蒙达发电有限责任公司一、二期工程为4台B&WB-1025/18.44-M型亚临界参数、一次中间再热、固态排渣、单汽包自然循环水管式煤粉炉。配套为法国和北重合作生产的330 MW汽轮发电机组。该炉配有4台MPS-225型中速磨煤机,分别与4层燃烧器相匹配,采用冷一次风正压直吹式制粉系统,燃烧器为前、后墙对冲布置。目前,该炉运行中暴露出的首要问题是,在较大负荷连续运行时,炉膛出口温度高,过热器、高温再热器管排结焦严重,直接威胁锅炉的安全稳定运行。
1 设备概况 1.1 锅炉规范 型式及名称 B&WB-1025/18.44-M
过热蒸汽流量 1 004 t/h
过热蒸汽压力 18.44 MPa
过热蒸汽温度 543℃
再热蒸汽流量 906 t/h
再热蒸汽出口温度 542℃
给水温度 257℃
排烟温度 140℃
一次风温 387℃
二次风温 372℃
锅炉效率 91.94%
入炉煤量 157.5 t/h
2 结焦的主要原因 锅炉在燃烧过程中,结焦的原因是多种多样的,但是最主要的还是与燃料的质量、炉膛结构尺寸、吹灰除焦是否及时,以及运行调整等有关。 2.1 燃料的质量 燃料的好坏直接影响锅炉的结焦程度。一般说来T1>1300℃不会产生严重结焦。T1是灰份性能最基本的标志。灰的变形温度越低,结焦性就越强,但是有些时候虽然灰的变形、软化、熔化温度都很高,但这种煤的结焦性还是很强的。所以单 从T1、T2、T3来判断煤灰的结焦性是危险的,还要用灰熔点结焦系数RT=(T2max+4T1min)/5;硅比经验公式SiO2%=SiO2/(SiO2+Fe2O3+CaO+MgO)X100%;硫份结焦系数Rs=[(Fe2O3+CaO+MgO+Na2O+K2O)/(SiO2+Al2O3+TiO)]·Sg等来修正,式中Sg为干燥基含硫份。计算结果见表3、表4。 由表3、表4可知我公司设计煤种与校核1、校核2煤种均属易结焦煤。 2.2 炉膛结构 炉膛结构的设计是影响结焦的关键,它包括炉膛容积热负荷、炉膛断面热负荷、燃烧器区域壁面热负荷、上排燃烧器至屏过下边缘高度等。
Qv表示煤粉在炉内的停留时间。Qv值越大,停留时间越短;反之,则越长。实践证明,随着锅炉容量的增大,为了使煤粉在炉内有足够长的停留时间以保证其必须的燃尽程度,一般都要选择较低的容积热负荷来保证炉膛的出口温度。在《加强大型燃煤锅炉燃烧管理的若干规定》中推荐,炉膛出口温度应比灰份的变形温度低100℃左右。按此要求,该炉在燃用设计煤种情况下,炉膛出口温度即高温过热器入口烟温,应选择1 030~1 070℃之间为宜,而实际设计值为1 188℃。锅炉在带满负荷,按正常配风工况下,高温过热器进口烟温也高达1 100℃~1 130℃,若参与最上排火嘴运行,高温过热器进口烟温高达1 150℃~1 160℃,说明燃料中的灰份在此区域已呈熔融状态,受热面的结焦是不可避免的。当然,QV太小对锅炉的低负荷稳燃是不利的,对于高挥发份的东胜烟煤也不能选得过小。 Qf表示燃烧区域温度水平的高低,直接影响水冷壁的结焦。它的选取比炉膛容积热负荷更为重要,因为这一数值的大小决定了炉膛形状,直接影响炉内空气动力场。当然它的选取与燃料种类、灰渣特性、排渣方式、燃烧方式有关。 Qrb表示炉内燃烧器区域的温度水平及换热强度,是QV和Qf的一个补充指标。 H表示煤粉在炉内的燃尽路程。 Qf及Qrb值选择过小,炉膛结构将成矮胖型,将对亚临界自然循环锅炉的水循环有很大影响,所以在选择合理的Qf和Qrb值时,适当增大H值。 综上所述,B&WB-1025/18.44-M型锅炉,针对燃烧煤种,在设计上选择QV、Qf、Qrb较大,H较小,必然会造成炉膛结构尺寸较小、炉膛出口温度升高、截面热负荷过大、煤粉燃尽路程过短、火焰拥挤,不但增大了锅炉的结焦性,同时还造成了水冷壁的高温腐蚀。 2.3 吹灰和除焦不及时 锅炉在运行中,受热面上积聚一些飞灰是不可避免的,如没有及时地清除,受热面就会变得更 粗糙,一些粘结性的飞灰就很容易附在上面。另外,水冷壁上附着的灰渣不及时清理,不仅会使本身的结焦更严重,而且还会使炉膛出口温度升高,直接影响过热器、再热器的结焦程度,因此,及时清灰除焦显得很重要。 2.4 运行调整不当 锅炉在运行过程中,煤种、负荷并不是一成不变的。运行人员应及时调整一、二次风压、风量,使燃烧稳定,火焰中心、煤粉细度、过量空气系数适当。火焰中心偏斜,火焰得不到足够的冷却,使熔融状态的灰渣粘积在受热面上,形成结焦。过量空气系数太大或太小、煤粉过粗或过细,均会加剧结焦。
3 防止和减轻结焦的措施 在不可改变的炉膛结构的情况下,采取如下措施,防止和减轻锅炉的结焦。 (1)加强对入场煤、入炉煤的监督管理,避免高灰份、高水份、低灰熔点的煤入炉。 (2)加强对入炉煤的化验,便于及时指导运行人员进行调整。 (3)锅炉在大负荷运行时,尽量采取下三层火嘴运行,二次风采用上大下小的倒塔型配风方式。 (4)加强吹灰器的管理,保证吹灰器的投入率。 尤其要确保屏过、高过部位吹灰器的正常工作。 (5)降低锅炉本体及空气预热器的漏风,保证炉底水封严密,保持良好的过剩空气系数,不产生还原性及半还原性气体,一、二次风的刚性不受到影响,使火焰中心适当。 (6)提高运行调整水平。根据不同煤种、不同负荷及时调整燃烧,保持合适的炉膛出口温度,选择合理的一、二次风速。 (7)提高检修、维护质量,保证合适煤粉细度,提高内、外二次风挡板的可调性及喷燃器运行性能。 (8)混烧部分优质煤,提高灰熔点。
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