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關于鍋爐結焦的全面總結

作者:admin 發布日期:2019/11/21 關注次數: 二維碼分享

一、什么是鍋爐結焦?

所謂鍋爐結焦,就是在燃煤或者燃油的鍋爐中,局部燃料積聚在燃燒器的噴口、燃料床上或者受熱面上,在高溫少氧的情況下,所形成的結積焦塊。結焦是怎么形成的呢?結焦是鍋爐運行中比較普遍的問題,一般情況下,隨著煙氣一起運動的灰渣顆粒,由于爐膛水冷壁受熱面的吸熱而同煙氣一起被冷卻,如果液態的渣粒在接近水冷壁或爐墻前,已經因為溫度降低而凝固,當附著在受熱面管壁上時,將形成一層疏松的灰層,運行中通過吹灰可以除掉。當爐膛內溫度較高時,一部分灰顆粒已經達到熔融或半熔融狀態,若這部分灰顆粒在達到受熱面前未得到足夠冷卻達到凝固狀態,具有較高的粘結能力,就容易粘附在受煙氣沖刷受熱面或爐墻上,甚至達到熔化狀態,粘附熔融或半熔融狀態的灰顆粒和未燃盡的焦炭使結焦不斷發展。在燃燒過程中,煤粉顆粒中所含的易熔或易氣化的物質迅速揮發,成氣態進入煙氣中,當溫度降低時凝結,或者粘附在煙氣沖刷的受熱面或爐墻上?;蛘吣嵩詵苫銥帕1礱?成為熔融的堿化物膜,然后粘附在受熱面上形成初始結焦層,成為結焦發展的條件。如果鍋爐床溫過高,導致渣溫高,達到其軟化點,一般為1040℃,爐渣軟化后形成結焦。結焦的爐渣急劇過快冷卻能形成硬塊,不易碎裂,出現堵塞排渣機等運行問題。燃料中存在大量的灰份,灰分在這樣高的溫度下,爐膛內又嚴重缺氧,大多數的灰分都會熔化成液態,或者呈現為軟化狀態。由于四周的水冷壁不斷的吸收熱量,所以從燃燒的火焰中心向外四周,溫度越來越低。越接近水冷壁的溫度就越低。隨著溫度的降低,灰份必將從液態、變為軟化狀態、硬化變成固態。如果灰在還是軟化狀態的情況下,就碰到受熱面時,由于受到驟然冷卻而直接硬化,粘結在受熱面上,這樣就形成了結焦。

