一种防止锅炉结焦、掉焦新方法的研究应用

饶红建

(华电新乡发电有限公司，河南 新乡 453635)

一种防止锅炉结焦、掉焦新方法的研究应用

饶红建

(华电新乡发电有限公司，河南 新乡 453635)

华电新乡发电有限公司采用2台超临界压力变压直流锅炉，运行过程中存在结焦、掉焦较为严重的问题。为防止锅炉结焦、掉焦，针对几种突出问题进行了研究，提出了在锅炉两侧墙增加防焦风和分割风的新方法，应用后效果较好。

锅炉结焦；防焦风；分割风；新方法；研究应用

1 设备概况

华电新乡发电有限公司(以下简称新乡发电公司)2台DG2102/25.4-II1型超临界压力变压运行直流锅炉，为东方锅炉集团股份有限公司生产的单炉膛、一次中间再热、尾部双烟道采用挡板调节再热汽温、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构、Π型布置燃煤锅炉。燃烧设备前后墙布置，采用对冲燃烧、旋流式燃烧器系统。锅炉设计的炉膛截面热负荷及燃烧器区域面积热负荷偏高，属于易结焦性锅炉。

2 结焦情况简述

新乡发电公司2台机组自投运以来，锅炉频繁结焦、掉焦的问题较为突出，是锅炉安全、稳定运行的较大隐患。锅炉结焦区域主要位于锅炉两侧墙中层燃烧器至燃尽风标高区域、侧墙与前后墙的夹角处、B/C层燃烧器周围区域。之前虽然采取了很多防范结焦的措施，如加强掺配掺烧、扰动除焦、停磨吹扫等，但未能有效解决两侧墙水冷壁、两侧墙与前后墙夹角处水冷壁、B/C层燃烧器周围区域大焦块集中掉落的问题，使锅炉安全、稳定运行仍存在较大隐患。

3 原因分析及对策

新乡发电公司针对锅炉两侧墙水冷壁、两侧墙与前后墙夹角处水冷壁、B/C层燃烧器周围区域大焦块集中掉落而影响锅炉安全、稳定运行的问题，分别进行原因分析，并采取了相应的改进措施，主要改进情况如下。

3.1B/C层燃烧器区域焦块集中掉落

3.1.1 原因分析

锅炉专业人员对历次机组检修时检查的燃烧器烧损和燃烧器喷口周围结焦的照片进行认真对比分析，最终得出B/C层燃烧器周围区域结焦的主要原因如下。

(1)原燃烧器外二次风喷口角度为30°，喷口扩展角度设计偏大，容易造成煤粉气流飞边贴壁。同时，因燃烧器外二次风喷口扩展角偏大，二次风与一次风混合较早，煤粉燃烧较早，燃烧器区域燃烧强度高，容易造成喷口结焦[1]。

(2)燃烧器外二次风导流筒与水冷壁圈管之间有较大的缝隙，该缝隙处一直有旋流二次风通过，该旋流二次风会卷吸周围的烟气，使烟气中熔融状态的灰粒黏结在燃烧器周围的水冷壁上，造成燃烧器周围水冷壁结焦。

3.1.2 解决方案

(1)将B/C层外二次风喷嘴的扩展角由30°减小到25°，改善燃烧器附近流动情况，减轻气流扩散造成的高温烟气飞边贴壁的情况。同时，因角度变小，推迟了二次风与一次风之间的接触混合，使得着火延迟，减少燃烧器区域的燃烧强度，进而减轻燃烧器喷口处的结焦状况[2]。另外，在设计时，外二次风喷嘴留有膨胀缝和加强筋，以吸收和制约热变形，减轻由于喷口变形而造成的气流紊乱、结焦。

(2)将B/C层燃烧器外二次风环形钢板取消，将外二次风斜钢板与水冷壁圈管之间的缝隙用耐火材料进行封堵。同时，为减轻结焦情况，在圆周方向上，耐火浇注料留有6个均布的60 mm宽的缝隙，将结焦分割成小块。如此可避免原二次风导流筒与水冷壁圈管缝隙中的旋流二次风卷吸周围烟气而造成此处结焦[3-4]。改进后的外二次风喷口和浇注料布置如图1、图2所示。

3.2炉膛侧墙与前后墙夹角处焦块集中掉落

3.2.1 原因分析

结合新乡发电公司目前锅炉的炉型结构和每次机组检修时检查情况来看，锅炉炉膛四角处存在烟气涡流区，会造成锅炉四角处出现局部结焦情况。这部分结焦会同时黏附在两侧墙和前、后墙夹角区域水冷壁壁面上，主要位置在上层燃烧器至燃尽风标高前后墙和侧墙夹角区域。因在此区域无任何相应的除焦措施，此区域结焦后，焦块不容易脱落，直到焦块累积得较大，焦块自重无法承受时，方可自行掉落，大焦块的集中掉落对于锅炉炉膛负压和燃烧器火检影响较大，严重时会引起锅炉灭火。

