李勇 杨芳妮
大唐蒲城(第二)发电有限责任公司 陕西蒲城孙镇 715501
摘 要：针对煤粉锅炉二次封箱积灰问题，采用底层风箱加装排灰斗的方法，有效解决了积灰问题。并且通过实际运行，其效果得到了印证。
关键词：燃烧器、风场优化、二次风箱、积灰、排灰斗、排灰装置
一、燃烧器风场优化问题提出的背景：
蒲城发电厂二期、三期锅炉燃烧器采用对吹方式布置，燃烧器二次风采用共用风箱给送，二次风箱分炉前风箱和炉后风箱。风箱悬挂在前后水冷壁墙上。上下根据燃烧器的布置层数分多层布置。这种结构的二次风箱在多年运行中总是存在一些问题——燃烧器设计和实验出的旋流风场与实际运行时发生较大偏差问题。引起该问题的主要原因是因为二次风箱内积灰所致。（见图1）
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根据二次风的流程判断，二次风箱积灰基本来源于回转式空气预热器烟风换热过程，尤其是当尾部烟道排灰斗不能及时排灰，灰斗满灰，大量的粗灰在通过空预器转子传热元件时，因为烟气流速较小，被卡在元件的波纹板缝隙当中，或者滞留在缝隙当中没能及时快速通过就进入风侧运行。压力较高，流速较大的二次风很快把换热元件里一部分积灰以相反的流向吹进二次风道，再进入二次风箱，当灰粉随着二次风一起进入二次风箱后，风箱的空间突然变大起到一定的扩容作用，气流速度突然变小，灰粉尤其是那些颗粒较大的灰粉就很快沉积在二次风箱的底部。这就是二次风箱内积灰形成的一个基本过程。
灰粉在二次风箱内持续不断的沉积，厚度逐渐增大，使燃烧器旋流风道局部被掩埋，旋流风调节挡板被卡死，无法调节。大量灰分堆积，阻塞了喷口，破坏了燃烧器旋流风场的正常旋流状态。形成紊流，扰流，风量与煤粉投入量匹配不均匀等不稳定燃烧。因此也就造成燃烧器实际动力场效果与实验动力场数据发生较大偏差。这一偏差对锅炉飞灰含碳量、燃烧均匀性，温度场的均匀性、炉膛结焦、管壁的局部高温腐蚀等均产生不同程度的影响。从整体上影响锅炉的安全经济运行。
同时，灰粉不断沉积，使二次风箱内的容积变小，对二次风的减速扩容作用逐渐减弱，后续进入的灰粉将以较高速度进入燃烧器旋流风道，再以高速旋转扩散的状态进入炉膛。比重大的灰粉，在旋转离心力的作用下高速通过燃烧器喷口，对水冷壁喷口管圈产生严重冲刷，引起管道磨损泄露，给锅炉运行也带来了很大安全隐患。
由此，二次风箱积灰问题是引起燃烧器旋流风场发生变化差异的最根本因素。要优化燃烧器的旋流风场效果，就必须先解决二次风箱内的积灰问题。
二、解决方法及应用效果：
因为风和灰在二次风道里作二相流动，灰粉自重较大，大部分会进入最底层的二次风箱，上层风箱积灰往往不是很严重，造成的次危害也就相应较小。因此如果解决底层二次风箱积灰问题，就可以基本上消除二次风箱积灰的危害。
根据二次风箱内积灰的特点及特定位置。若涉及一套在风箱底部可以持续排灰的装置，该问题基本就可以得到解决。
风箱排灰装置由风箱下部的排灰斗、排灰管及排灰阀门膨胀节等组成，运行时，二次风箱内是正压，炉膛内是负压，灰粉依靠自重进入灰斗，由于风箱内和炉膛内存在压差，灰斗内灰粉会被源源不断的吸入炉膛内，灰粉进入炉膛，大部分会落入捞渣机里，和渣一起被带走，少量再进入尾部烟气。
从结构原理上，该方式用于底部二次风箱在运行期间持续排灰，可以有效彻底解决二次风箱底部积灰的问题。为了印证该装置实际使用效果。利用蒲电一期NO.3炉2012年9月份的大修机会，对前后底层风箱都加装了上述的排灰装置，经过半年运行后（2013年4月份）停炉检查，排灰效果非常良好，灰位明显下降：（见图2：加装排灰装置运行后积灰明显减少）
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三、技术创新特点：
1、该项目基本工作原理就是利用风箱底部灰斗的收集作用，并依靠冷灰斗与风箱内的压差，将灰粉从另外的通道排进炉内，从而避免了灰粉的堆积，也避免了灰粉对喷口管圈的磨损。设计结构简单紧凑，无需外加动力，极易方便实施，投入成本较低，而效果显著。
2、该项目不仅在优化对吹式燃烧器旋流风动力场方面取得良好效果，而且间接的减少了燃烧器喷口水冷壁管圈磨损。可谓“一法多得”。?
3、从设计结构特点来说，在全国同类机组解决同类问题当中，据了解，尚属首次。技术创新方面比较新颖，比较领先。
4、技术难度不高，实现成本较低，鉴于国内目前该类型机组达40%之多，多少存在风箱积灰问题。因此该方法值得大力推广应用。