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一種防止鍋爐結(jié)焦、掉焦新方法的研究應(yīng)用

2017-07-07 14:08饒紅建
綜合智慧能源 2017年6期
關(guān)鍵詞:吹灰噴口結(jié)焦

饒紅建

(華電新鄉(xiāng)發(fā)電有限公司,河南 新鄉(xiāng) 453635)

一種防止鍋爐結(jié)焦、掉焦新方法的研究應(yīng)用

饒紅建

(華電新鄉(xiāng)發(fā)電有限公司,河南 新鄉(xiāng) 453635)

華電新鄉(xiāng)發(fā)電有限公司采用2臺(tái)超臨界壓力變壓直流鍋爐,運(yùn)行過程中存在結(jié)焦、掉焦較為嚴(yán)重的問題。為防止鍋爐結(jié)焦、掉焦,針對(duì)幾種突出問題進(jìn)行了研究,提出了在鍋爐兩側(cè)墻增加防焦風(fēng)和分割風(fēng)的新方法,應(yīng)用后效果較好。

鍋爐結(jié)焦;防焦風(fēng);分割風(fēng);新方法;研究應(yīng)用

1 設(shè)備概況

華電新鄉(xiāng)發(fā)電有限公司(以下簡稱新鄉(xiāng)發(fā)電公司)2臺(tái)DG2102/25.4-II1型超臨界壓力變壓運(yùn)行直流鍋爐,為東方鍋爐集團(tuán)股份有限公司生產(chǎn)的單爐膛、一次中間再熱、尾部雙煙道采用擋板調(diào)節(jié)再熱汽溫、平衡通風(fēng)、露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)、Π型布置燃煤鍋爐。燃燒設(shè)備前后墻布置,采用對(duì)沖燃燒、旋流式燃燒器系統(tǒng)。鍋爐設(shè)計(jì)的爐膛截面熱負(fù)荷及燃燒器區(qū)域面積熱負(fù)荷偏高,屬于易結(jié)焦性鍋爐。

2 結(jié)焦情況簡述

新鄉(xiāng)發(fā)電公司2臺(tái)機(jī)組自投運(yùn)以來,鍋爐頻繁結(jié)焦、掉焦的問題較為突出,是鍋爐安全、穩(wěn)定運(yùn)行的較大隱患。鍋爐結(jié)焦區(qū)域主要位于鍋爐兩側(cè)墻中層燃燒器至燃盡風(fēng)標(biāo)高區(qū)域、側(cè)墻與前后墻的夾角處、B/C層燃燒器周圍區(qū)域。之前雖然采取了很多防范結(jié)焦的措施,如加強(qiáng)摻配摻燒、擾動(dòng)除焦、停磨吹掃等,但未能有效解決兩側(cè)墻水冷壁、兩側(cè)墻與前后墻夾角處水冷壁、B/C層燃燒器周圍區(qū)域大焦塊集中掉落的問題,使鍋爐安全、穩(wěn)定運(yùn)行仍存在較大隱患。

3 原因分析及對(duì)策

新鄉(xiāng)發(fā)電公司針對(duì)鍋爐兩側(cè)墻水冷壁、兩側(cè)墻與前后墻夾角處水冷壁、B/C層燃燒器周圍區(qū)域大焦塊集中掉落而影響鍋爐安全、穩(wěn)定運(yùn)行的問題,分別進(jìn)行原因分析,并采取了相應(yīng)的改進(jìn)措施,主要改進(jìn)情況如下。

3.1B/C層燃燒器區(qū)域焦塊集中掉落

3.1.1 原因分析

鍋爐專業(yè)人員對(duì)歷次機(jī)組檢修時(shí)檢查的燃燒器燒損和燃燒器噴口周圍結(jié)焦的照片進(jìn)行認(rèn)真對(duì)比分析,最終得出B/C層燃燒器周圍區(qū)域結(jié)焦的主要原因如下。

(1)原燃燒器外二次風(fēng)噴口角度為30°,噴口擴(kuò)展角度設(shè)計(jì)偏大,容易造成煤粉氣流飛邊貼壁。同時(shí),因燃燒器外二次風(fēng)噴口擴(kuò)展角偏大,二次風(fēng)與一次風(fēng)混合較早,煤粉燃燒較早,燃燒器區(qū)域燃燒強(qiáng)度高,容易造成噴口結(jié)焦[1]。

(2)燃燒器外二次風(fēng)導(dǎo)流筒與水冷壁圈管之間有較大的縫隙,該縫隙處一直有旋流二次風(fēng)通過,該旋流二次風(fēng)會(huì)卷吸周圍的煙氣,使煙氣中熔融狀態(tài)的灰粒黏結(jié)在燃燒器周圍的水冷壁上,造成燃燒器周圍水冷壁結(jié)焦。

