锅炉高低温结焦有哪些危害?
一、锅炉结焦的原因
1,结焦与灰熔点有关。
结焦的根本原因是熔融状态的灰渣沉积在受热面上。可见,灰分的熔点是结焦的关键。
煤灰在高温受热面上的结垢和结焦倾向可以通过灰熔点温度和灰的主要成分来判断。通常可以用钙酸比、硅铝比、铁钙比和灰分中的硅值来判断其结焦倾向,用Na2O的质量分数来判断其污染程度。
灰的熔点与灰的化学成分、灰周围介质的性质和灰的浓度有关。灰分的化学成分和各组分的含量比例决定了灰分的熔点。灰的熔点低于其混合物的最低熔点。灰熔点越低,锅炉受热面越容易结焦。灰的熔点与灰周围介质的性质有关。当烟气中存在CO和H2等还原性气体时,灰熔点降低约200℃。这是因为还原性气体能将灰中高熔点的Fe2O3还原成低熔点的FeO,两者的熔融温差为200 ~ 300℃。灰分的熔点也与烟气中灰分的浓度有关。在其他条件相同的情况下,煤中灰分含量不同,灰熔点也会发生变化。这是因为灰中的组分在加热过程中相互接触越频繁,结合、分解和熔化的机会就越多,熔点降低的可能性就越大。
2.结焦与燃烧器的喷射角度有关。
如果燃烧器安装角度歪斜,燃烧器本身有缺陷,燃烧器切圆过大,煤粉气流发生偏转,与壁面摩擦,往往会导致锅炉严重结焦。
3.结焦与燃烧调整有关。
燃烧调整不合理,一次风压过低,风速过低,煤粉过细,过早着火,二次风速过高,四角风量分配不均匀,四角燃烧器粉量不均匀等原因都会造成煤粉气流擦壁结焦。如果锅炉运行过程中配风不合理或风量不足,含氧量低,锅炉内就会产生还原性气氛。喷油且燃烧稳定时,使用上部油枪,使上部一次风处热负荷集中,局部炉膛温度高,达到灰熔点,造成锅炉结焦。
4.结焦与锅炉设备漏风有关。
炉膛漏风和制粉系统漏风增加了进入炉膛的风量,降低了燃烧室的温度水平,延缓了燃烧过程。冷灰斗漏风会使火焰中心升高,火焰被拉长,导致炉膛出口烟温升高,容易造成滤网结焦。空气预热器漏风不仅增加了引风机的电耗,而且造成部分送风进入烟道,容易造成炉膛缺风。
二、锅炉结焦的危害:
1,结焦会引起过热蒸汽温度升高,并导致过热蒸汽温度、再热蒸汽温度减温水开大,甚至导致蒸汽管道爆炸;结焦会降低锅炉出力,严重时会造成被迫停炉;结焦会缩短锅炉设备的使用寿命;排烟损失增加,锅炉效率降低;引风机耗电量增加;由于结焦往往不均匀,水冷壁结渣会对自然循环锅炉的水循环安全性和强制循环锅炉的水冷壁热偏差产生不利影响。
2.结焦容易形成渣块,给运渣机和碎渣机带来困难,有时还会导致过载跳闸。严重时渣沟堵塞,需要减负荷运行。
3.如果结焦融合成大块,会因重力从上部落下,导致冷灰斗水冷壁破裂。低负荷会因失焦量大而造成燃烧不稳甚至熄火。
4.如果水冷壁全部结焦,只能停炉进行人工清焦。
5.锅炉大块焦炭落在捕渣器后面后,瞬间产生大量水蒸气,破坏了捕渣器的水封,同时大量冷空气漏入锅炉底部,严重恶化了燃烧器区域(尤其是下部燃烧器区域)煤粉火焰的着火条件,造成炉内负压剧烈波动(超限),导致锅炉灭火。
三、防止锅炉结焦的方法
1,在操作方面
1)选择合理的操作氧气。
锅炉运行氧含量是锅炉内的氧化或还原气氛,对锅炉结焦有很大影响。如果锅炉运行氧含量低,炉内还原性气氛强,煤的灰熔点下降,锅炉容易结焦。这是因为灰熔点随着铁含量的增加而降低,铁对灰熔点的影响也与炉内气体性质有关。在炉内氧化气氛中,铁可能以Fe2O3的形式存在,其熔点随着铁含量的增加而缓慢降低。在炉内还原气氛(氧气不足)下,Fe2O3会被还原成FeO,灰分熔点迅速降低,FeO最容易形成2FeO?二氧化硅的灰熔点仅为65438±0065℃。
当煤质波动时,运行人员不能根据实际情况进行调整,导致锅炉燃烧配风方式不处于最佳状态,特别是上喷嘴煤粉颗粒燃烧性差,一些大的煤粉颗粒在炉膛出口没有燃尽,造成烟气温度高,炉膛出口结焦严重。由于炉膛截面大,热负荷小;当煤质恶化时,煤粉燃尽性能的适应性不强。
