锅炉结焦的原因分析及预防措施
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8 l* l1 l. f( } 1 前言
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8 R& l. b2 }0 u" q0 P" r* E$ r8 J 锅炉结焦是燃煤工业锅炉运行中比较普遍的现象。它会破坏正常燃烧工况,减少锅炉出力,破坏正常水循环,造成爆管事故,严重时还会使炉膛出口堵塞而被迫停炉。0 |2 q' s1 W) o% c& [
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2 结焦的原因# G' h" o0 @! _- D) ~" b
' l6 o9 A8 {0 ^8 G 2.1 煤质因素$ K& |! U; Y' y7 y! a+ |
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煤在燃烧时,其灰分熔融特性温度用变形温度t1、软化温度t2和熔化温度t3数值表示。软化温度t2的高低是判断煤灰是否容易结焦的主要指标。灰的成分不同,其熔点也不同。煤中的硫化铁、氧化亚铁、氧化钾和氧化钠含量大时,灰熔点低,就容易结焦;煤中的氧化硅、氧化铝含量大时,灰熔点高,就不易结焦。煤的灰熔点一般在1250~1500℃(高于锅炉炉膛受热面的设计温度),而有些煤的灰熔点则低于1100℃,燃用了这种煤非常容易结成焦块。7 ^8 W+ }7 A6 u7 z+ ]! ^+ c Z
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2.2 设计、安装原因
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炉膛容积大小或锅炉超负荷运行,造成炉膛热负荷过高;辐射受热面布置较少,水冷壁管间距过大,吸热量小;炉膛出口烟气温度选得太高;炉膛出口流通截面狭窄,火焰中心位置太高。这些都会成为锅炉在运行中产生结焦的原因。% K6 }8 i* t0 p% p4 D
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2.3 操作使用; \7 P8 C7 @/ T5 H
9 J$ ~& ~8 n q 如果送引风量太大,进行强化燃烧,炉温超过煤灰粘结温度时,会形成高温结焦。如果配风不当,煤不完全燃烧,会产生大量一氧化碳及氢等气体,使灰中熔点较高的三氧化二铁还原成熔点很低的氧化铁,降低了灰熔点(可能降低300~350℃)。这时,虽然炉膛出口烟温低于煤灰的软化温度t2,但仍会形成剧烈的结焦。沸腾燃烧锅炉比较容易出现“低温结焦”就是这个缘故。
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$ R- w7 L7 V* p# l& Z, n; S8 Q 2.4 清渣打焦
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: M( t3 b+ q" o& Y4 q+ n7 j# ~ 打焦清渣不及时,把灰渣和红火混在一起,会加剧焦渣形成。5 M# o* r' S1 c
' y7 s4 D" R# v( S6 ] 3 防止和消除结焦的措施+ W3 b( ~3 v! W4 _- u1 P" ~
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3.1 改进炉膛结构& v2 H! t# _' i! K3 ~9 q
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改进炉膛结构的目的是要控制炉膛容积大小和烟温,防止结焦通常要将炉膛出口烟温控制在煤灰变形温度t1以下50~100℃,最好在900~1000℃。要控制炉膛出口烟温,就要选取适当的炉排热负荷和炉膛热负荷。具体作法见表1、表2。! T$ m+ O$ {$ G$ k
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! O2 \0 V2 I( O d* e) i5 {9 e 炉膛容积热负荷的高低还取决于炉膛内水冷壁布置的多少。水冷壁太少,炉膛容积热负荷过高,就会严重结焦。特别是炉膛出口的捕渣管不要布置得太密,否则容易挂渣堵死。
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降低炉膛热负荷和烟温的措施是改进炉膛结构。如将拱石 旋里的暗管改为明管或拆除部分卫燃带;炉膛两侧增加水冷壁或防焦联箱;以及煤粉炉适当加高炉膛,增大炉膛容积,改进燃烧器喷粉角度等。; P# `2 Z% u2 z& _/ c8 N
