电厂锅炉结焦原因与预防性措施分析.pdf

总第2 1 5 期2023年第1 0 期化机与设备摘要：电厂锅炉结焦后，会造成设备损坏，严重时甚至造成人身伤害事故，影响锅炉的安全经济运行。从锅炉炉膛温度、煤粉特性、灰分熔点和燃烧调整四个角度分析了锅炉结焦的原因，研究了锅炉结焦的预防性措施，从源头上解决了锅炉结焦。关键词：电厂锅炉结焦；原因；危害；措施中图分类号：M621.20引言近年来，我国科技发展不断加快，各行业都取得了显著进步，特别是电力行业，取得了飞速发展。燃煤电厂每年需要使用大量煤炭资源作为燃料，电厂锅炉在日常运行中受不同煤质影响，如果不能完全燃烧或燃烧不良，会导致大量结焦。因此，相关技术人员需要根据不同煤质对锅炉燃烧进行相应调整，提高其燃烧率，但是相关预防性措施，只是对锅炉结焦问题起到了一定的缓解作用，并不能从根本上避免这一问题。因此，需要从煤质变化、锅炉结构及温度分布上进行全方位分析，从源头上解决锅炉结焦。1锅炉结焦的因素1.1锅炉炉膛温度及其结构如图1 所示，锅炉容积设计过小或锅炉超负荷运行容易导致炉内热负荷过大，不仅增加风机损耗，还会导致炉内空气量不足。当机组负荷发生变动时，运行人员不能根据实际情况进行调整，锅炉燃烧空气分配方式得不到优化，特别是当煤粉颗粒燃烧不良、炉膛出口部分煤粉颗粒燃烧不完全、烟气温度高、炉膛出口结焦严重、煤质变差时，容易在管道表面形成焦炭。通常锅炉炉内温度越高，结焦机会越大。因此，锅炉必须选择尺寸和截面积有较大裕量的锅炉，这样可以有效地增加锅炉吸热能力，使烟气温度保持在合理范围，使各个受热面不易结焦。对于锅炉型式的选择，为防止锅炉结焦，应选择较低的锅炉容积热负荷。这是因为，如果锅炉在高负荷下连续运转，炉内的容积热负荷增加,由于锅炉炉膛温度急速上升,难以冷却灰粒，当熔融灰沉积物附着受热面时，将产生大面积结焦。500易结渣烟煤250F不易结渣烟煤00图1 锅炉炉膛大小与机组功率的关系收稿日期：2 0 2 2-1 2-1 2作者简介：王兆方，男，1 9 8 1 年出生，毕业于中北大学，本科，工程师，研究方向为运行、燃煤。山西化工Shanxi Chemical Industry电厂锅炉结焦原因与预防性措施分析王兆方（国能怀安热电有限公司，河北张家口7 6 1 5 0）文献标识码：A1.2煤粉特性粗粉煤需要燃烧时间较长，不利于燃尽，当处于较高温度时，极其容易引起结焦。煤粉燃烧不完全时，随烟气移动，飞到锅炉水冷壁上冷却固化，最终形成松散的灰层。灰层凝结附着在锅炉受热面、炉壁及灰分颗粒表面，最终造成锅炉结焦。但是，如果微粉煤过细，有利于快速燃尽，但有可能会提前起火，容易烧损燃烧器。因此，应当每月对煤粉进行测试和调整，定期取样分析灰分和炉渣（碳含量3%），定期测定锅炉炉内温度，分析炉内热负荷分布，及时调整燃烧。粉煤过细会提前点火，燃烧器区域热负荷迅速增加，容易导致结焦。适当调整粉煤细度会降低结焦条件；同时，煤粉不能过粗，这样燃烧中心会向上移动，靠近炉膛出口，受热面会被烟气直接冲刷，炉膛出口各受热面容易结焦。相反,若粉煤过细而燃烧中心向前方移动，则在燃烧器口附近容易结焦。因此，必须选择适当细度的煤粉。1.3灰分熔点如表1 所示，燃煤灰熔点一般约为1 2 5 0 1 5 0 0，部分煤灰熔点低于1 1 0 0。燃烧低灰熔点煤时，容易形成焦炭块。锅炉结焦根本原因是熔融或软化状态的灰分沉积在加热表面上，灰熔点低的煤种容易黏附结焦。如果减少灰分沉积、提高灰熔点，就可以有效解决锅炉结焦问题。因此，应当增加灰中熔点高的物质，减少熔点低的物质。例如,增加煤中FeS2、C O 2、H 的含量，可以降低灰分的熔点。在其他条件相同的情况下,灰熔点随煤中灰分含量而变化,这是因为在加热中灰分成分彼此接触的频度越高，产生结合、分解的机会就越多,熔点降低的可能性就越高。因此，燃煤灰分越低,结焦的可能性越小。炉膛横截面积/m1.4燃烧程度300500机组功率/kWTotal 215No.10,2023D0I:10.16525/14-1109/tq.2023.10.042文章编号：1 0 0 4-7 0 5 0(2 0 2 3)1 0-0 0 9 6-0 3700如果机组负荷长时间高负荷运行，锅炉炉内温度长时间处于高温运行，当炉内温度超过煤灰黏结温度时,形成高温焦炭。如果空气分布不适当，煤没有完全2023年第1 0 期王兆方：电厂锅炉结焦原因与预防性措施分析.97凝汽器表1 灰中各成分的熔点成分熔点温度/氧化硅1625三氧化二铝2.050氧化钙2.570氧化镁2.800四氧化三铁1580氧化亚铁1 421碱类8001000硅酸盐1 0001 100燃烧，就会产生大量的一氧化碳、氢气和其他气体，这会将灰中高熔点的氧化铁还原成低熔点的氧化铁，从而降低灰熔点(3 0 0 3 5 0）。