燃煤锅炉受热面结渣分析.pdf

z n u a n g b e iy in g Y 。 n g v u Y a u 茎 鱼 坚 里 量 里 釜 燃煤锅炉受热 面结渣分析 赵小兵祁青福宋清理 嘉峪关宏晟热电有限责任公司， 甘肃 嘉峪关 7 3 5 1 0 0 摘要 就锅炉受热面结渣的过程及危害作了简要 阐述 ， 重点分析了锅炉结渣 的影响因素 ， 并结合四角切 圆直流燃烧器探讨了如何防 止锅炉结渣。 关键词 锅炉 ； 受热面； 结渣； 影响因素 1 炉膛结渣 的过 程及 危害 煤粉炉中， 熔融的灰渣粘结在受热面上的现象叫结渣。锅 炉结渣可发生在锅炉水冷壁 、 炉膛 出 口屏 式受热面及水 平烟道 受热面上。运行 中的煤粉炉内火焰中心温度高达 1 5 0 0 ～ 1 7 0 0 o C， 燃烧的煤粉处于熔化状态。如果炉膛设计不 良或者 运行操作不当， 使火焰中心偏斜火焰刷墙以及锅炉过负荷运行 等， 则会使炉温及水冷壁附近的烟温过高， 局部受热面上就会 粘结成渣 。当受热 面表 面 附有灰 渣 时 ， 壁面 及 附近 烟温 均 升 高 ， 又会 进一步加 剧结 渣。炉膛结渣 对锅炉 的安全 经济运行 有 很大影响。炉膛结渣使水冷壁的传热系数降低， 锅炉出力下 降； 同时， 由于炉内换热减弱 ， 炉膛 出口烟温升高， 导致主再热 蒸汽温度升高 ， 减 温水量 增大 ， 严重 时迫 于超温要 降低 负荷 运 行 ； 燃烧器结 渣时 ， 炉 内空气 动力 场破坏 ， 燃 烧损失 增大 ， 甚 至 可能烧毁燃烧器； 大渣块掉落可能会使炉膛负压剧烈波动， 引 起锅炉灭火、 人员伤亡等事故， 严重的结渣甚至会使受热面爆 破或 阻塞冷灰斗 ， 导致 锅炉出现事故停运 。 2影响炉 膛结渣的因素 2 ． 1 煤质 1 煤灰熔融性 。煤灰 的熔融特性是判断燃煤是否会结渣 的主要 因素之一 。煤灰熔点有 3 个 特性温 度 变 形温度 DT 、 软化温度 S T 、 流动温度 F T ， 一般以软化温度作为煤灰结渣 特 性的评价标准 。一般称软化温度小于 1 3 5 0℃的煤为强结渣 性煤， 大于 1 4 5 0℃的煤为弱结渣性煤， 软化温度在 1 3 5 0 ～ 1 4 5 0℃之间的煤为中等结渣性煤。煤灰周围介质的性质对其 熔融性有较大影响， 当炉内燃烧处于氧化性气氛时， 炉 中的铁 呈氧化状态 F e 2 3 ， 熔点升高。炉内燃烧在还原性和半还原 性气氛中， F e 。 0 3 会还原成 F e O， 并可能与其他氧化物形成共熔 体 ， 灰熔点随含铁量的增加而迅速下降。煤灰周围的介质气氛 不同 ， 会影响煤灰熔点约 2 0 0 3 0 0℃ 。因此 ， 在试验情况 下得 出的煤 灰熔 点并 不能完 全表 明其 在炉 内 的结 渣特性 ， 有 时 S T 较高的煤， 往往会在炉温并不高的锅炉内产生结渣。 2 煤灰 成分。熔点各不相同的煤灰各组成部分的含量是判断煤灰是 否会结渣的另一主要因素。煤灰中的铁和钙起增强结渣的作 用 ， 在还原性气氛中， 熔融的铁促进结渣的早期形成； 在氧化性 气氛中， 钙可以显著降低硅酸盐玻璃体的黏度 。煤灰中的钾是 促进玻璃体形成的助溶剂。煤灰 中的硅元素一般可减轻结渣 性， 但是硅含量过高时会产生无定性玻璃质 ， 使煤灰结渣性增 强。