，可以调整炉内旋转气流的切圆大小，以下工况为不同的偏置风挡板开度对3号锅炉水冷壁结渣趋势试验工况。

工况1：AⅡ、BⅡ、CⅡ、DⅡ、EⅡ二次风偏置为零，落焦量正常。

工况2：AⅡ、BⅡ、CⅡ、DⅡ、EⅡ二次风偏置为+10，从干排渣运行监视温度测点判断，落焦量未有明显变化。

工况3：AⅡ、BⅡ、CⅡ、DⅡ、EⅡ二次风偏置为-10，从干排渣运行监视温度测点判断，落焦量未有明显变化。

3.6.2 变CCOFA风挡板试验

第二层吹灰器的标高与CCOFA的标高基本相同，本组试验的目的在于观察CCOFA风量变化对锅炉的结渣趋势的影响，共进行了3个工况的试验。试验发现，将CCOFA挡板关小后，二层吹灰器区域结焦量增加，焦块体积变大。

3.6.3 变FⅡ偏置风挡板试验

受上组工况的启发，将FⅡ手动打开至50%，观察FⅡ对二层吹灰器区域结焦的影响，试验发现将FⅡ挡板开至50%后，二层吹灰器区域结焦量减少，焦块体积变小。

图1 SOFA当前水平摆角设置数据

3.6.4 变SOFA水平摆角试验

锅炉SOFA水平摆角试验出始位置都为反切布置，试验发现SOFA水平摆角对三、四层吹灰器区域的结焦有较为明显的影响，从空间布置位置来看，三、四层吹灰器位于SOFA风的影响范围之内。

通过对SOFA水平摆角的调整试验，可以得到以下结论：

1）SOFA水平摆角对三、四层吹灰器区域的结焦有明显影响，当2至4个角SOFA水平摆角设置为正切时（即与主气流同向旋转时），三、四层吹灰器区域的结焦趋势减轻。

2）将SOFA设置为正切布置时，末级过热器左侧的壁温偏差呈增大趋势，运行中缺少消除残余旋转的手段。

3）试验中发现，将SOFA4、SOFA5设为反切、部分SOFA1、SOFA2按正切布置，可以同时兼顾控制壁温和防结焦的两重目的。

根据试验结果，SOFA水平摆角设置如图1所示。

4 结论

1）锅炉原始结焦部位主要位于二、三、四层吹灰器所在水冷壁区域，经过配风调整，二、三层吹灰器所在水冷壁区域的结焦得到明显缓解，大焦块基本不再出现，四层吹灰器所在水冷壁区域的结渣趋势亦有一定程度降低。

2）保持一定CCOFA、FⅡ开度，对于缓解二层吹灰器所在水冷壁区域的结焦是有益的。

3）合适的SOFA水平摆角对于控制三、四层吹灰器所在水冷壁区域的结焦趋势是有效的。

4）将SOFA4、SOFA5设为反切、部分SOFA1、SOFA2按正切布置，可以同时兼顾控制壁温和防结焦的两重目的。

【参考文献】

[1]程蛟.500MW锅炉机组燃烧调整试验研究[D].武汉大学，2004.

[2]陈刚华.煤粉锅炉运行中防止炉内结渣的措施[J].电站系统工程，2000（02）.