关于锅炉除渣系统蓬渣积渣原因及防范措施

关于锅炉除渣系统蓬渣积渣原因及防范措施

白晶恩   陈运会  冯筱

  华能左权煤电有限责任公司032600

摘要；煤粉在锅炉发展的燃烧过程中，炉内灰沉积通常可分为结渣与表面沾污（积灰）两种类型。结渣主要包括了已软化或融合的灰粒，以及接触在水冷壁上的主要在受热表面产生的渣块层；而表面沾污则主要是指煤尘或挥发物在受热的表层凝结，并继续附着在灰粒上而形成的沉积灰层。结渣和表面沾污层虽然形成的机理不同，但同时又是互相影响的结果。当表面沾污层厚度达规定值时，由于混凝土表面上升，使之逐步转化为液态渣面。同时由于炉内吸热下降，以及煤仓的烟温上升，使过热器和再热器的表面沾污层上升。锅炉结渣对除渣系统的安全稳定运行有着严格的要求，长时间蓬渣对锅炉的安全经济运行有很大影响，甚至会导致停炉。怎么避免锅炉蓬渣积渣变得尤为重要。

关键词:锅炉、积渣、安全、措施

一、除渣系统介绍

除渣系统为风冷式干式除渣系统，主要的组成装置有：渣斗、液压破碎机、风冷式钢带排渣机、碎渣机、风斗式提升机和渣仓等。

全部的干式排渣器都安装在高压锅炉尾部下部，机械密封则设置在冷灰斗下部，并具备了对液压则闭闸门、以及对高压锅炉尾部各个方向的膨胀和密封作用；对液压则闭闸门（挤压头）则设置在机械密封下方。高压锅炉的高温灰渣，在启动的同时液压装置也关门并落入了钢带输渣机，而灰渣在向钢带运送的过程中将逐渐冷却，并到达了位于头部动力段上的钢带物料输送出口，而此时，灰渣温度已经降到了一百五十℃以下，经碎渣机的击碎后，再进入中间渣仓，接着再通过tb式垂直斗式提升机将灰渣上升至中间渣仓，然后再经过干灰散装机和湿式系统搅拌机的输送，灰渣最后再由汽车输送。

二、锅炉结渣产生的原因分析

结渣是一种很复杂的物理化学过程，灰渣在高温下粘附在受热表面、锅壁、炉排等上面，且越积越多。结渣问题除与煤质有关外，还与锅炉的构造、燃烧器类型、炉内的水温和动力状态等因素密切相关，可以概括为如下的一些主要方面：

1、煤灰的结渣特性

灰的成分(SiO2、Al2O3、FeO和CaO)

坩埚又是所有能源中最不可燃的物质，因此不管固体燃料还是液体燃料中，都或多或少的会存在难以点燃的矿物质和有害物质。而对于燃煤的坩埚来说也是最不利的，因为在把煤引燃后，如果将煤中的不可燃矿物质全部转变为坩埚，就会融化，从而吸收了大部分热量，不仅使燃气的发热量减少，而且还理论导致气温降低，甚至影响燃气的着火和爆炸。坩埚多，是在煤粒表面形成坩埚外壳，以阻止煤中的有害物与气体碰撞，使煤气无法燃尽。坩埚多，在灰粒随烟气流经过受热表面后，如烟速提高就会破坏受热表面，而在烟速降低后，又导致受热表面积灰，因此降低了对温度的影响效果，使排烟层气温增高，炉内出现了大量结渣。

渣的熔融性

渣的熔化率也是在发电厂中烧煤的主要参数。各种燃煤的除灰温度一般在1000～1600℃之间。但人们通常将除灰的软化温度处理，高温T2＞1350℃的煤称为不易快速分解煤，因结渣的可能性较小；而高温T2＝1200～1350℃的煤称为中熔灰份煤；T2＜1200℃的煤称为易熔灰份煤，是因为上述燃煤类型比较易于结渣，但其在燃煤锅炉温度的燃烧性能却较差。