煤 灰中 Al 。 O 3 含量增加可减 轻结渣性 。因此 ， 煤灰 中酸性 成分 S i 0 2 、 Al z 03 、 T i O 2比碱 性成分 F e 2 0 3 、 C a O、 Mg o、 Na 2 O、 K 2 0的熔点高， 故常用碱酸比， 即 B ／ A 煤灰中的碱性成分含 量／ 煤灰中的酸性成分含量 来作为结渣倾向的判别指数。对 于固态排渣的煤粉炉， 当 B ／ A一0 ． 4 ～0 ． 7时， 为结渣煤； 当 B ／ A0 ． 1 ～O ． 4时 ， 为轻微结渣煤 ； 当 B ／ A％0 ． 1 时 ， 为不结渣 煤 。从 防止结渣的要 求来看 ， 则 1 3 ／ A 1 ． 1 8时 ， 有 自由 S i 0 2 可能与 C a O、 Mg O、 F e O形成共晶体， 使煤灰的熔化温度下降， 可能出现结渣。 4 硅比。硅比也可作为判别固态排渣煤粉炉 结渣倾 向 的指 标 。较 大 的 硅 比意 味 着 灰 渣有 较 高 的黏 度 。 5 铁钙比。煤灰中 F e 2 0 3 ／ C a O的比值称为铁钙比， 用于表征 煤 的结渣特性 。经验 表明 ， F e 2 ] 3 ／ C a O0 ． 3时 ， 为不结 渣煤 ； F e 03 ／ C a O一 0 ．3 ～ 3 ．0时 ， 为 中 等 结 渣 煤 ； F e z 0 3 ／ C a O 3 ． 0时， 为结渣煤。所以铁钙比越大， 结渣的可能性也越大。 2 ． 2 燃煤锅炉炉膛 结构 燃煤锅炉设计时， 炉膛容积或截面偏小， 容积热负荷或断 面热负荷偏高， 炉膛最上排燃烧器与屏距离过小， 水冷壁卫燃 带敷设过多、 面积偏小等因素， 都会造成炉膛温度过高， 引起锅 炉不同区域受热 面结渣 。 2 ． 3 炉 内空气 动力场 炉内空气动力 场的特性 对锅炉结 渣 的影响较 大 。如直 流 燃烧器若存在整体高宽比过大、 切圆直径偏大、 一次风粉气流 偏斜等情况 ， 都可能造成结渣； 旋流燃烧器若气流旋转过强， 出 现一次风速过高冲击对面炉墙， 也容易造成结渣。燃烧器出口 结渣或烧损变形后， 会改变出口气流的方向， 破坏正常的空气 动力结构， 使燃烧区域结渣加剧。此外， 如果风粉管路配风不 均匀， 粉管风速不均匀， 也会影响炉内的燃烧工况， 使锅炉燃烧 恶化 ， 造成锅炉结渣。 2 ． 4 其他运行工况 锅炉过负荷运行、 给水高压加热器不能正常投入等， 都会 引起锅炉的燃煤 量增 大、 锅炉 风量上 升、 炉膛 温度和 炉膛 出 口 温度升高等现象 ， 从而产生结渣； 锅炉漏风率增大、 二次风温度 偏低或煤粉细度不合格等， 都会造成锅炉燃烧火焰中心上移， 可能导致锅炉出 口受 热面结 渣。空 气量不 足或炉膛 上部 的漏 风还会导致燃烧区域低氧燃烧， 产生还原性气氛 ， 使煤灰熔融 点降低。受热面吹灰、 除渣不及时， 也会造成结渣， 因为积灰后 的受热面粗糙， 当有粘结性的灰碰上去时很容易附在上面形成 结渣， 如不及时清除， 结渣后燃烧室温度和壁面温度都会因传 热受阻而升高 ， 从而加速结渣过程 的发展 。 3 预防锅炉结渣的措施 3 ． 