一台410t／h燃煤锅炉水冷壁结渣原因探讨及解决对策.doc

一台410th燃煤锅炉水冷壁结渣原因探讨及解决对策一台410t/h燃爆锔炉水譬谴原围探讨殷舒笨文军,王春昌,周虹光,朱晓昕,马筠,徐党旗,唐建成,李宝义,蔡昕,陈志良(1.国电热:r-ME院,陕西西安7.1.0032;2.北京国华电力有限责任公司,北京100025)摘要北京国华电力有限责任公司热电分公司1号锅炉运行中结渣严重,对此从燃料特性,锅炉结构,炉内空气动力结构,运行状况等方面进行了分析,探讨了其结渣的原因,并提出了相应的解决措施.关键词结渣;壁面气氛;结渣指标;炉膛热负荷;空气动力场中图分类号3TK227.1文献标识码B文章编号310023364(2003)010034031设备概况北京国华电力有限责任公司热电分公司1号机组锅炉是哈尔滨锅炉厂生产的HG一410/9.8一YWl5型单汽包自然循环锅炉,采用膜式水冷壁,型布置,固态排渣和平衡通风,锅炉主要设计参数见表1.原设计煤种为大同混煤,采用中间贮仓式钢球磨煤机制粉系统,温风送粉,四角切圆燃烧,均等配风.一,二次风同向旋转,假想切圆半径均为600mm.一次风喷嘴分为3层,制粉乏气作为三次风从燃烧器上部送入炉膛,喷射角下倾7.为降低锅炉NO排放量,在上二次风上部布置有OFA.下一次风采用左右浓淡可调式燃烧器,并在出口处布置有1个80mm高的水平钝体.中,上一次风利用送粉管道的自然弯头形成上下浓淡燃烧.所有一次风喷口周围都布置有偏置周界风以提高一次风刚性,保护喷口.机组于1999年11月投入试运行.2000年4月,因燃煤结构调整,电厂改烧神华煤.为了适应燃烧神华煤的需要,对燃烧器进行了改造,改造后的燃烧器设计参数见表2.改造后锅炉水冷壁和燃烧器喷口仍有不同程度的结渣,有些渣还收稿日期:20020429西压巫呈熔融状态,并发生过多次因渣块掉下而导致炉膛灭火,甚至砸坏冷灰斗现象.为了解决结渣问题,目前采用的主要方法是在神华煤中掺烧一定比例的准格尔煤.准格尔煤的灰熔点高,掺进神华煤后在一定程度上缓解了结渣,但在目前的掺烧比例下(7份神华煤加3份准格尔煤),锅炉仍存在结渣现象.表1锅炉主要设计参数项目数值表2改造后燃烧器设计参数项目风率/%风速/m?s风温/2结渣原因分析锅炉结渣是一个非常复杂的过程,涉及因素很多,但总的可以分为2类:(1)燃用煤种特性和锅炉设计参数;(2)锅炉运行工况.根据煤灰成分特性和炉膛热负荷对锅炉潜在结渣倾向进行预测,可以得出这样的结论:尽管混煤本身具有高结渣倾向,是一个较易结渣的煤,但在1号炉的结构条件下(炉膛尺寸比较大),只要精心组织燃烧,保证炉内良好的空气动力场,控制运行参数,是可以将结渣程度控制在不影响锅炉运行范围内的.2.1炉膛内烟气旋转动量过大在观察1号炉的结渣过程中发现:(1)燃烧器区域结渣相对较轻,而燃烧器以上的水冷壁区域结渣严重;(2)燃烧器喷口向火侧的水冷壁结渣相对较严重,而背火侧相对较轻;(3)降低一次风压后锅炉结渣情况可得到缓解.根据这些现象和规律,认为炉膛内烟气旋转动量过大可能是造成锅炉结渣的一个重要因素.1号炉实际运行风速核算见表3(单磨煤机运行工况).表31号炉实际风速核算从表3可见,单磨煤机运行时,二次风速达到了72m/s,双磨煤机运行时为62m/s,远远超过了设计值48m/s.因锅炉在大多数情况下是单磨煤机运行,这么高的二次风速,必然会导致烟气旋转动量过大,造成炉膛内旋转火球直径膨胀,火焰直接冲刷水冷壁,使水冷壁壁面气氛恶化,靠近水冷壁的烟气温度升高.这些均使水冷壁结渣趋势加重.2.2四角二次风速不平衡在冷态试验中发现,c,D角的二次风速比A,B角平均高出2.6m/s,而c角又比D角高.即乙侧的风速比甲侧大,这会导致炉内火焰中心偏向左墙和前墙,造成这两面墙的水冷壁相对结渣更严重.停炉检查和冷态空气动力场试验均证实了这一氘2.3燃烧器区域缺氧从表2可见,在双磨煤机运行时,三次风加oFA的风量占总风量的36.7,单磨煤机运行时也有24.35,这使得燃烧器下部区域的空气过剩系数分别只有0.76和0.91.