$ L% M& O5 N2 E1 m 3.2 防止超负荷运行
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1 M/ M) Y! N# N: u/ [ 超负荷运行会引起结焦。对于裕量较大的风机来说,超负荷时就要较大幅度调大风量,提高送引风和二次风风速及烟速,增加过剩空气量。这种强化燃烧的结果使火焰偏高,烟气里携带大量熔融状态的煤粒煤灰粘结在炉膛出口捕渣管上,此处平均温度很快高于灰熔点,形成结焦。例如,本市某厂一台SHL型10t/h链条炉,在燃用一种结焦性较强的煤种时,由于锅炉负荷不同而引起燃烧工况及热效率的变化,见表3。( g& Y q5 d% \ p# f4 E$ O
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防止超负荷运行要从给煤量、给水量、送引风量和控制调整燃烧工况来进行。
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- m: k' ]) _6 q) X( G) ?9 _ 3.3 加强运行操作的调整
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7 r/ W3 O9 K8 e6 z. N! t 一般要把炉膛出口温度维持在850~950℃(沸腾炉维持在750~800℃),应做到以下三点:
, U, @, `+ n9 j ①保持适当的过剩空气系数,合理使用一、二次风。若一次风太大,火焰上升得很高,甚至直射后墙,会促使高温结焦。若二次风使用得当,火焰中心下移,延长了烟气路线,可使炉膛出口温度降低50至80℃。炉膛出口过剩空气系数推荐值为:链条炉1.2~1.35,抛煤机炉1.4,往复式推动炉排炉1.3,煤粉炉1.2~1.25,沸腾炉1.05~1.1。# B- X1 F% ]4 h* [3 g, z' F
②给煤要均匀,在负荷变化较大或煤种变化时,应及时调整煤层厚度。如链条炉燃用结焦性强的烟煤(灰分小),煤层厚度为80~120mm,炉排取快速,送风量较小。燃用结焦性较差的烟煤(灰分大),煤层厚度100~140℃,炉排取中速,送风量较大。
- N% F; T4 v. B1 q9 X ③对于干煤应适当掺水,对于含硫化铁粘结性强的煤应及时打焦清渣,对于灰分大的煤应适当增加清炉次数,对于管群、烟管或烟室的堵灰应及时清理。. u7 U3 R( l$ ?2 F' W0 O2 S" H
8 Y8 Z+ V. I& s' c1 V; h7 E$ C 3.4 堵漏风
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+ ~2 t }: I8 Z. x% E9 Q2 X' T- I) n 炉膛漏风,破坏了正常燃烧工况,造成火焰的充满度和搅拌混合情况恶化,火焰中心升高或偏斜,会加速结焦的形成。解决的办法是减少漏风量,使炉膛出口负压不致过大(链条炉为10~15Pa,煤粉炉为15~30Pa)。锅炉各部位的漏风系数应控制在:炉膛0.1,炉排0.15,过热器0.05,省煤器0.1,空气预热器0.1,除尘器0.05。' h0 x7 H1 W3 x
/ g/ |! e* P5 X$ H7 X 3.5 煤要混合掺烧9 I' D k1 Z$ ^% Q u
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混合掺烧不同煤种,合理掌握煤块粒度及煤粉细度,特别是混烧结焦性强和结焦性差的烟煤,是预防结焦、提高锅炉热效率的好办法。
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0 O+ [/ R: l: Q6 A" a5 R: v% Z 4 打焦注意事项; _! s4 n x; n, L$ X g7 R" B3 o
& S( A. L+ y% M 打焦应注意以下几点:& p" B% @, Q+ Y! h; z6 n
: v, G) f B' C# E& r/ j1 } (1)要有足够数量的看火孔和打焦孔,位置和内扩角要适当。
. R t& N% Z+ w (2)打焦人员要佩带劳动防护用品,最好在锅炉负荷较低、燃烧稳定时打焦,且炉膛负压应控制在50~70Pa。燃烧不正常时,应禁止打焦和除灰。- Y1 M) C; |; T6 r
(3)做好打焦吹灰记录。打焦吹灰时,不得开送风机或停引风机,不得启动给煤设备和油枪。, w5 Z! n6 g: a4 E0 Y
(4)加强吹灰工作。用手动空气枪头(压力为0.6~0.8MPa)吹灰。对于炉膛内较硬的焦块,可采用0.7~1.5MPa水压打焦,使焦块破裂脱落,但要防止直接喷到受热面或砖墙上。 |