锅炉结焦原因

,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,锅炉结焦原因,主 要 内 容,结焦的危害,结焦过程及判据,原因分析,治理改进措施,2,1 概述,随着国家西部开发战略和可持续开展战略的深入实施，国民经济快速、稳定开展，同时国家节能降耗、环保减排的治理力度也在不断加大。电力能源建立迎来了飞速开展的大好时机和重大挑战。近年来，一大批现代国外进口及国产大型锅炉相继投入商业运行。大型锅炉机组燃料利用率高，具有良好的深度调峰能力，环境保护问题得到较好解决，热工自动控制水平显著加强提高。但锅炉运行的平安性、可靠性研究成为日益重要的课题，它直接影响到燃煤发电技术开展和作为成熟商业技术的推广应用。,我国是产煤大国，煤炭资源丰富，煤种品质差异很大，变化范围宽广。因此决定了火力发电厂以燃用煤炭为主，据统计我国70以上发电装机容量为燃煤发电机组，而区内更高达90以上。动力用煤普遍使用低品,3,位劣质煤种，加之现有供煤配煤系统有许多不完善之处，新增大容量火电机组较多，幅度较大，电站锅炉燃用煤种品质难以得到保证，锅炉燃煤多变且灰分有不断升高、热值不断下降的趋势，有的煤种Aar甚至高达40以上，发热量仅为13800KJ/Kg3300Kcal/Kg接近于煤矸石品质。锅炉受热面产生了许多磨损、积灰、结焦腐蚀、爆管等问题，使机组平安、可靠性得不到根本保证，更谈不上经济性运行。,锅炉结焦是运行中常见问题，且无论锅炉容量大小、形式如何，都难以防止。它对平安、经济运行影响大，所涉及到的设备、系统范围广，原因错综复杂，根本解决问题，难度较大。因此，结合锅炉煤质、运行热力特性，对结焦机理进展研究分析，提出一些使用的防治改进技术，具有重要意义。,4,2 结焦的危害及治理意义,2.1 结焦的危害,结焦使受热面受到粘污，增大了传热热阻，使传热恶化，据计算由于结焦会使受热面传热能力降低3060。导致火焰中心上移，炉膛出口烟气温度升高，锅排烟温度升高。,各级减温水用量大幅度增加，超过设计用量5060，甚至引发屏式过热器、高温对流过热器、再热器结焦、管壁超温、爆管。因大型锅炉过热器壁温平安裕度较小，正常运行时，已接近材料允许使用温度，烟气温度升高，减温水量缺乏，很容易引起超温。,在高温烟气作用下，灰焦往往与管壁发生电化学反响，产生高温腐蚀现象。煤中硫成份较高，会加剧这种腐蚀。,5,由于传热热阻增大，燃料利用率下降，会使锅炉无法维持在满负荷下运行，只好进一步增加投煤量，提高烟气温度，燃料浓度升高，助燃风浓度相对降低，形成恶性循环。严重时只能维持40负荷，甚至深度降负荷投油燃烧，借此维持平衡和甩焦。,造成较大的经济损失。主要表现在：炉膛及排烟温度升高致使锅炉效率平均降低12，煤耗大幅增加；低负荷运行经济性很差，甚至被迫停炉；经常停炉清焦，运行、检修本钱增加，少发电量进一步带来损失。,人身、设备平安受到严重威胁。坠落的焦块可能造成锅炉灭火、放炮，经常砸坏炉底冷灰斗水冷壁、炉底除渣设备和液压关断门，甚至造成人员。,2.2 治理意义,6,显著的经济效益,降低锅炉的启停损失，减少燃油消耗量，燃料利用率提高。统计计算说明，300MW机组，启停一次经济损失为240260万元。锅炉效率提高12，可降低发电煤耗810g/KW.h，排烟温度降低10，可降低发电煤耗12g/KW.h。提高机组可靠性增加发电量，增加带负荷能力。使检修抢修、临修、运行维护本钱降低3040。,良好的社会效益,增加机组可利用小时数，锅炉平安、稳定、经济、可靠性得到根本保证，确保东送潮流稳定。启停次数减少，燃油量减少，水、汽排放量降低，环境污染程度减轻，有利于资源有效合理利用。