440t/h燃煤锅炉炉膛结焦问题分析与处理

吴成珊　樊欣　徐应辉

摘 要：2014年5月，华电十里泉电厂大修后出现了比较严重的炉膛结焦以及再热器管壁超温等问题。为了锅炉机组的安全运行，工程技术人员经过对锅炉结焦的原因进行深入分析并进行了燃烧器优化改造，一举解决了炉膛结焦等问题。该文章通过对这次燃烧器优化改造的前后过程进行了论述，希望对其他工程技术人员带来经验和启发。

关键词：炉膛结焦；管壁超温；燃烧器改造

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.06.074

1 前言

炉膛结渣是锅炉运行中比较常见的问题，情况较严重的炉膛结焦对锅炉运行的安全性和经济性会产生不良的影响。炉膛结焦会导致炉膛出口烟温、过热蒸汽温度及排烟温度升高，严重时会引起过热器及再热器管壁过热、超温，损害受热面的安全；同时，由于炉膛内结焦分布的不均匀，会导致炉膛出口烟温偏差增加，过热蒸汽的热偏差增大等问题；炉膛上部结焦焦块的掉落，还会影响燃烧的稳定性，严重时甚至可能造成水冷壁砸穿、炉膛灭火等安全事故。

十里泉电厂440t/h锅炉在2014年4月至5月的锅炉检修后出现了明显的炉膛结焦现象，该现象对锅炉的安全经济运行带来了十分不利的影响。

2 十里泉电厂炉膛结焦的主要现象和特点

锅炉炉膛发生结焦现象后，运行人员通过运行调整尝试缓解炉膛结焦。但并没有明显的好转，在这个调整的过程中，经过炉膛各层看火孔的观察总结，十里泉发电厂炉膛结焦的主要特点如下：

a、燃烧器区域的结焦位置：下部（甲、乙煤粉燃烧器附近）明显较上部燃烧器附近更严重，且下部燃烧器温度高于上部，结焦性状是软化焦，内部呈半融熔态；

b、燃烧器喷嘴背火侧结焦明显比向火侧更严重；

c、在炉膛#2、#3号角的下部煤粉喷嘴（甲、乙煤粉燃烧器附近）射流有较明显着火提前现象，并有火焰卷吸回流扩散冲刷水冷壁状况，#2、#3号角燃烧器附近明显温度较高，焦多且呈软化状态；

d、燃烧器下部水冷壁有明显结焦状况，且背火侧明显多于向火侧，主燃烧器上部至燃尽风喷嘴之间的还原区后墙水冷壁也有成片的结焦现象，前墙结焦情况相对轻微，还原区结焦无软化现象，呈较疏松的性状；

e、上层燃烧器（丙丁层燃烧器）附近也有结焦现象，但温度明显低于下层燃烧器，且结焦性状主要为疏松的灰质，使用打焦棍轻碰即松散掉落。

3 结焦原因分析

炉膛结焦的过程和原因与锅炉燃用的煤质情况、燃烧设备本身的特点及安装情况、运行方式等多种复杂因素有关，单就十里泉电厂的情况来看，炉膛結焦的主要因素从以下几点进行分析：

a、煤质：检修前后的煤质并无明显改变，炉膛结焦与煤质有一定的关系。但主要原因并不是由于煤质变化引起的；

b、一次风速偏低：从结焦现象上看底层燃烧器附近结焦较严重，经过分析底层燃烧器喷口面积偏大从而导致燃烧器出口一次风风速偏低、着火提前，是引起底部燃烧器附近结焦严重的重要原因；

c、局部热负荷高：燃烧器稳燃及强化着火措施导致的着火提前，燃烧器附近的局部热负荷高，是引起燃烧器附近结焦的重要原因；

d、燃烧实际切圆偏大：水平浓淡分离的煤粉燃烧器的浓侧反切角度选择偏大，引起燃烧实际切圆偏大，未燃尽煤粉容易贴壁，也是引起炉膛结焦的重要原因；

e、燃烧过程中空气量不足：低氧量运行使煤粉不易完全燃烧，产生大量一氧化碳，较高含量的CO会使灰熔点降低，这也是造成炉膛结焦的原因之一；

f、火焰偏斜：2、3号角结焦情况更严重，这是由于燃料和空气分布不均导致的火焰偏斜引起的，火焰偏斜使火焰中心移向某一侧水冷壁或某个角部，从而引起局部的温度上升，加剧局部结焦现象。

4 解决炉膛结焦问题的优化改造措施

为了改善炉膛结焦情况，保证锅炉的安全运行。经分析研究后，制定如下优化改造措施，以解决炉膛结焦问题。

a、底层燃烧器：为保证燃烧器喷口风速达到28m/s，将喷口面积重新校核改造，同时改进该层周界风，使其不影响一次风射流；

b、燃烧器喷口改造：切除稳燃齿结构，并校核喷口面积，保证一次风速；浓侧一次风反切角度由12°减小为5°；

c、燃烧器切圆改造：燃烧器安装切圆改为#1，#3角600mm，#2，#4角400mm；

d、二次风均匀间距布置，并将贴壁二次风切除；

e、改造为墙式切圆的燃尽风喷嘴，优化低氮燃烧系统；

f、运行时避免火焰偏斜现象，运行人员应及时调整。

5 优化改造后的效果

十里泉发电厂440t/h锅炉经过优化改造后，已经彻底解决了炉膛结焦的情况。同时也解决了由于炉膛结焦引起的再热器超温等其他问题。目前锅炉运行情况良好，没有再出现炉膛结焦现象，优化改造后的低氮燃烧器及墙式切圆燃尽风风系统也运转良好，锅炉炉膛出口的NOX排放达标，保障了锅炉机组的安全经济运行。

6 结语

十里泉发电厂的炉膛结焦问题随着燃烧器优化改造的实施而得到了很好的解决，但仍有一些电厂的炉膛结焦问题长期困扰这电厂的技术人员。随着我国科技的飞速发展，锅炉燃烧技术方面的研究也越来越透彻，对炉膛结焦的机理也更加的清楚，这非常有利于锅炉燃烧技术的发展，对以后的技术改进也多了很多手段，但锅炉燃烧的控制是一个系统性的复杂过程，今后仍需要更加细致的钻研。

参考文献 ：

[1]周强泰.锅炉原理（第二版）[M].北京：中国电力出版社，2009.

[2]朱全利.锅炉设备系统及运行[M].北京：中国电力出版社，2010.

[3]李学忠，孙伟鹏.锅炉运行[M].北京：中国电力出版社，2014.