当锅炉中氧含量相对较低时，锅炉中逐渐形成相对较强的还原环境，灰熔点降低，最终引起锅炉结焦。当空气预热设备和送风机影响锅炉中的氧含量时，会产生更多的还原气体，蓄积在炉膛出口，引起煤灰结焦。燃烧调整不合理，一次风压力过低，风速过低，粉煤过细，点火过早，二次风速过大，风量分布不均匀，锅炉运行中空气分布不合理或风量不足、氧含量低时，锅炉都会产生结焦.2锅炉结焦的预防性措施2.1做好燃煤管理燃煤管理是发电厂购买优质煤的前提，也是合理燃煤的基础。因此，为了防止锅炉热电不达标，需要强调燃煤管理。1）煤炭采购。煤质不合格是锅炉结焦的根本原因。因此,发电厂在购买燃料时，必须严格控制煤炭质量，如选煤、灰熔点、水分和其他主要特性等。煤的成分比较稳定，灰和石的含量很少，严格控制进煤质量，防止不符合电厂锅炉燃烧要求的劣质煤进人，保持锅炉高效运行，同时需要根据锅炉设计煤种，严格控制煤炭采购。当选择燃煤时，应尽量选择稳定且灰分含量低的煤。由此,避免了粗煤对锅炉的结焦。2)接收煤的管理。购买煤炭后，电厂需要妥善管理。采煤场所和煤炭种类要以工作为基础，煤炭要按照良否标准原则分别堆放。在煤炭进人电厂之前，管理人员必须接受严格的检查和测试，拒绝接受不符合电厂锅炉燃烧要求的煤炭。3)合理的混合和燃烧。优质煤和标准煤很少，只考虑锅炉燃烧过程中煤质、资源的浪费，影响电站的经济效益。因此，各方应根据锅炉需要，根据煤质特性,进行合理混合和燃烧。但很多工人不了解煤炭的特性,不能合理分配,因此发电厂需要设立培训部门，工人需要解释煤粉的特性以科学分配各种煤炭 2 。2.2做好燃烧工作锅炉出口烟气温度的升高会增加锅炉排烟损失和引风机功耗，严重时甚至迫使机组降负荷,甚至导致锅炉被迫停运。同时，结焦产生的大量炉渣不易输送，严重时燃烧器附近煤粉起火。结焦燃烧时，导致过热蒸汽温度过高，蒸汽管道和水管也会破裂，不能进行工质传输，缩短了锅炉设备的使用寿命 3 。如图1所示，首先，在锅炉维护和启动过程中，检查锅炉内部的空气动力装置，以确保锅炉内的所有风量位置平衡、无偏转角，各燃料喷射设备出口处的风速也应满足要求。该位置使锅炉内部形成较为完整的动态空气动力场，确保锅炉稳定安全运行。其次，科学地调整热运转燃烧，要科学观察和优化锅炉燃烧状况，合理供风和引风比,确保炉内负压和火焰中心高度正常。同时,要确保一次空气速度与二次空气速度之比的合理性，防止火焰接触炉壁，确保火焰良好的燃烧状态。在选择煤粉时，必须考虑煤粉能否稳定燃烧、加热锅炉口后的受热面是否结焦等各种因素。对于混合和燃烧不同的煤粉，需要合理确定煤粉均匀性。煤质变动时，作业人员如果不能根据实际情况进行调整，锅炉燃烧空气分配方式不能达到最佳状态，特别是煤粉颗粒燃烧不良，部分大颗粒煤粉未在炉膛出口燃烧，炉膛出口烟气温度偏高，结焦严重。由于锅炉断面大、热负荷小，煤质恶化，煤粉燃烧性能适应性不强。同时，需要增加锅炉的运行氧含量，如果工作氧含量仍然低，则根据需要适当降低负载，减少风路阻力，增加风机输出功率。实践发现，提高锅炉运行的热效率，可以减少相同负荷下的燃料量和炉内的热负荷。在这种情况下，燃料在锅炉中残留的时间变长，燃料完全燃烧。这会减少锅炉的结焦。此外，操作者需要在更高的温度下运行给水，以减少进入锅炉的燃料的量。过热蒸汽汽包原水炉水锅炉2.3定期检查锅炉状态锅炉结焦带来的危害是一个过程,所以一旦发现锅炉有相关痕迹，就需要进行处理。1)锅炉停机后，应安排人员检查炉内结焦情况，安排维护和处理，修复发现的未密封部位。2)确保锅炉在正常模式下工作。在锅炉运行中，如果锅炉长期处于超负荷运行状态，则炉内和炉管的温度上升，导致受热面结焦。因此，必须确保锅炉在正常条件下工作。汽轮机发电机处理补给水二除氧器图1 锅炉水循环系统冷却水凝结水山西化工3)作业人员应根据燃料的具体情况及时调整煤致结焦，出现过重负荷。因此，发电厂需要对燃煤进行粉的细度。粗粉煤造成点火延迟，当火焰被拉长时，炉测试,解决锅炉结焦问题，从电厂的各个方向着手，准口的灰粒仍处于高温状态，容易引起炉口的结焦。但确记录和分析各种煤的验收试验数据。如果能运用高是,如果微粉煤太细,燃料会提前点燃,所以燃烧器很效技术纠正和控制煤炭燃烧率,并对设备部件进行检容易燃烧。粉煤过细会使灰粒变细,灰粒附着在加热修技改，要做好燃烧工作，进行反复检查和调整，确保表面容易结焦。因此，作业人员应根据煤粉的细度进煤粉完全燃烧，锅炉性能将有所改善，降低结焦的可行准确调整。由此,能够将焦炭对锅炉的影响抑制到能性。最小限度。必须经常检查输渣带的运行状况。如果在运行钢带上找不到炉渣，应立即向上级报告。4)作业人员必须经常检查锅炉的运行状况，测量管道温度。没有发现异常时，作业人员可以关闭锅炉设备并清洗，防止清洗不干净引起再度结焦。