CN109882831B - 基于六温法防控燃煤电站锅炉受热面结焦的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于六温法防控燃煤电站锅炉受热面结焦的方法，其步骤为：1)对燃煤锅炉受热面近壁烟气温度t₁、烟气和受热面壁面的温差△t、受热面壁面温度t₄和燃用煤质的灰熔点温度t₂进行动态监控，2)对燃煤锅炉受热面管壁温度梯度K进行动态监控；3)利用受热面管壁温度梯度K、受热面管材许用温度t₃、烟气温度t₁、燃用煤炭的灰熔点温度t₂随锅炉运行时间的推移，将其变化规律绘制成一张燃煤电站锅炉运行防结焦的防控图，然后，采用防控图并结合烟气和受热面壁面的温差△t、受热面管壁温度t₄的判别方法达到防控燃煤锅炉受热面结渣的目的，进而确定是否启动进一步的防控结焦的措施，达到减缓和消除燃煤锅炉受热面的结焦。

Description

基于六温法防控燃煤电站锅炉受热面结焦的方法

技术领域

本发明涉及一种燃煤电站锅炉，具体涉及一种防控燃煤锅炉受热面结焦的方法。

背景技术

目前，我国是以火力发电为主的国家，拥有数量众多的燃煤电站锅炉。燃煤电站锅炉在依据设计煤种进行热力计算并完成设计制造安装运行后，一旦燃用煤质或运行工况发生变化，在锅炉运行过程中经常会导致严重的受热面结焦等问题，其结果不仅影响锅炉热效率，也会容易导致炉膛燃烧波动、不稳定、灭火，严重状况将造成受热面爆管；另外，由于锅炉受热面结焦，一旦发生掉焦锅炉底部捞渣机将卡涩、停运，如果结焦过多，锅炉停运的案例时有发生，特别是对于采用无渣井、无关断门设计的机械排渣系统，在捞渣机出现故障无法运行后，不得不进行破坏水封处理，否则将被迫停炉，严重影响机组安全稳定运行。

目前对于燃煤电站锅炉结焦的动态检测以及预控办法一般度采用配煤掺煤掺烧的原理，如专利公开号为CN 108006680A，提到的目前缓解燃煤锅炉结焦的主要手段包括配煤掺烧、增加吹灰器布置或通过输煤皮带处投放燃煤防结焦添加剂等方式进行控制，都是在焦块形成后，通过设备技术改造或增加成本的手段、措施适应锅炉的清焦，但对焦块的初期形成无法动态监测和及时遏制，而且上述办法都有一定的局限性；配煤掺烧通常存在掺烧比例大，掺烧成本较高等问题、调控难度大等缺点；增加吹灰器可以减缓结渣发生，但长期使用会导致水冷壁管磨损严重，增加受热面爆管风险；通过添加除焦剂虽然可以有效抑制锅炉结焦，但存在使用成本高、增加二次污染、可能导致锅炉尾部烟道脱硝SCR催化剂中毒失效等弊端，且适用范围窄，难以适用于高钠煤(即煤中灰分钠含量高于2％的煤)。另外在锅炉运行期间，无法通过检修、改造手段，进一步防治燃煤锅炉结渣、沾污，只能依托于运行的调整、监控和预防。

因此，研究一种在锅炉运行过程中，防治燃煤锅炉结渣、沾污，提升锅炉热效率的同时，以简单快捷、低成本、适用范围广实时预控锅炉受热面的防焦、除焦的方法，具有重要的现实意义和巨大的经济价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对电站锅炉运行期间，对燃煤电站锅炉结焦的动态监测以及预控办法不足，无法提前防治燃煤锅炉受热面结渣、沾污，而提供一种以简单快捷、低成本、适用范围广实时预控锅炉受热面的防焦、除焦的方法。

为解决上述锅炉结焦的技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种基于六温法防控燃煤电站锅炉受热面结焦的方法，其步骤为：

1)对燃煤锅炉受热面近壁烟气温度t₁、烟气和受热面壁面的温差△t、受热面壁面温度t₄和燃用煤质的灰熔点温度t₂进行动态监控，受热面近壁烟气温度t₁和燃用煤质的灰熔点温度t₂是随着锅炉运行状况和实际采用的煤炭性质的变化而改变；

