周鵬濤 吳忠良（大慶油田電力集團宏偉熱電廠）

通過降低鍋爐爐膛結焦措施提高鍋爐效率

周鵬濤 吳忠良（大慶油田電力集團宏偉熱電廠）

鍋爐結焦現(xiàn)象在鍋爐運行過程中普遍存在，任何部位結焦都會影響受熱面的吸熱，降低鍋爐熱效率。電力集團宏偉熱電廠4#、5#鍋爐自投運以來，一直存在火焰沖刷爐膛底部的前、后斜墻水冷壁而結焦現(xiàn)象，極大地影響了鍋爐的熱效率，結焦嚴重情況下還導致鍋爐停運，影響熱電聯(lián)產經濟運行。通過對鍋爐結焦原因進行分析，實施了增加二次風量，調整分離器擋板位置，合理配風以及選用最佳磨煤機運行方式等措施，降低了鍋爐爐膛結焦率，提高了鍋爐熱效率。

熱電廠 爐膛結焦 鍋爐效率 火焰中心 節(jié)能

引言

鍋爐結焦現(xiàn)象在鍋爐運行中普遍存在，爐膛的任何部位結焦都會對受熱面的吸熱造成影響，影響鍋爐的運行效率，嚴重情況下會導致鍋爐減負荷運行甚至停運。通過多年的鍋爐運行實踐發(fā)現(xiàn)，鍋爐運行中爐膛結焦受爐膛內火焰中心位置的直接影響。正常運行中爐膛火焰中心溫度可達1400～1600℃，由于火焰中心溫度在1000℃以上，形成的灰多呈熔化或軟化狀態(tài)，如果灰軟化溫度較低，小于1260℃，灰粒子很容易達到軟化狀態(tài)，容易發(fā)生嚴重結焦[1]。若火焰中心上移，則爐膛內總換熱量減少，爐膛出口煙氣溫度升高，導致屏式過熱器結焦。若火焰中心位置下移，則爐膛內換熱量增加，爐膛出口煙氣溫度下降，爐膛底部水冷壁前、后斜墻結焦。因此，將爐膛火焰中心的位置控制在合理范圍內，是降低鍋爐結焦保證鍋爐效率的重要措施。

電力集團宏偉熱電廠4#、5#爐于2004年投產，爐型為HG-410 t/h 540℃/9.8 MPa-FM16型，燃用內蒙古東部褐煤，六角燃燒，配置6套風扇磨煤機直吹式制粉系統(tǒng)。自投產以來，一直存在火焰沖刷爐膛底部的前、后斜墻水冷壁而結焦現(xiàn)象，極大地影響了鍋爐的熱效率；鍋爐滿負荷狀態(tài)下，爐膛結焦更加嚴重，出現(xiàn)過兩次因結焦嚴重而停爐的事故，對發(fā)電廠熱電聯(lián)產經濟運行造成影響。因此，技術人員需要根據現(xiàn)場實際分析爐膛結焦的原因，通過運行調整及技術改造，科學控制爐膛火焰中心位置，降低爐膛結焦，提高鍋爐熱效率。

1 鍋爐爐膛結焦原因分析

1.1 風扇磨煤機的制粉出力不均衡

風扇磨煤機制粉系統(tǒng)采取高溫爐煙、熱風及低溫爐煙三介質干燥原煤，隨著運行時間的增加，風扇磨煤機工作轉速高，沖擊板和護甲磨損較嚴重，機件磨損后磨煤出力明顯下降[2]。多臺風扇磨煤機同時制粉時，由于磨損程度不同，產生一次風動力偏差和燃燒速度偏差，致使火焰偏斜和火焰中心下移，是導致鍋爐爐膛底部結焦的原因之一。

1.2 風扇磨煤機分離器擋板位置不當

風扇磨煤機分離器內裝有4層擋板，通過調整擋板位置來控制煤粉細度和通風量。運行中發(fā)現(xiàn)各磨煤機的分離器擋板位置各不相同，制粉細度差別很大，擋板位置不合理的磨煤機磨制合格率較低，噴入爐膛內的粗煤粉吸熱量大，燃燒時間較長，這是導致鍋爐爐膛底部結焦的原因之一。

1.3 二次風門的結構不合理

鍋爐采取六角燃燒分級式配風方式，每角配置8個二次風門口、1個油槍風門口和2個中心十字風門口。二次風口擋板處裝有圈形限位，經計算擋板通風面積為50 760 mm2。通風量小煤粉的燃燒速度降低，火焰中心下移，是導致鍋爐爐膛底部結焦的原因之一（圖1）。

圖1 二次風門改造前通風面積示意圖

1.4 爐內熱負荷分布不均

宏偉熱電廠燃用內蒙古東部褐煤，該煤種具有灰熔點低和易結焦的特性，設計燃煤發(fā)熱量11.3 kJ/kg，5臺磨煤機鍋爐帶滿負荷。然而，在實際運行中燃用煤發(fā)熱量在10.8～14.6 kJ/kg范圍內變化，燃用煤的發(fā)熱量高時，運行4臺風扇磨煤機即可以將鍋爐帶至滿負荷。此種運行方式各風扇磨煤機出力偏差更大，火焰偏斜更為明顯，爐膛熱負荷分布不均，是導致爐膛結焦的原因之一。