二、形成結焦的原因形成結焦的原因有很多,主要的有以下幾點。我們來分析一下。

1.煤種的影響:結焦的形成,與煤種有直接的關系。煤的質量不好,灰分較大,就容易形成結焦。相反就不容易形成結焦。2.煤粉質量的影響:磨煤機鋼球磨損嚴重、分離器堵塞及中速磨磨輥磨損、旋轉分離器的轉速等因素的影響,導致磨煤出力的降低。煤粉的質量下降,無法保證煤粉的安全、溫度、高效運送。而無法及時加入煤粉,便會使爐膛長時間的保持很高的溫度,使灰分有機會軟化液化,給結焦創造了條件。3.爐膛內溫度的影響:爐膛燃燒器區域中的溫度越高,灰分就越容易達到軟化狀態,或者達到熔融狀態。這就給結焦制造了源頭。形成結焦的可能性也就越大。燃燒區域內的溫度越高,煤粉中容易揮發的那部分物質的氣化也就越強烈。為結焦由創造了條件。4.風煤配比的影響:風機對結焦的影響主要是引送、一次風機,鍋爐的引風機是用來進將爐膛中燃料燃燒所產生的煙氣吸出并送入煙道。由于引風機所吸出運送的煙氣是高溫的,并帶有大量的灰分和雜質。所以如果引風機的風力不足時,就會有煙氣中的灰分沒有被吸出,便會被高溫成軟態進而成為液態,這樣就給結焦又創造了條件。5.空氣動力場特性的影響:在鍋爐的爐膛內。如果火嘴安裝的角度不正確,和配風配的就會不合理。這樣就會導致爐內的空氣動力工況呈不良狀態。這樣就會造成燃燒的切圓過大,使燃燒中心偏離。高溫的煙氣便會沖刷水冷壁面。煙氣中的熔渣在未得到凝固前就接觸水冷壁,瞬時硬化面而形成結焦。6.煤粉濃度與細度的影響:噴煤的煤粉質量也會導致結焦的產生。7.熱負荷的影響:爐膛容積的熱負荷、爐膛斷面的熱負荷、燃燒器區域的熱負荷、爐膛的幾何尺寸都對鍋爐結焦有影響。8.吹灰器的影響:鍋爐的吹灰器長期不投入使用。受熱面上的積灰會逐漸增多,也會被高溫缺氧而軟態和液態,從而導致結焦。9.結焦與灰熔點有關結焦的根本原因是熔化狀態下的灰沉積在受熱面上??杉?,灰的熔點是結焦的關鍵??捎沒胰鄣鬮露燃盎業鬧饕煞擲磁卸廈夯業慕嵩副?。通??捎沒頁煞種械母撲岜?、硅鋁比、鐵鈣比及硅值來判斷其結焦傾向,灰的熔點與灰的化學成分、灰周圍的介質性質及灰分濃度有關?;業幕С煞忠約案鞒煞趾勘壤齠ɑ胰鄣愕母叩??;胰鄣惚繞浠旌銜鎦械腿鄣慊掛??;胰鄣閽降?,鍋爐受熱面越容易結焦?;胰鄣閿牖抑芪У慕櫓市災視泄?。當煙氣中有CO、H2等還原性氣體存在時,灰熔點降低大約200℃。這是因為還原性氣體能使灰分中高熔點的Fe2O3還原成低熔點的FeO的緣故,二者熔化溫度相差200~300℃?;胰鄣慊褂胙唐謝業吶ǘ扔泄?。在其他條件相同的情況下,煤中含灰量不同,灰熔點也會發生變化。這是因為灰分中各成分在加熱過程中,相互接觸越頻繁,則產生化合、分解、助熔的機會也越多,則熔點降低的可能性也越大。

三、鍋爐結焦的危害結焦對鍋爐汽水系統的影響是什么?

①結焦會引起蒸汽溫度偏高:在爐膛大面積結焦時會使爐膛吸熱大大減少,爐膛出口煙溫過高,使過熱器傳熱強化,造成過熱蒸汽溫度偏高,導致過熱器管超溫。②破壞水循環:爐膛局部結焦以后,使結焦部分水冷壁吸熱量減少,循環流速下降,嚴重時會使循環停滯而造成水冷壁管爆破事故。③降低鍋爐出力:水冷壁結渣后,會使蒸發量下降,成為限制出力的因素。

鍋爐熱效率下降:受熱面結焦后,使傳熱惡化排煙溫度升高,鍋爐熱效率下降;燃燒器出口結焦,造成氣流偏斜,燃燒惡化,有可能燒壞燃燒器;使鍋爐通風阻力增大。

影響鍋爐出力:水冷壁結焦后,會使蒸發量下降;爐膛出口煙溫升高,蒸汽出口溫度升高,管壁溫度升高,以及通風阻力的增大,有可能成為限制出力的因素。

影響鍋爐運行的安全性:結渣后過熱器處煙溫及汽溫均升高,嚴重時會引起管壁超溫;結焦通常是不均勻的,結果會使過熱器熱偏差增大,對自然循環鍋爐的水循環安全性以及強制循環鍋爐的水冷壁熱偏差帶來不利影響;爐膛上部結焦塊掉落時,可能砸壞冷灰斗水冷壁管,造成爐膛滅火或堵塞排渣口,并且結焦容易形成大量大塊焦塊,大塊焦渣掉落在冷渣斗內堆積不能及時運走使鍋爐被迫停運。