2)对燃煤锅炉受热面管壁温度梯度K进行动态监控；

3)利用受热面管壁温度梯度K、受热面管材许用温度t₃、受热面近壁烟气温度t₁、燃用煤质的灰熔点温度t₂随锅炉运行时间的推移，将其变化规律绘制成一张燃煤电站锅炉运行防结焦的防控图，然后，采用防控图并结合烟气和受热面壁面的温差△t、受热面壁面温度t₄的判别方法达到防控燃煤锅炉受热面结焦的目的。

所述防控图为由受热面管壁温度梯度K₁、K₂线以及受热面管材的许用温度t₃构成的T-H图，其中，T表示温度，H表示时间，T-H图分为四个区域，对于大型燃煤电站锅炉，受热面管壁温度梯度K₁、K₂的值分别为K₁＝10-15、K₂＝20-25，并利用六温法防控燃煤电站锅炉受热面结焦的方法进行防控，其中：

(1)当锅炉受热面管壁温度梯度K<K₁时，受热面壁面温度t₄在受热面管材许用温度t₃温度以下，锅炉受热面运行工况处在第一区域，即区域I为安全区域，该区域I既是受热面管材的安全运行区域，又是不易产生受热面结焦的区域；

(2)当锅炉受热面管壁温度梯度K₁<K<K₂时，受热面壁面温度t₄在受热面管材的许用温度t₃温度以下，锅炉受热面运行工况处在第二区域，即区域Ⅱ为过渡区域，同时此时烟气和受热面壁面的温差△t>T时，T＝400℃～600℃，T为烟气和受热面壁面的温差值，表明虽然锅炉受热面运行工况处在区域Ⅱ，受热面处于过渡性的安全运行区域，但是存在受热面结焦的趋势，随着时间的推移发生超温、结焦的可能性增大；

(3)当锅炉受热面管壁温度梯度K>K₂时，受热面壁面温度t₄在管材许用温度t₃温度以下，锅炉受热面运行工况处在第三区域，即区域Ⅲ为轻度结焦区域，同时此时烟气和受热面壁面的温差△t>T时，T＝400℃～600℃，T为烟气和受热面壁面的温差值，锅炉受热面已经发生轻度结焦的现象，虽然短时可以维持受热面管件的安全运行，但随着温度发展，近受热面壁面热负荷的变化，结焦量将持续增加，极易发展产生受热面结焦；

(4)当锅炉受热面管壁温度梯度K>K₂时，受热面壁面温度t₄高于管材许用温度t₃温度，锅炉受热面运行工况处在第四区域，即区域IV，此时，锅炉受热面已经发生结焦，受热面壁面温度t₄已经超过管材许用温度t₃温度，受热面处在危险的运行区域严重结焦，必须采取蒸汽吹扫、打焦等措施，防控或消除受热面结焦的进一步加剧，保证锅炉受热面运行的安全。

本发明的有益效果是：

本发明公开了一种在锅炉运行期间，采用六温法监控锅炉运行状况，即锅炉受热面近壁烟气温度t₁、燃用煤质的灰熔点温度t₂、受热面管材许用温度t₃、受热面壁面温度t₄、受热面壁面温度梯度K以及烟气温度t₁和受热面壁面温度t₄的温差△t这六个温度来监测控制锅炉壁面热负荷，动态监测壁面的结焦和发展趋势以及壁面安全性，进而确定是否启动进一步的防控结焦的措施，达到减缓和消除燃煤锅炉受热面的结焦。

附图说明

图1为燃煤电站锅炉受热面结焦防控图；

图2为大型燃煤电站锅炉受热面结焦状况的防控实施图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

一种基于六温法防控燃煤电站锅炉受热面结焦的方法，其步骤为：

1、对燃煤锅炉受热面近壁烟气温度t₁、烟气和受热面壁面的温差△t、受热面壁面温度t₄和燃用煤质的灰熔点温度t₂进行动态监控，受热面近壁烟气温度t₁和燃用煤质的灰熔点温度t₂是随着锅炉运行状况和实际采用的煤炭性质的变化而改变；

2、对燃煤锅炉受热面管壁温度梯度进行动态监控；受热面管壁温度梯度K(对管壁温度进行微分运算)是掌握锅炉管壁温度变化速率的重要指标，通常情况下，依据锅炉运行模式与工况的不同，控制受热面管壁温度梯度K值的变化范围。

3、利用受热面管壁温度梯度K、受热面管材许用温度t₃、受热面近壁烟气温度t₁、燃用煤质的灰熔点温度t₂随锅炉运行时间的推移，将其变化规律绘制成一张燃煤电站锅炉运行防结焦的防控图(见图1)，然后，采用防控图并结合烟气和受热面壁面的温差△t、受热面壁面温度t₄的判别方法达到防控燃煤锅炉受热面结焦的目的。