1 加强 电厂燃煤的管理和控制 电厂燃用的燃料应尽量满足 下转第4 1页 机 电信息2 0 1 3 年第 2 1 期总第 3 7 5期 3 9 要求 2 ， 只有少数制造安装单位通过在控制柜旁设置一个小 窗口， 以观察曳引绳 或曳引皮带 运动来应对 检规 的要求， 但既要观察电梯 轿厢 的运动方 向， 又要观 察轿厢 的运 动速度 ， 这在实际上操作 中很难 实现 。因此 ， 检规 的规 定也在一 定程 度上成为无机房电梯存在制造安装缺陷的影响因素。对于电 梯安全窗， 其在实际制造安装上也存在缺陷。 标准 第 8 ． 3 ． 1 规定 “ 轿厢的轿壁 、 轿厢地 板和轿顶 应完 全封 闭 ， 只 允许存 在 下列开 口 1 使 用者 正常 出入 口； 2 轿厢安全窗 和轿厢安全 f 1； 3 通风 口。 ” 轿厢安全 窗都设置在轿顶 ， 但 标准 对其设置 位置未具体要求 ， 因此 有 的轿顶 安全 窗设 置 在轿顶 主 梁 的底 下 ， 在发生故障 时不 方便 救人 。此外 ， 目前不少 电梯 轿顶 还加 装了空调 ， 导致轿顶 安全 窗几乎完 全失去 作用 ， 这也 是轿 顶安 全窗制造安装上存在的一种缺陷。对于机房和滑轮间， 标准 第 6 ． 1 ． 2规定 “ 导向轮 可以安装 在井 道的顶层空 间内 ， 其 条件 是它们位于轿顶投影部分的外面， 并且检查、 测试和维修工作 能安全地从轿顶或从井道外进行 。 ” 在检验 检 测 中发 现 ， 部 分 电 梯 安装 的导 向轮 根 本 没 有 考虑 轿 顶 作 业 人员 的人 身安 全 ， 如 图 3 所 示。不 少 检 测 人 员 反 映 ， 其执 行 的是 检 规 而 非 标 准 ， 按照 检 规 规 定 ， 检 验人 员不 能随意 增 图3 电梯导向轮安装不符合 标准 要求 Z h u a n g b e iy i n g y o n g y u Y a n j i u ◆装备应用与研究 _-- ■-■■■ _■●■■ -■■-■● __-___ ●-●●___ _■■- 加检验项 目， 因而造成操作 上很 多不 便。导向轮的这种不合 理 安装是比较普遍的现象， 制造安装单位往往只是为了应付电梯 检验机构 的检 查 ， 在 制造 安装 电梯 时 以 检 规 的要求 量身 定 做 ， 而未按照 标准 的要求执行 。 3 结语 上述只是列举一部分 电梯制造安装缺 陷， 而现实 中不符 合 制造标准的情 况还有很 多 。电梯制 造安装存 在缺 陷的原 因很 多 ， 如制造安装单位 设计人 员对 标准 缺乏正 确 的理解 ； 在 电 梯制造安装过 程 中， 安装人 员对 标准 理解不 透彻 ； 制造安 装 单位在制造安装 电梯时 以 检规 作为要求 ， 而未按照 标准 执 行等 。无论哪种原 因导致 电梯存在缺 陷， 制造安装单位都 有责 任对存在缺陷的电梯进行整改和完善。广东省正在推进建立 “ 电梯安全责任终身制” 的改革， 即由电梯制造厂家终身负责其 制造电梯的质量安全， 落实电梯制造厂家的主体责任， 从而使其 以对社会高度负责的态度， 制造安装出更加安全可靠的电梯。 [ 参考文献] E l i G B 7 5 8 8 --2 0 0 3 电梯制造与安装安全规范E s 3 收稿 日期 2 0 1 3 0 4 0 2 作者简介 赖锦文 1 9 7 4 一 ， 男， 广东河源人， 工程师 ， 研究方 向 电梯、 起重机械的检验检测和电梯各部件型式试验。 