锅炉结焦

锅炉运行中比较普遍的问题

结焦是锅炉运行中比较普遍的问题。锅炉结焦是燃煤工业锅炉运行中比较普遍的现象。它会破坏正常燃烧工况,减少锅炉出汽力;破坏正常水循环,造成爆管事故,严重时还会使炉腔出口堵塞而被迫停炉。

形成条件
结焦是锅炉运行中比较普遍的问题,一般情况下,随着烟气一起运动的灰渣颗粒,由于炉膛水冷壁受热面的吸热而同烟气一起被冷却,如果液态的渣粒在接近水冷壁或炉墙前,已经因为温度降低而凝固,当附着在受热面管壁上时,将形成一层疏松的灰层,运行中通过吹灰很容易除掉。当炉膛内温度较高时,一部分灰颗粒已经达到熔融或半熔融状态,若这部分灰颗粒在达到受热面前未得到足够冷却达到凝固状态,具有较高的粘结能力,就容易粘附在受烟气冲刷受热面或炉墙上,甚至达到熔化状态,粘附熔融或半熔融状态的灰颗粒和未燃尽的焦炭使结焦不断发展。在燃烧过程中,煤粉颗粒中所含的易熔或易气化的物质迅速挥发,成气态进入烟气中,当温度降低时凝结,或者粘附在烟气冲刷的受热面或炉墙上。或者凝结在飞灰颗粒表面,成为熔融的碱化物膜,然后粘附在受热面上形成初始结焦层,成为结焦发展的条件。
原因
锅炉结焦是个很复杂的物理化学过程,它涉及煤的燃烧、炉内传热、煤质的结焦特性、煤灰粒子在炉内运动以及煤灰与管壁间的粘附等过程。结焦的原因大致有以下几个方面:
(1)灰的成分
灰的熔融性与其成分和含量有关。灰中的碱性物质的增加将使灰的熔点降低。当煤含有较多量硫化铁的时候,结焦最为严重。
(2)煤粉细度不均匀
煤粉细度和粒度分布对锅炉结渣有一定影响,煤粉过细、过粗均可能引起结渣。煤粉细度视煤种与具体的锅炉的结构而定,应通过试验来确定。
(3)燃料与空气的混合比
燃烧过程中,若空气量不足,其燃烧时就不易达到完全燃烧,将导致灰熔点降低,形成结焦;火焰偏斜,使最高火焰层移到边侧,这样灰就得不到足够的冷却,而灼热的灰粒与水冷壁受热面接触的时候,就很快的粘了上去,形成结焦。
(4)漏风降低了燃烧室的温度水平,推迟燃烧进程。冷灰斗处漏风会抬高火焰中心,火焰拉长,导致炉膛出口烟温升高,容易引起屏过结焦。
危害
结焦对锅炉运行及安全会造成极大的危害,主要反映在以下几个方面:
(1)锅炉的大焦块掉下后,瞬间产生大量的水蒸汽,使炉底漏入大量冷风,造成燃烧器区域(尤其是下捧燃烧器区域)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;结焦若熔合成大块时,因重力从上部落下。导致砸坏冷灰斗水冷壁,导致降负荷甚至停炉;
(2)水冷壁全部结焦时,只有停炉进行人工清焦;
(3)炉膛结焦引起过热汽温升高,并导致过热汽温、再热汽温减温水开大,甚至会招致汽水管爆破;结焦会使锅炉出力降低,严重时造成被迫停炉:
(4)结焦会缩短锅炉设备的使用寿命;排烟损失增大,锅炉效率降低;
(5)引风机消耗电量增加。
影响结焦因素
煤质特性
在影响结焦的因素中,煤质特性起这主要的作用。煤粉在燃烧时,其灰份熔融特性用变
形温度t1,软化温度t2和熔化温度t3来表示,软化温度t2的高低是评价煤灰是否容易结焦的主要指标。飞灰的成分决定着其熔点,当煤粉中碱性氧化物含量大时,灰熔点低,容易结焦;当煤粉中氧化硅,氧化铝含量大时,灰熔点高,就不容易结焦。
钢球质量不合格
因为钢球质量不合格,使得大量铁屑混入煤粉中,从而增加了煤粉中的碱性氧化物含量,碱金属氧化物是组成低熔点共熔体的重要成分。
炉膛内温度
燃烧器区域的温度越高,飞灰就越容易达到软化状态或熔融状态,产生结焦的可能性就越大,另外煤粉中易挥发的物质气化也越强烈,也为结焦创造了条件。我厂锅炉火咀,两个一次风之间仅隔一个中排二次风,而且中排二次风在运行中开度很小,这就使得燃烧器区域壁面热负荷增高,在燃烧低熔点煤粉的时候就很容易结焦。
采取措施
1、使得低灰熔点煤燃烧区域的温度水平有所降低
锅炉结焦可以通过控制炉膛温度水平而有效减少, 通过试验表明, 随炉内温度升高, 结渣率一般呈现指数升高, 在炉内温度下降50℃情况下, 结渣率约降低5倍左右。 为了降低锅炉出口烟温, 以及防止局部热负荷过高, 可以采用合理的燃烧器运行方式, 还可以采用均等配风来加大过量空气系数等方式, 在一定要求下, 还可以通过降负荷运行的方式。
2、组织合理的空气动力场
通过空气动力场的合理控制, 能够有效避免局部热负荷过高、 控制气流偏斜、 控制好相关的还原性气氛出现。
3、燃煤的混合掺烧
锅炉结焦的主要原因之一就是煤灰的熔点低, 为了更为有效避免锅炉结焦或降低结焦水平, 可以把一定比例的高灰熔点煤种掺入具有易结焦特性的燃料中。 一方面, 混掺后锅炉受热面灰渣沉积量下降, 另外一方面, 考虑到高熔点固态灰对于受热面的冲刷, 沉积量也会有所降低。
4、适当调整一次风速
燃烧器附近的结焦程度可以通过适当提高一次风速而有所减轻。为了使得着火点离燃烧器更远, 可以通过提高一次风速可推迟煤粉的着火, 这样, 火焰高温区也有所推移, 喷口附加结焦能避免。 通过一次风速的提高, 还能使得一次风射流的刚性有所增加, 一次风直接冲刷壁面而产生结焦能有所避免, 则是由于射流两侧静压作用而产生的偏转能够有效减少。
5、控制低灰熔点煤燃烧区域的过量空气系数
为了减少锅炉结焦的发生, 可以在实际运行中较大的过量空气系数, 这种直接的措施也是运行调整中常用的做法。 锅炉温度水平可以通过加大送风量而有所降低, 另外, 还原性气氛的区域面积也能有所减少, 低熔点FeO的生成量能有效降低。
6、保证吹灰设备的良好投入应该确定合理的吹灰时间
避免结焦加剧的有效手段包括锅炉进行及时的吹灰, 烧结在结焦产生初期, 强度比较低, 较为容易清除, 所以, 最佳的吹灰时间间隔应该在实际情况下进行确定。
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