燃煤电站锅炉受热面结焦的防控图为由受热面管壁温度梯度K₁、K₂线以及受热面管材的许用温度t₃构成的T-H图，其中，T表示温度，H表示时间，T-H图分为四个区域，对于大型燃煤电站锅炉，受热面管壁温度梯度K₁、K₂的值分别为K₁＝10-15、K₂＝20-25，并利用六温法防控燃煤电站锅炉受热面结焦的方法进行防控，其中：

(1)当锅炉受热面管壁温度梯度K<K₁时，受热面管壁温度t₄在受热面管材许用温度t₃温度以下，锅炉受热面运行工况处在第一区域，即区域I为安全区域，该区域I既是受热面管材的安全运行区域，又是不易产生受热面结焦的区域；

(2)当锅炉受热面管壁温度梯度K₁<K<K₂时，受热面壁面温度t₄在受热面管材的许用温度t₃温度以下，锅炉受热面运行工况处在第二区域，即区域Ⅱ为过渡区域，同时此时烟气和受热面壁面的温差△t>T时，T＝400℃～600℃，T为烟气和受热面壁面的温差值，表明虽然锅炉受热面运行工况处在区域Ⅱ，受热面处于过渡性的安全运行区域，但是存在受热面结焦的趋势，随着时间的推移发生超温、结焦的可能性增大；

(3)当锅炉受热面管壁温度梯度K>K₂时，受热面壁面温度t₄在管材许用温度t₃温度以下，锅炉受热面运行工况处在第三区域，即区域Ⅲ为轻度结焦区域，同时此时烟气和受热面壁面的温差△t>T时，T＝400℃～600℃，T为烟气和受热面壁面的温差值，锅炉受热面已经发生轻度结焦的现象，虽然短时可以维持受热面管件的安全运行，但随着温度发展，近受热面壁面热负荷的变化，结焦量将持续增加，极易发展产生受热面结焦；

(4)当锅炉受热面管壁温度梯度K>K₂时，受热面壁面温度t₄高于管材许用温度t₃温度，锅炉受热面运行工况处在第四区域，即区域IV，此时，锅炉受热面已经发生结焦，受热面壁面温度t₄已经超过管材许用温度t₃温度，受热面处在危险的运行区域严重结焦，必须采取蒸汽吹扫、打焦等措施，防控或消除受热面结焦的进一步加剧，保证锅炉受热面运行的安全。

实施例:六温法防控燃煤电站锅炉受热面结焦新方法的实施：

六温法防控燃煤电站锅炉受热面结焦的新方法在大型燃煤电站锅炉防控受热面结焦的实施过程。

根据图1六温法防控燃煤电站锅炉受热面结焦的方法，实施对象是大型燃煤电站锅炉受热面，图2表示大型燃煤电站锅炉受热面实际运行结焦状况的防控实施过程。图中红线O^，ABCD表示大型燃煤电站锅炉受热面处烟气温度t₁线，蓝线OA、OB、OC、OD表示大型燃煤电站锅炉受热面壁面温度梯度K。对于目前具有代表性的大型燃煤电站锅炉，实际运行时锅炉受热面壁面温度梯度K₁＝12，K₂＝23。

1、大型燃煤电站锅炉实际运行时，当锅炉受热面壁面温度梯度小于K₁值，即K_OA<12时，对应图中OA线段。由于K_OA<12,这时受热面壁面温度t₄在管材许用温度t₃温度范围以下，即受热面壁面工况处于区域I为安全区域，锅炉受热面处在安全运行范围，不产生结焦。

2、大型燃煤电站锅炉实际运行时，当锅炉受热面壁面温度梯度值处于K₁和K₂之间，即温度梯度增大K_OB>12、K_OB<23时，对应图中OB线段。虽然受热面壁面温度t₄小于管材许用温度t₃温度，但是受热面壁面温度梯度增大加速，K值范围处在12<K_OB<23之间,即受热面壁面工况为区域Ⅱ过渡区域，锅炉受热面壁面已有结焦现象的产生。