2 降低鍋爐爐膛底部結焦的措施

2.1 合理分配風扇磨煤機出力，減少火焰偏斜

合理控制給煤機轉速，均衡調整風扇磨煤機制粉量，控制風扇磨煤機制粉偏差。通風出力調整，可采取開大熱風門，增加通風出力的方法，提高一次風動力，減小磨煤機的通風偏差。同時要加強對風扇磨煤機的定期輪換和維修維護，確保風扇磨煤機的出力。

2.2 減少二次風門的局部阻力，增加二次風量

二次風口擋板設有限位角鋼，局部阻力增大，通風面積減小。采取割掉限位角鋼，焊接點狀定位鐵釘?shù)姆椒▉頊p少局部阻力。通風面積由原來的50 760 mm2增加至 71 340 mm2，增加通風面積40.54%。通風面積增大，通風量相應地增加，二次風與一次風的混合加強，燃燒速度加快，火焰中心提高（圖2）。

圖2 二次風門改造后通風面積示意圖

2.3 調整分離器擋板，提高煤粉細度

檢查風扇磨煤機的分離器擋板，將各分離器擋板位置調整到水平下傾30°，統(tǒng)一擋板位置，控制煤粉細度和通風出力均衡。

加強風扇磨煤機的回粉管檢查，發(fā)現(xiàn)回粉不暢及時聯(lián)系檢修處理，從而保證風扇磨煤機的制粉細度穩(wěn)定（圖3）。

圖3 分離器擋板位置

2.4 合理配風，提高火焰中心位置

鍋爐熱風設計為六角布置，熱風道連接在配風器的中上部，中部為油槍二次風，噴射形式為旋流，并且通風面積較大，對臨近的平流二次風和爐內燃燒產生干擾。在實際運行中通過調整各角總二次風門及各分二次風門的開度，減小了旋流二次風對爐內煙氣和平流二次風的擾動，強化二次風與一次風的混合，加快了燃燒速度，提高了火焰中心位置（圖4）。

圖4 中心風噴燃器結構

2.5 根據鍋爐負荷，選用最佳磨煤機運行方式

4#、5#鍋爐爐膛斷面設計為正方形，深度和寬度均為9980 mm，假想切圓為840 mm。通過三角函數(shù)可計算出各噴燃器的噴射射程：1#、4#角噴燃器射程為4990/cos 27°≈5600 mm；2#、5#角噴燃器射程為4990/sin 87°15'≈4997 mm；3#、6#角噴燃器射程為4990/cos31°≈5333mm。

由此可以看出，6個燃燒角有3個不同的射程，一次風噴射速度隨著距離的延長動力是逐漸減弱的，因此，每股一次風煤粉氣流對爐膛火焰中心假想切圓的干擾動力是不一樣的（圖5）。射程越長，一次風動力和燃燒膨脹力對假想切圓干擾力越小，相反射程越短，一次風動力和燃燒膨脹力對假想切圓干擾力越大。

圖5 HG-410 t/h鍋爐噴燃器角度示意圖

鍋爐帶滿負荷時，在燃煤發(fā)熱量較低的情況下，可選用5臺風扇磨煤機運行，這種運行方式共有6個，可以選用任意5臺磨煤機運行（圖6）。

圖6 5臺磨煤機運行燃燒示意圖

當鍋爐負荷在75%～90%時，可選用4臺風扇磨煤機帶負荷，在正常運行中盡量選用正對角和斜對角運行方式，以防止爐內熱負荷偏差。盡可能地避免偏角和缺角運行（圖7、圖8）。

3 效益分析及結論

通過采取以上措施，在實際生產中運行4臺風扇磨煤機即可以保證鍋爐在高負荷區(qū)域運行，鍋爐蒸發(fā)量相對于以前增加了62.6 t/h；同時少運行1套制粉系統(tǒng)，年節(jié)約用電160×104kWh，制粉系統(tǒng)年節(jié)約維修費用38萬元，并且鍋爐運行平穩(wěn)，燃燒良好無結焦，減少了燃燒不穩(wěn)投油助燃頻率，降低了燃料消耗，提高了爐效。

圖7 4臺磨煤機運行正對角燃燒示意圖

圖8 4臺磨煤機運行斜對角燃燒示意圖

[1]李青,高山,薛彥亭.火力發(fā)電廠節(jié)能技術及其應用[M].北京:中國電力出版社,2007:196-197.

[2]葉江明.電廠鍋爐原理及設備[M].3版.北京:中國電力出版社,2010：68-69.

10.3969/j.issn.2095-1493.2015.004.012

2014-08-28）

周鵬濤，工程師，1998年畢業(yè)于黑龍江省農墾師專，從事電廠鍋爐運行工作，E-mail：zhoupt@cnpc.com.cn，地址：黑龍江省大慶油田電力集團宏偉熱電廠發(fā)電分廠，163411。