3.1.2 解決方案

(1)將B/C層外二次風(fēng)噴嘴的擴(kuò)展角由30°減小到25°,改善燃燒器附近流動(dòng)情況,減輕氣流擴(kuò)散造成的高溫?zé)煔怙w邊貼壁的情況。同時(shí),因角度變小,推遲了二次風(fēng)與一次風(fēng)之間的接觸混合,使得著火延遲,減少燃燒器區(qū)域的燃燒強(qiáng)度,進(jìn)而減輕燃燒器噴口處的結(jié)焦?fàn)顩r[2]。另外,在設(shè)計(jì)時(shí),外二次風(fēng)噴嘴留有膨脹縫和加強(qiáng)筋,以吸收和制約熱變形,減輕由于噴口變形而造成的氣流紊亂、結(jié)焦。

(2)將B/C層燃燒器外二次風(fēng)環(huán)形鋼板取消,將外二次風(fēng)斜鋼板與水冷壁圈管之間的縫隙用耐火材料進(jìn)行封堵。同時(shí),為減輕結(jié)焦情況,在圓周方向上,耐火澆注料留有6個(gè)均布的60 mm寬的縫隙,將結(jié)焦分割成小塊。如此可避免原二次風(fēng)導(dǎo)流筒與水冷壁圈管縫隙中的旋流二次風(fēng)卷吸周圍煙氣而造成此處結(jié)焦[3-4]。改進(jìn)后的外二次風(fēng)噴口和澆注料布置如圖1、圖2所示。

3.2爐膛側(cè)墻與前后墻夾角處焦塊集中掉落

3.2.1 原因分析

結(jié)合新鄉(xiāng)發(fā)電公司目前鍋爐的爐型結(jié)構(gòu)和每次機(jī)組檢修時(shí)檢查情況來看,鍋爐爐膛四角處存在煙氣渦流區(qū),會(huì)造成鍋爐四角處出現(xiàn)局部結(jié)焦情況。這部分結(jié)焦會(huì)同時(shí)黏附在兩側(cè)墻和前、后墻夾角區(qū)域水冷壁壁面上,主要位置在上層燃燒器至燃盡風(fēng)標(biāo)高前后墻和側(cè)墻夾角區(qū)域。因在此區(qū)域無任何相應(yīng)的除焦措施,此區(qū)域結(jié)焦后,焦塊不容易脫落,直到焦塊累積得較大,焦塊自重?zé)o法承受時(shí),方可自行掉落,大焦塊的集中掉落對(duì)于鍋爐爐膛負(fù)壓和燃燒器火檢影響較大,嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起鍋爐滅火。

圖1 外二次風(fēng)噴口及澆注料

圖2 澆筑料布置

3.2.2 解決方案

在鍋爐上層燃燒器至燃盡風(fēng)標(biāo)高區(qū)域爐膛角部送入防焦風(fēng),減少渦流區(qū)域中灰粒子與水冷壁接觸的機(jī)會(huì),也可以防止出現(xiàn)兩側(cè)墻和前、后墻兩面水冷壁相接觸的焦塊。由于前后墻有大風(fēng)箱,且風(fēng)箱邊緣距離水冷壁角部有一段距離,在前后墻施工難度較大,因此,最終確定在兩側(cè)墻靠近角部的水冷壁鰭片上開孔,以減輕鍋爐結(jié)焦,防止前后墻結(jié)焦與側(cè)墻結(jié)焦接觸而形成大塊結(jié)焦。鍋爐兩側(cè)墻水冷壁角部開孔示意圖如圖3所示。

圖3 側(cè)墻角部水冷壁鰭片開孔

3.3兩側(cè)墻水冷壁焦塊集中掉落

3.3.1 原因分析

新鄉(xiāng)發(fā)電公司鍋爐上層燃燒器至燃盡風(fēng)燃燒器標(biāo)高兩側(cè)墻區(qū)域水冷壁壁面容易結(jié)焦的原因。

(1)鍋爐本身設(shè)計(jì)的截面熱負(fù)荷偏高,在機(jī)組負(fù)荷較高時(shí),燃燒器區(qū)域溫度過高,超過燃煤灰熔點(diǎn)時(shí),容易造成鍋爐結(jié)焦[5]。

(2)布置在前后墻水冷壁上的燃盡風(fēng)對(duì)上升煙氣流有阻擋作用,迫使部分煙氣向側(cè)墻方向流動(dòng),在燃燒器與燃盡風(fēng)之間的側(cè)墻水冷壁上形成較嚴(yán)重的結(jié)焦。