燃烧器的这种配风方式虽然可以降低No的排放量,但因为燃烧器区域缺氧,使得煤灰颗粒处于还原性气氛中,不仅熔点降低,容易熔化,而且熔化后还不容易凝固,故而会加重结渣.2.4给粉机下粉不均匀1号炉的给粉机下粉很不均匀,B1,B3,C1,C3,D2给粉机经常性不下粉,尤以c3为甚.一次风粉时有时无,导致负荷波动很大,可达(320440)t/h.更为不利的是,当某只给粉机不下粉时,同层的其它给粉机转速就会自动提高以保证负荷,这就造成同层给粉量不均匀,导致火焰中心偏移,从而加重结渣.3缓解和解决结渣的对策(1)降低二次风速为了有效降低二次风速,需要将现有的燃烧器二次风喷口尺寸加大,使二次风速接近设计值.(2)调平四角二次风量校正DCS对二次风箱大挡板的调节控制,保证四角二次风箱大挡板开度一致;建议在四角二次风道上安装风速测量装置,监控各角二次风量,确保四角二次风量平衡.(3)提高锅炉送风量1号炉的送风机挡板即使开到最大,锅炉在满负荷运行时炉膛出口过剩空气系I垫垄皇:!I数也只有1.2,风量略显不足.建议测量1号炉送风管道的沿程阻力,保证管道畅通.(4)改善燃烧器区域缺氧状态需要对燃烧器的配风情况进行调整,合理搭配各次风的风量.(5)改善给粉机下粉均匀性可以采取的措施包括:改造粉仓,使粉仓内粉量分布均匀;提高磨煤机出口温度,降低煤粉的水分.但单纯通过增加热风量来提高磨煤机出口温度会给制粉系统的安全性带来隐患,还必须采取一些其它辅助措施.(6)确定合理的煤粉细度建议对1号炉的制粉系统进行调整,尽可能降低煤粉细度,同时保证磨煤机的出力.(7)其它措施采用火焰喷涂法在结渣严重的水冷壁管表面喷涂一层奥氏体合金,因奥氏体钢与灰渣的热膨胀系数不同,而且化学上不具亲和力,即使是强粘结性灰渣,也很难与奥氏体钢表面粘得很牢;另外在结渣很严重时,可采取降低给水温度的办法来缓解结渣.4结论(1)1号炉燃用的神华煤与准格尔煤的混煤具有高结渣倾向,但在1号炉的结构条件下(炉膛尺寸比较大),只要精心组织燃烧,保证炉内良好的空气动力场,控制运行参数,便可将结渣程度控制在不影响锅炉正常运行的范围内.(2)空气动力结构不合理(包括二次风速过高和四角二次风速不平衡)是造成1号炉结渣的一个重要因素,其次燃烧器区域缺氧和给粉机下粉不均匀也对锅炉结渣有影响.参考文献.11岑可法,樊建人,池作和,等.锅炉和热交换器的积灰,结渣,磨损和腐蚀的防止原理与计算M.科学出版社,1994.(上接第33页)4结论与建议(1)CSM1对单一煤种的结渣预测与实际结渣状况有较好的一致性,但对电厂混煤的判断结果往往与实际结渣状况有一定的差距.其原因是在模糊判断模型中采用的隶属度函数不同.因为在单一煤种中某一结渣指标的变化对结渣的影响基本按线性变化,如煤灰中Fez0.含量增大其结渣特性基本按线性成正比增大.但对于混煤,认为不是按线性变化,故采用非线性变化更贴近实际.因此在混煤的结渣模糊判断中其隶属度函数y(z)采用正态变化.(2)CBM2对混煤的结渣预测与实际结渣状况有很好的一致性,而对单一煤种的结渣判断虽然评判结果与实际情况基本一致,但评判结果相差不明显.这是CBM2模型的隶属度函数采用正态分布,其函数变化较慢所致.(3)建议现场购煤时在考虑煤的各种因素的同时,利用模型CSM1预测其结渣情况,购买适合本厂的低质价廉的不结渣煤种,在电厂燃用混煤时可参考混煤结渣判断模型CBM2进行配煤.?(4)以上煤结渣趋势的判断模型作者采用Sysbase数据库将煤的一些数据输入数据库,这些数据是电厂MIS系统中的一部分,采用DELPHI5编程工具进行软件开发,在设计和开发中采用了面向对象的程序设计和基于事件驱动的应用设计编程方法编制软件,所编制的应用软件界面友好,易于现场使用.参考文献1岑可法,等.炉和换热器的积灰,结渣磨损和腐蚀的防止原理与计算M.科学技术出版社.2冯宝安.锅炉煤质特性和混煤燃烧的应用研究D.东南大学硕士学位论文,1997.3包德梅.锅炉受热面的状态监测与故障诊断