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600MW超临界直流锅炉结焦解决分析

发表时间：2021/1/11 来源：《电力设备》2019年第15期作者：丁鹏

[导读] 摘要：火力发电厂燃烧器结焦与锅炉除焦是影响燃烧的重要问题，且除焦操作也是运维人员日常维护中劳动强度最大的项目之一。锅炉容量的大幅度增长导致炉膛受热面热负荷快速上升，尤其是超临界锅炉对运行中维持各部分受热面吸热均匀性提出了更高的要求。无论锅炉如何设计，每台火电厂燃煤锅炉都不可避免产生结焦现象。锅炉结焦是普遍问题，使锅炉燃烧状态恶化，破坏工质正常运作，造成过热器等设备损坏，严重情况会使锅炉因焦块堆积导

        （深能合和电力（河源）有限公司广东河源 517000）
        摘要：火力发电厂燃烧器结焦与锅炉除焦是影响燃烧的重要问题，且除焦操作也是运维人员日常维护中劳动强度最大的项目之一。锅炉容量的大幅度增长导致炉膛受热面热负荷快速上升，尤其是超临界锅炉对运行中维持各部分受热面吸热均匀性提出了更高的要求。无论锅炉如何设计，每台火电厂燃煤锅炉都不可避免产生结焦现象。锅炉结焦是普遍问题，使锅炉燃烧状态恶化，破坏工质正常运作，造成过热器等设备损坏，严重情况会使锅炉因焦块堆积导致停炉，必须研究分析此问题，通过分析锅炉燃烧器结构、运行方式调整等，优化锅炉运行状态，保障锅炉安全平稳运行。
        关键词：600MW；超临界；直流锅炉；结焦；解决
        1超临界直流炉主汽温的必要性与特性
        超临界直流炉中的水煤比和超临界机组的负荷都会在一定程度上决定主蒸汽温度的高低，蒸汽温度过热、偏差大等因素会影响超临界直流炉的技术蒸汽温度，影响经济性和设备安全性。超临界直流炉技术蒸汽温度如果过高会降低金属设备的强度，超临界直流炉技术低温会导致汽轮机损失增加，同时系统的热效率也会降低。超临界直流锅炉技术突破了传统的自然循环锅炉汽包。水进入锅炉后，由于各种因素，受热面之间的边界没有固定。
        当燃料量骤然增加时，壁金属的蓄热作用会使得主蒸汽温度在一定延迟后逐渐升高;当燃料量突然下降时，主蒸汽温度在一定延迟后也逐渐降低。当供水量突然增加时，主蒸汽温度在一定延迟后逐渐降低。当主汽温度突然下降时，经过短暂的延迟以后，主汽温度会逐步升高。一旦主汽门开的突然变大，蒸汽流量就会在短时间内发生很大的变化。在变化的初级阶段，由于壁面金属蓄热的补偿，主蒸汽温度没有显著变化。随着蒸汽流量的增加。当燃料量不变时，主蒸汽温度逐渐降低，当主阀开度突然减小时，经过一定的延迟后，主蒸汽温度逐渐升高。但是考虑到冷却水是锅炉的主要来源，而且总量基本保持不变，主蒸汽温度最终会回到初始水平;当冷却水突然下降时，主蒸汽温度在初始阶段迅速上升，最终回到初始水平。
        2燃料输送
        目前锅炉大多采用皮带式给煤机、辊环式中速磨煤机为锅炉提供流量稳定煤粉细度均匀的的燃料，煤仓的原煤经过皮带输煤机根据锅炉需要连续送往磨煤机，皮带输煤机的称重系统接收锅炉热量需求信号，通过信号变送器转换成模拟信号，实现对送煤量的在线控制；磨煤机的煤粉经过磨煤机内部自动的筛分系统，把合格的煤粉干燥后进入一次风管，送往锅炉的燃烧器。
        3过热蒸汽流程
        过热器系统共分为 5 个部分：顶棚过热器、包墙过热器、低温过热器、全大屏过热器、高温过热器。由于过热器分级较多，可有效地控制每级蒸汽温升，同时由于采用了炉膛中的全辐射型屏式过热器，过热汽温在低负荷变化较为平稳。整个系统进行了两次混合，两次左右交叉，二级喷水减温，这样可有效控制各级受热面的热偏差，使过热器壁温控制在材料允许范围之内。喷水减温器的减温水来自锅炉给水。
        4深度调峰过程中问题
        为了保证每台磨煤机的最小通风量，一次风总风量偏高，不利于低负荷稳燃。容积热负荷和断面热负荷大幅度下降，引发燃烧器稳燃问题；当锅炉在40%Pe下运行时，主蒸汽流量为700t/h，锅炉仍处于干直流运行状态，但是过热度裕量偏小，汽机系统及其它辅助系统安全裕度、运行工况不足，如给水泵运行、辅汽及小机汽源、加热器疏水、凝结水系统等；当机组在40%Pe 运行条件下，机组设备运行安全裕度低，发生保护误动或保护拒动效果极易放大，引起非停；火电机组低负荷运行面临测量不确定度、调节非线性和汽水流程复杂度等显著放大。
        5进相运行试验的相关条件及注意事项
        5.1发电机进相运行时发电机端电压不能低于95%Ue；发电机进相运行时厂用6 kV高压母线不能低于95%Ue；发电机进相运行时厂用400 V高压母线不能低于95%Ue。考虑厂用电安全问题，在合适的条件下可将厂用电切至启备变供电。
        5.2汽机锅炉运行工况正常，CCS投入，AGC投入，能够快速升降负荷，发电机升负荷时先增加无功再增加有功，负荷稳定后再调至进相运行。
        5.3发电机进相运行时加强对发电机氢温、定子铁芯（特别是定子端部铁芯齿部、压板等部件）、定子绕组、定子冷却水温度监视，上述温度不能超过极限值。
        5.4发电机进相运行时，励磁调节器必须投自动，以保证发电机有足够的静稳定裕度。励磁调节器手动运行时不能进行进相运行。
        5.5发电机进相运行中如果发生发电机振荡或失去同步应立即增加励磁电流使发电机脱离进相运行，同时降低发电机有功负荷。