結焦會大大縮短鍋爐及其設備的使用壽命。排煙的損失增大,鍋爐熱效率的降低。引風機消耗的電量增加。

四、預防鍋爐結焦鍋爐結渣原因是多方面的,防止或解決鍋爐結焦問題首先應找出結焦的原因,從多方面入手,加以解決。防止和減少鍋爐結焦的具體措施如下:

要有合適的煤粉細度。煤粉粗,火炬拖長,粗粉因慣性作用會直接沖刷受熱面。

適當提高一次風速可以減輕燃燒器附近的結渣。提高一次風速可推遲煤粉的著火,可使著火點離燃燒器更遠,火焰高溫區也相應推移到爐膛中心,可以避免噴口附加結渣。

良好的爐內空氣動力場是防止結焦的前提。

四角煤粉濃度及各燃燒器配風應盡量均勻:煤粉噴口煤粉量分配不均勻的狀況必然造成爐膛局部缺氧和負荷分配不均勻,在燃燒空氣不足的情況下,爐膛結焦狀況惡化。

防止鍋爐結焦基本的原則就是消除產生結焦的條件和環境。

五、循環流化床鍋爐結焦的原因分析

結焦的直接原因是床料局部或整體溫度超過灰熔點或燒結溫度。當床層整體溫度低于灰渣變形溫度,由于局部超溫而引起的結焦稱為低溫結焦。低溫結焦常在啟動和壓火時的床層中出現,也可能出現在高溫旋風分離器的灰斗內,以及外置換熱器和返料機構內。避免低溫結焦,辦法是保證床料良好的流化狀態和正常移動狀態,使溫度均勻,防止局部超溫。鍋爐在壓火期間,床料處于靜止狀態,如果漏入小風,熱的床料中的可燃物獲得氧氣,便會產生燃燒。由于燃燒產生的熱量不能及時帶走,使局部區域床料超溫而結焦。

高溫結焦是指床層整體溫度水平較高而流化正常時所形成的結焦現象。當床料中含碳量過高,如不及時調整風量或返料量來控制床溫,床溫將急劇上升,超過灰熔點,便會產生高溫結焦。

漸進性結焦是運行中較難察覺的一種結焦形式。它是緩慢生長的,此時床溫和觀察到的流化質量都比較正常。產生漸進性結焦的主要原因是布風系統設計和安裝質量不好,給煤顆粒度超出設計值,運行參數控制不當,風帽錯裝或堵塞等等。

六、循環流化床鍋爐結焦的預防措施

循環流化床鍋爐結焦一旦產生,便會迅速增長,焦塊長大速度越來越快,因此預防結焦和及早發現結焦并予以清除是運行人員必須掌握的原則。

1、保證良好的流化工況,防止床料沉積

保證燃料制備系統正常工作,給煤粒度符合設計要求。

嚴格控制料層差壓,均勻排渣。采用人工放渣要及時,做到少放勤放,排出的爐渣有渣塊應匯報司爐,排渣結束后排渣門要關閉嚴密。

認真監測床底部和床中部溫差,如果溫差超出正常范圍,說明流化不正常,下部有沉積或結渣,此時,可短時開大一次風,吹散焦塊,并打開冷渣管排渣;如不能清除,應立即停爐檢修。

低負荷運行時,如發現床溫突然下降,除了斷煤外,很可能是床料沉積,這時若增大給煤量,反而會加劇沉積,使沸騰床的流化質量變差,造成局部結焦。當判明是床料沉積時,應打開冷渣排放管放渣,待床溫正常后,應適當調節至較高負荷下運行。

