锅炉燃料结焦原因和问题分析

        近一段时期以来，某电厂3炉在锅炉低负荷运行时经常发生掉焦灭火的情况，并且投用了大量助燃用油，这不仅严重影响了锅炉机组的安全经济运行，也给设备安全、人身安全带来了许多隐患，因此急需找到引起炉膛结焦和锅炉燃烧稳定性差的主要原因，以便采取针对性的措施加以解决，从而保证机组安全、稳定、经济运行　　

1、锅炉设计简介

该厂3＃炉是由北京巴布科克。威尔科克斯有限公司（Babcock&Wilcox）生产的BWB-1025/18、3-M型亚临界参数、一次中间再热、单汽包、自然循环、半露天、单炉膛、Π型布置、平衡通风、固态排渣煤粉锅炉。锅炉设计煤种为晋中贫煤，采用钢球磨中间储仓式热风送粉系统，前后墙对冲燃烧方式。配置有4台MTZ35、70钢球磨煤机，前后墙各3层共24个B&W公司标准的EI-DRB型旋流燃烧器，前后墙各8个三次风喷口分2层布置在各层燃烧器之间，在尾部竖井下设置有2台容克式三分仓回转式空气预热器。锅炉辅机配有2台成都风机厂生产的静叶可调轴流式引风机、2台上海风机厂生产的动叶可调轴流式送风机、2台上海风机厂生产的离心式一次风机

2、锅炉掉焦灭火情况
3＃炉灭火的表现形式一般都是机组从高负荷降至低负荷一段时间后，锅炉忽然发生掉焦情况，造成锅炉炉膛首先正压（正压200Pa左右），然后立即大负压（1000Pa左右）导致锅炉灭火。为了减轻锅炉掉焦，电厂运行人员采取了增大燃烧器内外调风挡板开度等措施，但效果不明显，反而出现了锅炉燃烧稳定性下降的情况。为此又利用3＃炉停炉机会重新对部分燃烧器内外调风挡板开度按原来推荐值进行了调整，调整后的锅炉掉焦情况有所好转，燃烧稳定性增强，由掉焦引起的锅炉灭火情况大为减少。有一个值得注重的情况是，停炉检查时发现左侧墙*后墙的部位，第2层燃烧器标高以上区域（约4平方米）存在挂焦情况，检修中已清除

3、锅炉结焦主要原因分析
影响锅炉结渣的因素主要有3个方面：煤灰成分与组成、炉膛环境温度和炉内空气动力场。煤灰成分与组成是产生结焦的根源，炉膛环境温度是影响结渣的首要外部因素，炉内空气动力场组织的好坏，则对锅炉结渣具有重要作用。经分析认为3＃炉结焦、掉焦的主要原因有以下几个方面：

（1）中层燃烧器标高以上的两侧墙局部区域存在煤粉火焰刷墙的情况，造成局部区域高温，形成一定的结焦气氛（还原性气氛CO），导致锅炉局部区域结焦。该厂3＃、4＃炉为同型号锅炉，燃用同样的煤种，分析燃用煤的灰熔点均大于1500℃。3＃炉的结焦情况很明显，而4＃炉结焦情况较稍微，由此判定3＃炉煤粉可能存在刷墙情况。检修中发现，3＃炉大部分燃烧器一次风喷口内的均流锥严重磨损并脱落，导致一次风喷口处的煤粉分布很不均匀；另外由于部分燃烧器喷口烧损变形，使一次风喷口角度产生一定程度的偏斜，造成一次风煤粉火焰刷墙并结焦。

负荷的变化是导致3＃炉掉较大焦块的直接原因。在机组高负荷下，由于炉膛温度较高，为刷墙的煤粉结焦创造了有利条件，结焦的面积和厚度都较大，当机组降到180MW左右的低负荷以后，随着炉膛温度的降低和锅炉运行参数的降低，积聚在水冷壁表面的灰渣由于温度下降导致其由高负荷下的熔融状态向固态化方向转变，并且对水冷壁的附着力也大大下降，从而在某种特定情况下发生掉焦。锅炉的大焦块掉在捞渣机后，瞬间产生大量的水蒸气，破坏捞渣机的水封，同时使炉底漏入大量冷风，造成燃烧器区域（尤其是下排燃烧器区域）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。