,提高劳动生产率，降低检修劳动强度。提高企业竞争力，为机组节能降耗工作开展，创造了有利条件。,7,3 结焦过程及判据,3.1 结焦过程,结焦：烟气中携带的熔化或局部熔化的灰颗粒，碰撞到受热面管子被冷却凝固而形成。形态主要以粘稠或熔融的沉淀物形式出现，主要出现在辐射、半辐射和高温对流等受热面。,结焦过程：结焦是一个物理、化学综合过程，根本上分两个阶段。首先是煤中的碱金属化合物、黄铁矿分解产物、钙和磷的化合物，由煤颗粒中挥发出来，变成以氧化物、氯化物、氢氧化物的蒸汽或气体，随烟气冲刷高过管子，换热冷却后在管子外外表凝结，形成粘结性沉淀层。同时，在高温烟气中硫氧化物气体长期作用烧结下，形成薄而密实的硫酸盐沉积层第一层灰。该沉积灰层极难去除。然后随着灰层厚度不断增加，其灰污外表温度不断升高，逐渐接近于当地烟气温度，假设此烟气温度使灰处于熔化状态，那么在第一层粗糙的灰层外表及易,8,粘附一些烟气中尚未得到冷却成为凝固状态的液态灰颗粒，形成增长速度很快的梳状、松散多孔的外灰层沉积物第二层灰，也就开场了结焦过程。形成第二层灰渣后，渣层中发生物理化学变化，使灰层强度增加。继续粘附灰粒，厚度逐渐增大。,其次，由于燃烧器最上层一次风喷口到屏过底部距离，不能满足煤粉在炉膛内充分燃烧要求，停留时间短，或炉膛内水冷壁结焦，致使炉膛出口烟气温度，高于灰的熔化温度，灰粒处于熔融或半熔融状态，直接粘附在高过管子外外表。不断开展、恶化，使烟气通道堵塞。,3.2 结焦判据,工程中常用的预测炉内结焦倾向方法有以下几种：,9,复原性气氛中煤灰初始变形温度t1。t11289，不结焦；t111081288，中等结焦；t11107，严重结焦。美国CE公司DT相当t1温度判据为：DT1371，不结焦；DT10931204，易结焦。,弱复原性气氛中煤灰软化温度t2。t21390，轻微结焦；t212601390，中等结焦；t21260，严重结焦。该判据具有65的分辨率。日本用t2温度判据为：t21230，结焦性低；t21230，结焦性高。,3.2.2 根据煤灰成份综合比值进展预测,硅比系数G。定义式如下：,式3.21,式中当量Fe2O3Fe2O31.11FeO1.43Fe。硅比中分母大多为助熔剂，SiO2大那么灰渣粘度和灰熔点较高，因此，G越大，结焦倾向越小。判据如下：,10,硅/铝比。判据为：SiO2/Al2O31.87，轻微结焦；SiO2/Al2O31.872.65，中等结焦；SiO2/Al2O32.65，严重结焦。,铁/钙比美国判据。推荐值为：Fe2O3/CaO0.3，不结焦；Fe2O3/CaO0.33.0，中等或严重结焦；Fe2O3/CaO3.0，不结焦。,碱/酸比B/A。定义式如下：,式3.22,11,判据如下：,上述预测炉内结焦倾向的方法没有绝对性，实际应用，往往几种方法互相结合采用，综合判定。,12,4 原因分析,锅炉结焦，往往是由于众多因素综合作用，而产生的。所涉及到的设备、系统亦较多。本文将从燃料、设备、运行等几方面加以分析。,4.1 燃料入炉煤 1168,煤灰熔点：煤灰熔点是导致锅炉结焦的重要原因之一。根据判据，t11100、t21200的煤即属于易结焦煤种。因该温度已非常接近炉内烟气温度，煤灰颗粒处于熔融状态，煤灰粘结到受热面管子上的几率较大。,煤灰成分：煤灰中对结焦有重要影响的成份主要为碱金属化合物包括氧化物、氯化物、氢氧化物等、含铁矿物盐、复合硫酸盐、硅铝酸盐，它们往往形成共熔体复合盐，在高温烟气中分解、挥发而成蒸汽、气体，有的发生化学反响。碱金属氧化物、氯化物及其硅酸盐、硫酸盐类易挥发，能促进灰层形成，降低灰熔点；FeS、FeO熔点较低，且使灰熔点降低；SiO2熔点和气化温度很,13,高，但硅酸盐的共熔体熔点有较大降低，Al2O3使灰熔点升高；CaO那么是低熔点共晶体的重要组成局部，在10以内，可使灰熔点降低,当30后，灰熔点显著升高。