安全工程师知识点:锅炉结焦主要原因分析
影响锅炉结渣的因素主要有3个方面:煤灰成分与组成、炉膛环境温度和炉内空气动力场。煤灰成分与组成是产生结焦的根源,炉膛环境温度是影响结渣的首要外部因素,炉内空气动力场组织的好坏,则对锅炉结渣具有重要作用。经分析认为3#炉结焦、掉焦的主要原因有以下几个方面:
(1)中层燃烧器标高以上的两侧墙局部区域存在煤粉火焰刷墙的情况,造成局部区域高温,形成一定的结焦气氛(还原性气氛CO),导致锅炉局部区域结焦。该厂3#、4#炉为同型号锅炉,燃用同样的煤种,分析燃用煤的灰熔点均大于1500℃。3#炉的结焦情况很明显,而4#炉结焦情况较稍微,由此判定3#炉煤粉可能存在刷墙情况。检修中发现,3#炉大部分燃烧器一次风喷口内的均流锥严重磨损并脱落,导致一次风喷口处的煤粉分布很不均匀;另外由于部分燃烧器喷口烧损变形,使一次风喷口角度产生一定程度的偏斜,造成一次风煤粉火焰刷墙并结焦。
负荷的变化是导致3#炉掉较大焦块的直接原因。在机组高负荷下,由于炉膛温度较高,为刷墙的煤粉结焦创造了有利条件,结焦的面积和厚度都较大,当机组降到180MW左右的低负荷以后,随着炉膛温度的降低和锅炉运行参数的降低,积聚在水冷壁表面的灰渣由于温度下降导致其由高负荷下的熔融状态向固态化方向转变,并且对水冷壁的附着力也大大下降,从而在某种特定情况下发生掉焦。锅炉的大焦块掉在捞渣机后,瞬间产生大量的水蒸气,破坏捞渣机的水封,同时使炉底漏入大量冷风,造成燃烧器区域(尤其是下排燃烧器区域)煤粉火焰着火状况的严重恶化,使炉膛负压产生剧烈波动(超限)而引起锅炉灭火。
(2)炉内空气动力工况组织比较混乱
检查发现锅炉掉焦灭火频繁时,燃烧器的内、外二次风调风挡板开度位置比较混乱并且开度普遍偏大,大部分没有在冷态空气动力场推荐的开度值四周,造成双调风燃烧器的旋流强度偏小,其卷吸高温烟气的能力减弱,燃烧器的自稳燃性能下降,从而导致一次风煤粉火焰燃烧推迟,增大了煤粉刷墙结焦的可能性,同时锅炉抗外界扰动(如掉焦)的能力也大幅度下降。而将燃烧器内、外二次风调风挡板开度恢复到推荐值四周时,锅炉掉焦灭火现象则明显减少。
(3)炉膛下部漏风大,使下排燃烧器的燃烧稳定性下降,着火推迟,造成炉膛火焰中心升高,而下排燃烧器延迟着火的煤粉在中、上排燃烧器区域充分燃烧,使该部位炉膛温度较高,促使中、上排燃烧器着火提前,该区域的炉膛温度进一步提高,从而增大了在中、上排燃烧器区域间的结焦几率。3#、4#炉燃烧器区域炉膛温度的对比测试结果也证实了3#炉确实存在局部高温区,从测量结果来看,3#炉下排燃烧器及冷灰斗区域的平均温度比4#炉低20℃;中排燃烧器区域的平均温度比4#炉高20℃;上排燃烧器区域的平均温度比4#炉高40℃。另外炉膛下部漏风较大,也使3#炉抗外界干扰的能力减弱,在检查炉底水封时发现,水封槽内积满了灰,只有很少量的水,因此水封效果大打折扣,必然存在较大的炉底漏风。
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