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        6结焦原因认定
        6.1返料风机在烘炉期间未投入，导致物料循环无法正常建立，且返料器内存在杂物未清理，脱落进入床上影响床料流化;
        6.2烘炉过程中，物料循环不畅导致床料变薄容易被吹穿，并且排渣口周边缺少风帽，引起床料流化不稳定、不均匀;
        6.3返料器排湿孔被安装人员封堵，导致烘炉过程中浇筑料内水分无法正常排出，部分水分通过返料腿进入床上，进一步恶化了床料流化效果;
        6.4点火装置未调试完毕，不具备远方启停条件，运行人员就地投切油枪耗时较长，存在较长时间单侧油枪投入情况，造成单侧温度过高;
        6.5部分热工测点存在问题，在烘炉过程中显示不准确、不及时，影响运行人员判断，造成局部区域超温。
        7 结焦事故整改
        7.1将 2#炉风帽替换 1#炉风帽，锅炉厂补发风帽配件;
        7.2加快安装调试进度，对烘炉过程中需投入设备进行试运;
        7.3确认燃烧器调风挡板位置、布置燃烧器点火装置，并经调试验收合格，实现了自动点火;
        7.4安装单位重新在返料器开排湿孔，并验收合格;
        7.5在巴方的监督下重新对所有测点进行传动;
        7.6燃用木头对返料器中低温烘炉。
        经过此次结焦事故之后，各单位提高了工作质量，加强了验收力度，返料器中低温烘炉、投床下油枪高温烘炉及煮炉、锅炉吹管等工作均顺利完成。
        8 结焦事故预防
        8.1加强运行参数监视，避免造成不必要的事故，床温一般控制在 850℃ ～950℃，温度过高易造成流化床体结焦;
        8.2加强返料量控制，不正常的返料量对 CFB 锅炉正常运行存在重大影响;
        8.3燃烧调整过程中要做到少量多次，避免温度大起大落，同时避免偏烧;
        8.4点火前一定要做好流化试验，就地观察底料流化情况及厚度，确保合格;
        8.5冷态启动前床料应适当多加一些，尤其在回料阀清空的情况下，可以避免床温高不易控制的现象。
        8.6汽轮机抽气及蒸汽减温、减压
        主蒸汽系统大多采用单母管分段系统，锅炉蒸汽有两路出口，二路出口管引出在炉前合并成一路支管与母管相通。从主蒸汽母管各引一路支管至汽轮机主汽门前再分成两根支管与主汽门连接，各主汽门入口支管均设有电动闸阀，带有小旁路，供暖管、暖机用，另外在主汽门前装设凝疏管，以加快起动时间。考虑扩建，一般母管于扩建端设有分段门。从主蒸汽母管的固定端侧引一路通过厂区管架向化工区提供高压蒸汽，从主蒸汽母管引出另外几路进入减温减压站为化工系统提供不同压力温度等级的合格蒸汽，同时汽轮机抽气也并入到相应等级的减温减压站，起到平衡蒸汽压力目的。
        结语
        本文对火力发电厂燃煤锅炉结焦问题，进行了研究分析，寻求最佳结焦方案。减少运行中的事故率。锅炉燃烧器的选用是复杂的技术性问题，通过系列参数调整，对解决锅炉结焦有很好的效果。采用合理配比煤种，有效降低结焦的发生。选择最佳的假想切圆直径，优化二次风的相关参数，是保证锅炉稳定燃烧的重要方法。锅炉结焦是复杂的过程，会对锅炉设备造成损害，研究锅炉结焦的机理，寻求最佳的解决途径是保证锅炉稳定运行与提升电厂经济效益的重要工作。
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