(3)在兩側(cè)墻燃燒器標(biāo)高區(qū)域,未設(shè)置相應(yīng)的爐膛吹灰器,無法借助外部吹灰手段進(jìn)行爐膛吹灰工作。

3.3.2 解決方案

(1)用分割風(fēng)把鍋爐兩側(cè)墻容易結(jié)焦區(qū)域(上層燃燒器至燃盡風(fēng)標(biāo)高)分割成數(shù)小塊,以控制在此區(qū)域產(chǎn)生結(jié)焦的焦塊體積,防止在爐膛內(nèi)部溫度場發(fā)生變化時(shí),大焦塊集中掉落而引起爐膛負(fù)壓大幅度波動(dòng)、火檢閃爍,甚至造成鍋爐滅火的事件發(fā)生??衫矛F(xiàn)有的鍋爐兩側(cè)墻貼壁風(fēng)箱內(nèi)部的貼壁風(fēng)作為分割風(fēng)風(fēng)源,在上層燃燒器和燃盡風(fēng)噴口之間(標(biāo)高30.9~36.2 m),距離前后墻各4 m的兩側(cè)墻水冷壁區(qū)域的管間鰭片上開100 mm×6 mm(長×寬)的孔,每側(cè)墻960個(gè)開孔,共計(jì)開孔1 920個(gè),使其形成約600 mm×1 000 mm(長×寬)的平行四邊形分割風(fēng),將鍋爐水冷壁壁面結(jié)焦分割成可控的若干小塊,防止結(jié)焦連成大塊,減輕結(jié)焦脫落對(duì)于鍋爐安全運(yùn)行的影響。

(2)考慮在鍋爐兩側(cè)墻上層燃燒器至燃盡風(fēng)區(qū)域增加爐膛短吹灰器。根據(jù)現(xiàn)場排查的情況,在鍋爐兩側(cè)墻燃盡風(fēng)標(biāo)高區(qū)域各存在2個(gè)觀火孔,可利用現(xiàn)有的觀火孔作為爐膛短吹灰器穿入孔,減小了水冷壁割管的工作量及安全隱患。最終決定在鍋爐兩側(cè)墻燃盡風(fēng)觀孔處增加4只爐膛短吹灰器(左右墻各2只),吹灰汽源引自原爐膛短吹蒸汽管道,疏水還回至原爐膛蒸汽吹灰器疏水管道。為防止此區(qū)域吹灰器長期投入對(duì)于有高溫腐蝕傾向區(qū)域的水冷壁管造成吹損,在機(jī)組負(fù)荷過高或者鍋爐有結(jié)焦傾向時(shí)才投入此吹灰器,其余情況下此吹灰器不投入運(yùn)行,由此解決了無法借助外部吹灰手段的問題。鍋爐兩側(cè)墻新加的防焦分割風(fēng)示意圖如圖4所示。

圖4 鍋爐兩側(cè)墻增加分割風(fēng)示意(局部)

4 結(jié)束語

2015年7—10月,研究制定了切實(shí)可行的改進(jìn)措施,首次提出了在爐膛內(nèi)部送入防焦風(fēng)和分割風(fēng)的新思路,即在鍋爐水冷壁鰭片上切割出分割縫,送入熱二次風(fēng),以減少渦流區(qū)域中灰粒子與水冷壁接觸的機(jī)會(huì),同時(shí)分割水冷壁壁面上的焦塊,防止大焦塊的生成。該成果的實(shí)施,解決了鍋爐兩側(cè)墻水冷壁區(qū)域、爐膛前后墻與側(cè)墻夾角處、B/C層燃燒器區(qū)域大焦塊集中掉落的問題,減少了鍋爐爐膛內(nèi)部大焦塊集中掉落而引起的爐膛負(fù)壓大幅度波動(dòng)、火檢閃爍,甚至鍋爐滅火的隱患,鍋爐運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性大幅度提高。

[1]榮鑾恩,袁鎮(zhèn)福,劉志敏,等.電站鍋爐原理[M].北京:中國電力出版社,1997.

[2]章德龍.鍋爐設(shè)備及其系統(tǒng)[M].北京:中國電力出版社,2006.

[3]徐通模,金安定,溫龍.鍋爐燃燒設(shè)備[M].西安:西安交通大學(xué)出版社,1990.

[4]張永濤.鍋爐設(shè)備及其系統(tǒng)[M].北京:中國電力出版社,1998.

[5]李恩辰,徐合曼.鍋爐設(shè)備及運(yùn)行[M].北京:水利電力出版社,1991.

(本文責(zé)編:白銀雷)

2016-07-03;

:2017-06-05

TK 229

:B

:1674-1951(2017)06-0041-03

饒紅建(1984—),男,河北唐山人,助理工程師,從事火力發(fā)電廠鍋爐技術(shù)管理方面的工作(E-mail:raohongjian2008@163.com)。

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