2、點火過程中嚴格控制進煤量

點火過程中,一般床溫達到500℃以上可加入少量的煤以提高床溫。如果加煤量過多,由于煤粒燃燒不完全,整個床料含碳量增大,這時一經加大風量,就會猛烈燃燒,床溫上升很快,甚至超過灰的軟化溫度,結果造成整床超溫結焦。當床溫超過1050℃,雖經減煤加風措施,床溫仍然上升,此時必須立即停爐壓火,一般待床溫低于800℃再啟動。

3、變負荷運行嚴格控制床溫

變負荷運行時,嚴格控制床溫在允許范圍內,做到升負荷先加風后加煤,降負荷先減煤后減風,燃燒調節要做到“少量多次”的調節方法,避免床溫大起大落。

4、壓火時正確操作

壓火時先停給煤,再運行幾分鐘后停風機,壓火期間,一定要緊閉各爐門、所有進風門及排渣門。

5、認真調整一二次風

對于高溫分離器,保證任何時候含氧量不低于3%~5%,以降低飛灰可燃物含量,可防止分離器和返料機構內發生二次燃燒而超溫。運行中要定期察看返料的情況,監視返料器床層的溫度是否正常。若超出正常值很多,可能是發生了二次燃燒。此時應加大返料風量,打開返料床排灰閥放灰。若溫度低于正常值很多,說明返料器發生了堵塞,此時應打開排灰閥放灰,同時加大返料風量。若仍不能消除故障,則必須壓火檢修。

6、鍋爐啟動期間,返料裝置應充滿灰

鍋爐啟動期間,返料裝置必須充滿灰后方可投入,否則風會反竄。點火初期先不投返料風,待底料中的細灰充滿返料裝置后則應開返料風(一般是點火后半小時),保證床內有料,否則,床溫將難以控制。

7、安裝爐膛差灰裝置和返料增壓風機

為監視返料機構是否正常工作,避免結焦或堵塞,可安裝爐膛差壓裝置和返料增壓風機。爐膛差壓指燃燒室上界面與爐膛出口之間的壓力差,是監視返料器是否正常工作的一個參數。一般爐膛差壓控制在0.5 kPa以上。運行中若爐膛差壓突然降低,則表明物料循環中止,返料器發生了堵塞。運行中只要認真監視爐膛差壓,返料機構結焦是可以預防的。

為提高返料風壓頭,保證返料床層良好的流化和移動狀態,在一次風壓不能滿足返料要求時,安裝返料風增壓風機對預防返料器結焦是非常有意義的。

8、改變燃煤的焦結特性

做好入爐煤的搭配,改變燃煤的焦結特性,對預防循環流化床鍋爐結焦具有明顯的實用意義。

9、啟運前準備充分

在每次鍋爐啟動前,應認真檢查風帽、風室,清理雜物,啟動時,應進行冷態流化試驗,確認床層布風均勻,流化良好。

在流化床鍋爐運行中,良好的流化質量是防止結焦的關鍵,同時運行中尚應認真調整好煤量、風量,嚴格控制床溫及料層差壓等運行參數。

七、產生結焦該如何處理呢?

首先是改變焦渣特性,讓焦塊變得疏松,讓焦渣呈粉末狀,這樣就避免了大塊掉落造成的危害。其次是根據煤種的變化增加吹灰次數及時快速清除鍋爐的各受熱面上的焦渣,防止因管壁結焦所造成的爆管。再次是停爐,人工除焦。

捅渣工作,是鍋爐運行專業安全風險高的一項工作!火星四濺亂飛,10多米的鋼筋扁鋼燒的通紅彎彎曲曲,一不小心就會燙到人!

八、結束語

鍋爐結焦是一個受多種因素影響的現象,它會給鍋爐的安全連續生產帶來嚴重的影響,也是許多人研究的課題,只要我們用心的研究,排除結焦形成的主要因素,就會大大的降低結焦的形成,從而保證鍋爐生產的安全性、穩定性、經濟性、連續性。

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