3结语在火力发电厂中，使用煤燃烧方式的锅炉可能导(Guoneng Huaian Thermal Power Co.,Ltd.,Zhangjiakou Hebei 076150,China)Abstract:After coking of power plant boilers,it can cause equipment damage,and in severe cases,even personal injury accidents,affecting the safe and economic operation of the boiler.The causes of boiler coking were analyzed from four perspectives:furnacetemperature,coal powder characteristics,ash melting point,and combustion adjustment.Preventive measures for boiler coking were studiedto solve the problem from the source.Key words:coking of power plant boilers;reason;hazards;measure第43 卷参考文献1王传奇.超临界直流锅炉燃烧优化调整试验研究 J.华东电力，2017,40(10):1855-1857.2 王晓路.电厂锅炉结焦的原因及防治措施分析 J.山西化工，2018(6):22-23.3李来富.电厂锅炉结焦的原因与对策分析 J.科学技术创新，2019(33):157-158.Measures for Coking in Power Plant BoilersWang Zhaofang(上接第 9 3 页）基本满足自用,无需外购硫酸，按每吨硫酸3 5 0 元计，每年可节省外购硫酸费用约2 2 7 万元。中和过量废硫酸所需片碱约1 440 t/a,按每吨片碱3000元计，则年减少片碱使用成本约43 2 万元。锅炉脱硫装置硫酸铵产量约1 0 0 0 0 吨/年，按每吨硫酸铵1 3 0 0 元计，每年销售硫酸铵约1 3 0 0 万元。8结语煤炭作为煤化工企业的主要能源和生产原料，在生产过程中，会不可避免地产生大量含硫尾气。因此，在硫回收技术的选择上应结合实际情况选用符合本企业的硫回收工艺，不仅能减少废气、固废的排放量，还可以节约生产成本，减少不必要的环保支出。1张君.WSA湿法制硫酸装置硫回收燃烧炉试车及改造 J.化肥工业,2 0 1 5,42(1):7 1-7 2.2汪家铭.WSA工艺在酸性气硫回收中的应用 J.石油化工技术与经济,2 0 0 9,2 5(1):1 5-1 9.3杨东雷.循环冷却水总碱度偏高处理措施浅析 J.中国石油和化工标准与质量,2 0 1 3,3 3(1 4)：1 9.参考文献Exploration on Comprehensive Recycling of Sulfur in Coal Chemical ProjectsZhu Hongkai(Henan Energy and Chemical Group Hebi Coal Chemical Co.,Ltd.,Hebi Henan 458000,China)Abstract:The coal chemical industry is one of the important pllar industries of Chinas basic chemical raw materials,and with theconsumption of a large amount of coal,the environmental protection issues brought about are becoming increasingly prominent.At present,with the increasingly mature desulfurization technology in coal chemical enterprises,the recovery efficiency of sulfur in coal is alsoincreasing.Taking a coal chemical enterprise in Henan as an example,this study explores the process flow of sulfur recovery and the entireprocess of recycling.Key words:coal chemical industry;sulfur recovery;recycling