2、煤仓热强度（容积热强度qv、散射截面热强度qA、燃烧器区域侧壁热强度qr、炉膛侧壁热强度qb）

a、容积热强度qv

煤仓体积热力强度qv是指锅炉的输入能量与煤仓体积的百分比，即单位煤仓体积的加热能量。

b、截面热强度qA

锅炉截面热能力qA是指锅炉的总热能与炉膛截面积之间的百分比，即在单位截面积上的总加热能力。

c、燃烧器区域壁面热强度qr

对于大容量锅炉,需增加燃烧器区域壁面热强度qr来判断炉内的热力特性指标。

d、炉膛壁面热强度qb

煤仓侧壁热强qb，亦称为煤仓辐射受热面积的热强，为单位煤仓侧壁所接受的炉内辐照能量的平均数。

3、炉膛出口温度

炉膛出口设计除要提高燃料的燃尽，以获得尽可能好的燃烧效果外，还须使燃煤生成的烟尘在炉膛尺寸出口时能被迅速冷却，至低煤尘产生的热变形温度为T1(50～100 ℃)，以避免在炉膛尺寸出口时结渣。4、运行操作方面的原因（缺氧运行产生还原性气氛）

4、由于在运行中的温度控制错误，再加上燃烧调节错误，以及燃烧器的一、二次风混合效率不良，均可造成了空气供应的不足和炉内空气饱和性不佳，使炉膛中的部分区域产生了还原作用气氛，使灰中熔点较多的Fe二O三被还原成熔点较小的FeO，而FeO又可以与CaO、MgO和高熔点的坩埚，生成温度各为1000～1200℃的较低温度共晶，因而使灰中温度逐渐下降。此外，因为空气中一氧化碳在高温锅炉尾部燃烧的环境中比煤粉锅炉颗粒活泼的多，所以在空气中一氧化碳就会在高速的化合反应中消耗掉大量的金属氧化剂，不但损失了很多能量，还造成了煤粉锅炉的燃烧不完全，也就是高温锅炉尾部燃烧器中由于缺氧而生成大量结渣的内在原因。

三、锅炉结渣的危害

(1)导致锅炉运行经济性下降

在受热表面结渣后，削弱了传热功能，从而导致热能的下降，同时由于坩埚附着于受热表面会增加边界火阻，使煤仓的火心向后平移，锅炉出口烟温过高，从而造成烟气出口渣块的阻塞，同时造成了锅炉排烟火损的上升以及锅炉工作质量的降低；

锅炉炉排中的结渣时，会产生熔融状态下的灰渣包裹未燃的煤焦油，使得燃油无法充分燃烧，且大的渣片很容易卡在炉排下部的进风口温度上，造成一次进入气量的减少，从而增加了机械不完全燃烧热的损失；

(2)影响锅炉出力

水冷壁结渣时，将导致水蒸发量减少，若达到燃煤锅炉的额定值蒸汽能力，将必须耗费较高的能源量，从而使得耗电量增加；

由于锅炉的结渣以及设备工作，锅炉内的所有元件温度都在变化，其中透风阻力、通过风口的空气流速等，都是影响锅炉的热输送能力的主要影响因子；

(3)影响锅炉运行的安全性

在锅炉高温的运行过程中，很容易出现管束堵塞、设备迸出等严重交通事故的情况出现，这主要是因为锅炉高温结渣后会导致总的传热温阻的增加，进而降低了燃煤锅炉对高温时的正常出力，而为了满足锅炉对高温的正常受热负荷，就需要增加锅炉中总的燃煤量，由此造成的锅炉高温、整体受热面积、煤仓的进出口烟气浓度以及过温器的烟气温度都上升了，但如增加温度过快就会使水冷壁的温度过高，进而造成了热量传递不准确，从而使得燃煤锅炉的高温进一步上升，结渣问题更加严重，由此形成的一种不良恶性循环；

四、除渣系统故障引起锅炉蓬渣的防范措施:

1、单台斗提机故障时,保证另外一台斗提机能够可靠运行。同时检修须梳理好检修工序,尽快恢复故障斗提机正常运行。另外运行和检修做好俩台斗提机同时故障停运时的应急预案。

2、斗提机故障、事故排渣口不能排渣时需关闭挤压头并及时降低机组负荷,减少产渣量。同时通知输煤给A、C仓上灰分低的煤,保证锅炉稳燃的情况下提高磨组分离器转速,降低煤粉细度使渣量相对减少。

3、碎渣机故障时(一般为防磨瓦卡涩),关闭挤压头,停运钢带机、清扫链,将碎渣机倒转后取出防磨瓦,之后系统恢复正常运行。

4、清扫链故障时,钢带机底部会产生大量积灰,积灰上限控制在清扫链检查孔1/2高度处,若积灰高度达到上限,立即联系检修进行掏灰。

5、钢带机故障时,短时无法恢复,积渣高度上限为渣井250mm观察孔处,届时必须联系检修部进行钢带机上部掏渣,同时运行部配合放渣操作。