3、大型燃煤电站锅炉实际运行时，如果锅炉受热面壁面温度梯度大于K₂值，即K_OC>23时，对应图中OC线段。这时受热面壁面温度t₄在管材的许用温度t₃温度以下，由于受热面壁面温度梯度K₂值大于23,即受热面壁面工况处于区域Ⅲ，为轻度结焦区域，壁面已有结焦现象，此时，烟气和受热面壁面的温差△t>T时，T＝400℃～600℃，T为烟气和受热面壁面的温差值,这时锅炉受热面短时间内可以继续维持安全运行。

4、大型燃煤电站锅炉实际运行时，如果锅炉受热面壁面温度梯度进一步增大大于K₂值，即K_OD>23时，对应图中OD线段。这时受热面壁面温度t₄已经超过管材许用温度t₃温度，而且壁面温度梯度23，大于规定的K₂值,即受热面壁面工况处于区域IV重度结焦区域，壁面已有严重的结焦，这时锅炉受热面不能维持正常的安全运行，需要立即采取除结焦措施进行清焦以保证锅炉的安全运行。

通过六温法防控燃煤电站锅炉受热面结焦新方法的实施，说明六温法能够应用于实际大型燃煤电站锅炉受热面结焦的防控。

Claims (2)

1.一种基于六温法防控燃煤电站锅炉受热面结焦的方法，其特征在于，其步骤为：

1)对燃煤锅炉受热面近壁烟气温度t₁、烟气和受热面壁面的温差△t、受热面壁面温度t₄和燃用煤质的灰熔点温度t₂进行动态监控，受热面近壁烟气温度t₁和燃用煤质的灰熔点温度t₂是随着锅炉运行状况和实际采用的煤炭性质的变化而改变；

2)对燃煤锅炉受热面管壁温度梯度K进行动态监控；

3)利用受热面管壁温度梯度K、受热面管材许用温度t₃、受热面近壁烟气温度t₁、燃用煤质的灰熔点温度t₂随锅炉运行时间的推移，将其变化规律绘制成一张燃煤电站锅炉运行防结焦的防控图，然后，采用防控图并结合烟气和受热面壁面的温差△t、受热面壁面温度t₄的判别方法达到防控燃煤锅炉受热面结焦的目的。

2.根据权利要求1所述的基于六温法防控燃煤电站锅炉受热面结焦的方法，其特征在于：所述防控图为由受热面管壁温度梯度K₁、K₂线以及受热面管材的许用温度t₃构成的T-H图，其中，T表示温度，H表示时间，T-H图分为四个区域，对于大型燃煤电站锅炉，受热面管壁温度梯度K₁、K₂的值分别为K₁＝10-15、K₂＝20-25，并利用六温法防控燃煤电站锅炉受热面结焦的方法进行防控，其中：

(1)当锅炉受热面管壁温度梯度K<K₁时，受热面管壁温度t₄在受热面管材许用温度t₃温度以下，锅炉受热面运行工况处在第一区域，即区域I为安全区域，该区域I既是受热面管材的安全运行区域，又是不易产生受热面结焦的区域；

(2)当锅炉受热面管壁温度梯度K₁<K<K₂时，受热面壁面温度t₄在受热面管材的许用温度t₃温度以下，锅炉受热面运行工况处在第二区域，即区域Ⅱ为过渡区域，同时此时烟气和受热面壁面的温差△t>T时，T＝400℃～600℃，T为烟气和受热面壁面的温差值，表明虽然锅炉受热面运行工况处在区域Ⅱ，受热面处于过渡性的安全运行区域，但是存在受热面结焦的趋势，随着时间的推移发生超温、结焦的可能性增大；

(3)当锅炉受热面管壁温度梯度K>K₂时，受热面壁面温度t₄在管材许用温度t₃温度以下，锅炉受热面运行工况处在第三区域，即区域Ⅲ为轻度结焦区域，同时此时烟气和受热面壁面的温差△t>T时，T＝400℃～600℃，T为烟气和受热面壁面的温差值，锅炉受热面已经发生轻度结焦的现象，虽然短时可以维持受热面管件的安全运行，但随着温度发展，近受热面壁面热负荷的变化，结焦量将持续增加，极易发展产生受热面结焦；

(4)当锅炉受热面管壁温度梯度K>K₂时，受热面壁面温度t₄高于管材许用温度t₃温度，锅炉受热面运行工况处在第四区域，即区域IV，此时，锅炉受热面已经发生结焦，受热面壁面温度t₄已经超过管材许用温度t₃温度，受热面处在危险的运行区域严重结焦，必须采取蒸汽吹扫、打焦等措施，防控或消除受热面结焦的进一步加剧，保证锅炉受热面运行的安全。

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