上 接第 3 9页 锅炉设计煤质要求或接近设计煤质， 并保持长期稳定， 不符合 电厂锅炉燃烧要求的燃煤， 电厂不应燃用。如果燃料有变， 则 要求燃用前得到详细的煤质化验报告， 特别是煤质灰熔点数 据 ， 以便及时研究燃烧方法 。 3 ．2 加强燃烧调整 1 防止火焰 中心偏斜 。做 好空气动 力场试验 ， 调整 合理 的燃烧器倾角与炉膛负压。 2 保持合理的过量空气系数。空 气量过大 ， 炉膛 出口的烟温可能升高 ； 空气量过小 ， 可能 出现还 原性气氛， 这些都会导致结渣， 因而应该控制合理的过量空气 系数。对于四角切圆燃烧的直流燃烧器， 若一次风速不变， 合 理的炉膛氧量可以保证合理的二次风动量， 有利于实现阻止煤 粉贴壁的设计意图。 3 保证合理的一次风速和风温。一般来 说 ， 降低一次风温 、 提高一次风速可延迟着 火点的位置 ， 对 于四 角切 圆燃烧锅 炉 ， 有 利于火焰 切 圆的形成 和预 防火 焰贴 壁 ， 从 而对减轻结渣有利。若煤种的挥发分较高， 锅炉一般可以稳定 燃烧 ， 可适 当增大一次风速。但过 高的一次风速 可能会使煤 粉 颗粒 冲墙 ， 导致锅炉结渣加剧 。 4 保证合 适 的煤 粉细度 。较 大的煤粉颗粒容易从火焰气流中分离出来与锅炉水冷壁面冲 撞 ， 由于其冷却 固化 困难且燃 尽时 间较长 ， 因而容 易在 贴壁处 造成还原性气氛， 导致结渣。因此， 保证合适的煤粉细度是防 止结渣 的有效措施 ， 尤 其在燃 用易结 渣煤种 时 ， 应适 当减 小煤 粉细度 ， 控制好煤粉的颗粒均匀度 。 5 合理安排燃烧器运行 。 限制单只燃烧器超负荷运行， 对于结渣严重的煤质， 应分散投 运燃烧器， 使炉膛温度降低， 缓解结渣 ， 如四角切圆直流燃烧 器 ， 备用层应在中间而不是两头 。 3 ． 3 强化锅炉运行工况的检查与分析 经常检查锅炉 的结渣情况 ， 发现结渣严重 时应及时采取切 实可行的办法进行 处理 ； 定期 分析锅 炉运行工况 ， 对 易结渣 的 燃煤 ， 在锅炉运行期间， 要重点做好锅炉参数的分析工作， 掌握 参数的变化规律 、 受热面管壁温度及 锅炉燃煤消耗量 的变 化情 况。如果有减温水量异常增大 ， 过 、 再热器管壁超 温现象 ， 应 采 取适 当降低 负荷运行并加强吹灰的方法 ， 及时抑制锅炉结渣 。 3 ．4 提高检修质量 锅炉检修时应彻底清除炉内积存灰渣， 并做好堵塞漏风的 相关工作 ； 根据运行中的燃烧工况适当地调整燃烧器， 烧坏的 燃烧器应及时修复或更换 。 4结语 锅炉受热面是锅炉能量传递的媒介， 保证燃煤锅炉的受热 面不结渣、 传热良好是保证锅炉正常运行的必要条件之一。所 以 ， 对影响炉膛结渣 的因素进行 分析 ， 并据此 提出应对 策 略十 分必要， 希望本文的论述能为相关人士提供有力帮助。 [ 参考文献] [ 1 ]白国亮． 锅炉设备运行E M] ． 北京 中国电力出版社， 2 0 0 5 收稿日期 2 0 1 3 0 4 一 i 0 作者简 介 赵小兵 1 9 8 7 一 ， 男 ， 甘肃天水人 ， 助理工程师， 主 要从事电站锅炉运行管理工作 。 机电信息2 0 1 3 年第 2 1 期总第 3 7 5 期 4 1