提高锅炉运行氧含量,避免锅炉内还原气氛。加强炉内吹灰,特别是重点区域,增加吹灰次数。如果操作氧气仍然很低,必要时适当降低负荷。因为结焦的主要区域在炉膛出口,容易堵塞烟道,增加烟气阻力,引风机出力更不足,要防止结焦和还原气氛的恶性循环。机组大修时,重点清洗空气预热器,减少风道阻力,提高风机出力。
2)选择合理的炉膛出口温度。
锅炉进行优化燃烧调整试验,在线监测炉膛出口烟气温度(或高温受热面管壁温度),在保证主要参数合格的前提下,建立在线优化运行指导系统;通过合理调整各一次风和二次风的运行风门开度和运行氧量,保证主要参数合格,炉膛出口烟温低于煤灰熔点,防止炉膛出口结焦;通过对炉膛出口烟气温度、过热蒸汽温度、锅炉负荷、燃烧氧量、烟气温度等各种运行参数的在线监测,还可以评估锅炉炉膛出口是否会发生结焦,从而防止锅炉燃用不同种类的煤时炉膛结焦,获得最大的锅炉效率。
3)保证空气和燃料的良好混合,避免在水冷壁附近形成还原性气氛,防止局部严重积灰和结焦。
当一、二次风的位置、风速、风量设计不合理时,尽管炉内总风量较大,但局部区域仍会有热焦和挥发氧,造成局部还原性气氛。煤粉锅炉烟气中氧含量低于3%时,由于局部缺氧,CO含量会急剧增加。
4)采取各种操作措施控制炉内温度水平。
炉内高温会使煤中的一些挥发性碱性氧化物汽化或升华(1400度以上),使碱金属化合物凝结在受热面上(1000~1100度)。碱金属直接凝结在受热面上,形成致密和强粘性的灰。它可以在初始灰层形成产生低熔点化合物硫酸盐反应的条件,也可以增强含碱性化合物灰外层的粘附力,加速灰沉积过程的发展。煤灰处于熔融或半熔融状态,熔融的灰会直接粘在受热面上,造成严重结焦。
措施:运行中增加过剩空气系数,增加配风均匀性,防止局部热负荷过高而产生局部还原性气氛,调整四角风粉分布均匀性,防止一次风气流直接冲刷墙,必要时采取减负荷运行。
5)炉内良好的空气动力场是防止结焦的前提。当灰与炉壁碰撞时,如果保持软化或熔化状态,很容易粘附在炉壁上形成结渣,因此燃烧中心必须保持适中,防止火焰中心偏离和粘附。
6)四角煤粉浓度和各燃烧器的配风应尽可能均匀。
煤粉喷嘴煤粉量分布不均匀,必然导致炉内局部缺氧和负荷分布不均匀,在助燃空气不足的情况下,炉内结焦情况恶化。当燃烧器配风不均匀,或锅炉负荷降低,燃烧器运行不掉角或掉角时,炉内火焰中心会发生偏斜。跑步的时候尽量把四个角的风量拉平,避免漏角。
7)有合适细度的煤粉。
煤粉较粗,火炬延长,粗粉会因惯性直接冲刷受热面。而且粗煤粉燃烧温度远高于烟气,熔融比高,冲壁后容易造成结焦。但是煤粉过细也会带来问题。一是耗电量高,会影响制粉产量。二是炉膛出口烟气温度升高,容易造成结焦。
8)适当提高一次风速可以减少燃烧器附近的结焦。
提高一次风速可以延缓煤粉的着火,使着火点离燃烧器更远,火焰的高温区也相应向炉膛中心移动,从而避免喷嘴处的额外结焦。
提高一次风速还可以增加一次风射流的刚性,减少射流两侧静压造成的偏转,避免一次风直接冲刷壁面造成结焦。
注意,一次风速的增加受到煤粉着火条件的限制。
9)炉膛出口的温度场应尽可能均匀。
减少炉膛出口的残余旋转和均匀的温度分布,可以使密集对流管束内的烟气温度低于结焦温度。应用二次风反切减少残余旋转。
10)与不同种类的煤混合。
配煤可以在一定程度上综合混煤的灰分和焦炭特性。低灰熔点的煤灰仍沉积在受热面上,而高熔点的固体灰对受热面有一定的冲刷作用,减少了沉积量。
11)空气分布。
高负荷开底风。加强炉膛吹灰,防止低负荷落灰对锅炉燃烧造成不利扰动。
2.在燃烧中配合化学除焦
根据对国内外不同电厂锅炉结焦的分析,专家们得出了一致的结论:无论你的锅炉如何设计,如何在运行中精心调整,世界上没有一台燃煤锅炉能完全堵住锅炉结焦的问题!根据科技发展现状,燃烧化学除焦应该是目前唯一较好的途径。