（2）炉内空气动力工况组织比较混乱
检查发现锅炉掉焦灭火频繁时，燃烧器的内、外二次风调风挡板开度位置比较混乱并且开度普遍偏大，大部分没有在冷态空气动力场推荐的开度值四周，造成双调风燃烧器的旋流强度偏小，其卷吸高温烟气的能力减弱，燃烧器的自稳燃性能下降，从而导致一次风煤粉火焰燃烧推迟，增大了煤粉刷墙结焦的可能性，同时锅炉抗外界扰动（如掉焦）的能力也大幅度下降。而将燃烧器内、外二次风调风挡板开度恢复到推荐值四周时，锅炉掉焦灭火现象则明显减少。

（3）炉膛下部漏风大，使下排燃烧器的燃烧稳定性下降，着火推迟，造成炉膛火焰中心升高，而下排燃烧器延迟着火的煤粉在中、上排燃烧器区域充分燃烧，使该部位炉膛温度较高，促使中、上排燃烧器着火提前，该区域的炉膛温度进一步提高，从而增大了在中、上排燃烧器区域间的结焦几率。3＃、4＃炉燃烧器区域炉膛温度的对比测试结果也证实了3＃炉确实存在局部高温区，从测量结果来看，3＃炉下排燃烧器及冷灰斗区域的平均温度比4＃炉低20℃；中排燃烧器区域的平均温度比4＃炉高20℃；上排燃烧器区域的平均温度比4＃炉高40℃。另外炉膛下部漏风较大，也使3＃炉抗外界干扰的能力减弱，在检查炉底水封时发现，水封槽内积满了灰，只有很少量的水，因此水封效果大打折扣，必然存在较大的炉底漏风。

4、采取的措施
为有效解决3＃炉频繁掉焦灭火问题，采取了以下综合治理措施。
（1）严把锅炉燃烧器的检修质量关
利用机组中修的机会，对磨损严重或脱落的一次风喷口内的均流锥进行了更换；对烧损变形、发生偏斜的燃烧器喷口及时进行了修整和校正，以防止燃烧器一次风喷口处煤粉分布不均和煤粉火焰发生偏斜而引起炉膛局部结焦。
（2）机组启动前对锅炉进行冷态空气动力场试验
通过试验找出燃烧器合理的配风方式和最佳的内、外调风挡板位置，使炉内组织起良好的空气动力工况，确保锅炉的安全、稳定、经济运行。
（3）消除炉膛底部的漏风
重点检查了锅炉水封槽插板与水封结合处是否存在漏风，并对水封槽内存在的积灰进行清理，同时在运行中尽量提高水封槽水位，使炉底密封更严密。
（4）做好煤质分析和配煤工作
燃料公司对不同类型的来煤分别存放，并按照规定的煤质要求严格准确配煤。
（5）保证锅炉氧量表指示准确、可及时对氧量表进行了标定，便于运行人员合理控制锅炉运行氧量，优化锅炉燃烧，减少因缺风造成的锅炉结焦积灰问题。
（6）尽量使各燃烧器一、二次风速保持一致，同时控制较为合适的一次风煤粉浓度和保持合适的煤粉细度，以保持炉膛温度场分布的均匀性。
（7）保证所有吹灰器能够正常投入&nbsp；吹灰时间间隔严格按规定执行，在锅炉升降负荷及炉膛吹灰时加强对炉膛负压的监视，以防止锅炉掉焦塌灰灭火。
在采取上述各项综合治理措施对3＃炉进行全面中修和运行优化调整后，其安全经济运行水平有了很大提高，半年多来没有再发生掉焦灭火事故，这说明所采取的措施和方案是行之有效的