,灰量：灰熔点与灰份含量有一定关系，灰份为715，灰熔点迅速降低，在1025的范围内，灰熔点出现最低值。,4.2 锅炉设备,炉膛几何尺寸：重要几何尺寸包括炉膛长宽及断面尺寸、炉膛有效高度、火焰相对中心等。这些尺寸决定了炉膛热负荷是否与煤种相匹配，并能够满足炉内火焰充满度好，煤粉充分燃烧，组织合理的燃烧空气动力工况。炉膛断面宽深比宜为1.01.1，不宜超过1.25。如几何尺寸设计不当，将使热负荷值较高那么必然导致炉内局部区域或整体结焦。我国各容量电站锅炉热负荷推荐,14,值如下：,炉膛容积热负荷推荐值qV KW/m3,炉膛断面热负荷推荐值qA MW/m3,15,锅炉蒸发量（t/h）,220,410,670,1000,2000,切向燃烧,褐煤和易结渣煤,2.102.56,2.913.37,3.203.72,3.203.78,3.303.83,烟煤,2.332.67,2.794.07,3.724.65,4.375.40,4.805.62,无烟煤、贫煤,2.203.48,2.583.50,2.734.00,4.98,前墙或对冲燃烧,2.212.79,3.023.72,3.494.07,油、气,4.074.77,4.195.29,5.236.16,6.127.79,7.098.14,16,燃烧器区域容积热负荷qrv及壁面热负荷qrf,燃烧器角度，切圆直径，高宽比等几何尺寸：对于四角切圆燃烧的直流燃烧器组较为重要的几何尺寸为：燃烧器喷口轴线与水冷壁夹角或与炉膛断面对角线间夹角，该尺寸决定了假想切圆直径的大小和喷口两侧压差大小。假想切圆大那么实际切圆也较大。切圆过大，那么气流偏转明显，易造成气流扫边，如下图。对固态排渣炉假想切圆直径d00.080.1A，液态排渣炉d00.10.16A，对燃油锅炉d00.15A。由于临角气流,17,和上下气流的相互作用，及热烟气膨胀，实际切圆直径是假想切圆直径的78倍。,高宽比h/b，燃烧器一、二次风喷口间相对间距/b。h/b过大意味着气流刚性变差，/b过小意味着气流上下局部的补气条件缺乏，这些都会导致气流出离喷口后，迅速发生大幅度偏转，使切圆直径变大，极易发生气流扫边。h/b推荐值为89。/b对无烟煤和贫煤0.30.9，对烟煤和褐煤为00.3。因此，大型锅炉燃烧器一般分为上下两组，之间并保持有较大间距。,18,对于旋流燃烧器主要几何尺寸为：相邻燃烧器的间距a，该推荐值为双层错列布置时，为3.54.0D，双层顺列布置时，为2.53.0D。边侧燃烧器至临墙距离ab该推荐值为1.41.6D。a过小那么相邻燃烧器火焰气流不能自由扩散，相互产生干扰。ab过小那么会导致火焰刷墙。,火焰高度：燃烧器最上排一次风三次风喷口到屏底距离或出口烟窗中心的距离。通常要求该距离炉宽炉深/2，四角切圆燃烧的锅炉该值要大于前墙或对冲燃烧的锅炉。该值过小那么煤粉得不到充分燃烧，火焰上移，灰粒到达炉膛出口来不及凝固，极易引起结焦。下限推荐值如下：,固态排渣炉火焰高度下限值m：,19,风机出力：现代大型锅炉风机设计选型时，采用的裕度都较小，一般为510。当燃料发生变化时，或空预器堵灰、漏风严重时，造成风机出力缺乏。这样会造成煤粉浓度相对变大，二次风相对缺乏，从而导致炉内产生复原性气氛，灰熔点降低发生结焦。,卫燃带：卫燃带使水冷壁受热面吸热量减少，燃烧器区域烟气温度升高，局部热负荷增加。并人为增加了管子粗糙度，提高了灰粒粘附能力。如果设置不当，极易产生严重结焦问题。,20,炉膛漏风：锅炉炉墙孔门往往存在很大的漏风，漏入的冷空气使该处烟