图1 外二次风喷口及浇注料

图2 浇筑料布置

3.2.2 解决方案

在锅炉上层燃烧器至燃尽风标高区域炉膛角部送入防焦风，减少涡流区域中灰粒子与水冷壁接触的机会，也可以防止出现两侧墙和前、后墙两面水冷壁相接触的焦块。由于前后墙有大风箱，且风箱边缘距离水冷壁角部有一段距离，在前后墙施工难度较大，因此，最终确定在两侧墙靠近角部的水冷壁鳍片上开孔，以减轻锅炉结焦，防止前后墙结焦与侧墙结焦接触而形成大块结焦。锅炉两侧墙水冷壁角部开孔示意图如图3所示。

图3 侧墙角部水冷壁鳍片开孔

3.3两侧墙水冷壁焦块集中掉落

3.3.1 原因分析

新乡发电公司锅炉上层燃烧器至燃尽风燃烧器标高两侧墙区域水冷壁壁面容易结焦的原因。

(1)锅炉本身设计的截面热负荷偏高，在机组负荷较高时，燃烧器区域温度过高，超过燃煤灰熔点时，容易造成锅炉结焦[5]。

(2)布置在前后墙水冷壁上的燃尽风对上升烟气流有阻挡作用，迫使部分烟气向侧墙方向流动，在燃烧器与燃尽风之间的侧墙水冷壁上形成较严重的结焦。

(3)在两侧墙燃烧器标高区域，未设置相应的炉膛吹灰器，无法借助外部吹灰手段进行炉膛吹灰工作。

3.3.2 解决方案

(1)用分割风把锅炉两侧墙容易结焦区域(上层燃烧器至燃尽风标高)分割成数小块，以控制在此区域产生结焦的焦块体积，防止在炉膛内部温度场发生变化时，大焦块集中掉落而引起炉膛负压大幅度波动、火检闪烁，甚至造成锅炉灭火的事件发生。可利用现有的锅炉两侧墙贴壁风箱内部的贴壁风作为分割风风源，在上层燃烧器和燃尽风喷口之间(标高30.9～36.2 m)，距离前后墙各4 m的两侧墙水冷壁区域的管间鳍片上开100 mm×6 mm(长×宽)的孔，每侧墙960个开孔，共计开孔1 920个，使其形成约600 mm×1 000 mm(长×宽)的平行四边形分割风，将锅炉水冷壁壁面结焦分割成可控的若干小块，防止结焦连成大块，减轻结焦脱落对于锅炉安全运行的影响。

(2)考虑在锅炉两侧墙上层燃烧器至燃尽风区域增加炉膛短吹灰器。根据现场排查的情况，在锅炉两侧墙燃尽风标高区域各存在2个观火孔，可利用现有的观火孔作为炉膛短吹灰器穿入孔，减小了水冷壁割管的工作量及安全隐患。最终决定在锅炉两侧墙燃尽风观孔处增加4只炉膛短吹灰器(左右墙各2只)，吹灰汽源引自原炉膛短吹蒸汽管道，疏水还回至原炉膛蒸汽吹灰器疏水管道。为防止此区域吹灰器长期投入对于有高温腐蚀倾向区域的水冷壁管造成吹损，在机组负荷过高或者锅炉有结焦倾向时才投入此吹灰器，其余情况下此吹灰器不投入运行，由此解决了无法借助外部吹灰手段的问题。锅炉两侧墙新加的防焦分割风示意图如图4所示。

图4 锅炉两侧墙增加分割风示意(局部)

4 结束语

2015年7—10月，研究制定了切实可行的改进措施，首次提出了在炉膛内部送入防焦风和分割风的新思路，即在锅炉水冷壁鳍片上切割出分割缝，送入热二次风，以减少涡流区域中灰粒子与水冷壁接触的机会，同时分割水冷壁壁面上的焦块，防止大焦块的生成。该成果的实施，解决了锅炉两侧墙水冷壁区域、炉膛前后墙与侧墙夹角处、B/C层燃烧器区域大焦块集中掉落的问题，减少了锅炉炉膛内部大焦块集中掉落而引起的炉膛负压大幅度波动、火检闪烁，甚至锅炉灭火的隐患，锅炉运行的安全性、稳定性大幅度提高。

[1]荣銮恩,袁镇福,刘志敏,等.电站锅炉原理[M].北京:中国电力出版社,1997.

[2]章德龙.锅炉设备及其系统[M].北京:中国电力出版社,2006.

[3]徐通模,金安定,温龙.锅炉燃烧设备[M].西安:西安交通大学出版社,1990.

[4]张永涛.锅炉设备及其系统[M].北京:中国电力出版社,1998.

[5]李恩辰,徐合曼.锅炉设备及运行[M].北京:水利电力出版社,1991.

(本文责编：白银雷)

2016-07-03；

:2017-06-05

TK 229

：B

：1674-1951(2017)06-0041-03

饶红建(1984—)，男，河北唐山人，助理工程师，从事火力发电厂锅炉技术管理方面的工作(E-mail:raohongjian2008@163.com)。