CN111609423A - 基于锅炉运行角度的防结渣方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于锅炉运行角度的防结渣方法，从配风、制粉和吹灰三个角度进行综合的减轻结渣的运行优化；其中，配风优化包括氧量控制、一次风速调整、一次风率调整、SOFA风布置优化、炉内温度监视优化；制粉系统优化包括煤粉细度调整、磨煤机组合控制、磨煤机出口温度控制、原煤管理；吹灰优化包括：在燃烧初期，进行吹灰，及时清除受热面上的积灰；在燃烧器区域的上部增设吹灰器；在分隔屏区域安装长伸缩吹灰器，以缓解分隔屏的结渣情况。本发明提高了锅炉运行的安全性及可靠性。

Description

基于锅炉运行角度的防结渣方法

技术领域

本发明属于火力发电厂安全运行技术领域，尤其涉及一种基于锅炉运行角度的防结渣方法。

背景技术

结渣主要由烟气中夹带的熔化或部分熔化的颗粒碰撞在炉墙、水冷壁或管子上被冷却凝固而形成，结渣的形态主要是以粘稠或熔融的沉淀物形式出现，结焦主要出现在辐射受热面上。

近年来，我国许多电厂为了节约燃料成本，燃用大量劣质煤，尤其是高硫高碱煤，造成锅炉结渣现象加重，严重结渣对锅炉运行的安全性和经济性会产生不良的影响。因此，需要一种从锅炉运行角度方面防止结渣的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于锅炉设计角度的防结渣方法，以保障锅炉运行的安全性。

本发明提供了一种基于锅炉运行角度的防结渣方法，从配风、制粉和吹灰三个角度进行综合的减轻结渣的运行优化；

其中，配风优化包括氧量控制、一次风速调整、一次风率调整、SOFA风布置优化、炉内温度监视优化；

制粉系统优化包括煤粉细度调整、磨煤机组合控制、磨煤机出口温度控制、原煤管理；

吹灰优化包括：在燃烧初期，进行吹灰，及时清除受热面上的积灰；在燃烧器区域的上部增设吹灰器；在分隔屏区域安装长伸缩吹灰器，以缓解分隔屏的结渣情况。

进一步地，所述氧量控制包括：在运行过程中根据炉内结渣的实际情况，及时检测尾部烟气中的CO浓度，判断缺氧量以及飞灰中的可燃烧物含量，并以此判断煤粉的不完全燃烧量，以指导氧量的控制，消除炉膛低氧量下的还原性气氛，减少炉膛及各对流受热面的结渣。

进一步地，所述一次风速调整包括：

通过提高一次风的风速，延迟粉煤颗粒点燃的时间，使点火点原理燃烧器区域，减少主燃烧器区域的温度，使高温度区域布置在炉膛中心周围，减慢高温下的燃烧器造渣倾向。

进一步地，所述一次风率调整包括：

通过减少一次风率，提高煤粉快速着火能力，确保煤粉在主燃区充分燃烧，降低炉膛出口烟气温度，减轻炉膛出口锅炉受热面带的结渣。

进一步地，所述SOFA风布置优化包括：

通过关小OFA开度，确保煤粉在主燃区充分燃烧，降低炉膛出口烟气温度，减轻炉膛出口锅炉受热面带的结渣。

进一步地，所述炉内温度监视优化包括：

在烟气温度测量点的前壁和后壁布置温度测量点，并将实时温度数据发送到中央控制室监控屏幕，供操作人员监测炉内燃烧，对炉膛火焰歪斜做出准确判断，及时调整和控制烟气温度。

进一步地，所述煤粉细度调整包括：

当炉膛上部的屏式过热器及对流受热面没有发生结渣现象时，将煤粉细度R90控制在26～32％之间，当主燃烧器区域无结渣问题时，将煤粉细度R90控制在20％左右。

进一步地，所述磨煤机组合控制包括：

通过调整磨煤机的给煤量改变各层燃烧器区域的热负荷分配，使主燃烧区域的热负荷均匀分布，控制火焰中心在适当的高度，减缓主燃烧器区域及炉膛上部屏式过热器的结渣情况。

进一步地，所述磨煤机出口温度控制包括：

通过提高煤磨出口空气的温度，改善煤粉的着火性能，防止火焰中心的向上移动，降低锅炉的出口烟气温度，提高锅炉的热效率。

进一步地，所述原煤管理包括：

对于掺烧高碱煤，根据不同煤种进行分堆储存，然后进行试验确定掺烧比例，严格按照掺烧比例进行入磨前的混合，降低高碱煤的沾污结渣特性，确保锅炉的正常运行。

借由上述方案，通过基于锅炉运行角度的防结渣方法，提高了锅炉运行的安全性及可靠性。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

煤的内部结构，煤质特征是引发沾污结渣的内在因素，除此之外，锅炉的实际运行状况也会对此产生影响，而集控人员往往可以从运行的角度进行防止结渣的优化操作。

本实施例以炉膛出口过热器/再热器的防止结渣为例，可以从配风、制粉和吹灰三个角度进行综合的减轻结渣的运行优化，以提高锅炉运行的安全性及可靠性。具体包括：

1、配风优化

1)氧量控制

炉膛低氧下的燃烧会使炉膛区域呈现出还原性气氛，还原性气氛会降低煤灰的熔点，因此锅炉受热面处于还原性气氛中容易产生结渣。而高碱煤极易产生结渣，所以国内燃烧高碱煤的锅炉大多采取高氧运行。锅炉燃烧所需的氧量由送风机供应，因此对炉膛氧量的控制通过改变送风机的挡板开度来实现，直接表现为改变二次风的风量。但是氧量过高也会带来诸多问题，例如对于四角切圆燃烧方式的锅炉，氧量过高，二次风量增大使切圆的直径增大，导致火焰贴墙，加剧燃烧区域的结渣；氧量过高会增加送风机的电耗，增加厂用电，并且高氧量运行不利于控制NOx的浓度。当然低氧量燃烧会降低厂用电和NOx的排放浓度，提高锅炉的效率，但是氧量过低会造成煤粉的不完全燃烧，煤粉燃尽时间延长，火焰中心上移，炉膛出口烟气温度升高，炉膛顶部及各对流受热面温度升高，容易造成结渣甚至爆管。因此，在运行过程中需要根据炉内结渣的实际情况，及时检测尾部烟气中的CO浓度来判断缺氧量以及飞灰中的可燃烧物含量来判断煤粉的不完全燃烧量，来指导氧量的控制，努力消除炉膛低氧量下的还原性气氛，减少炉膛及各对流受热面的结渣。

2)一次风速的调整

提高一次风的风速，可以延迟粉煤颗粒点燃的时间，点火点从燃烧器区域远离，减少主燃烧器区域的温度，使高温度区域布置在炉膛中心周围，减慢高温下的燃烧器造渣倾向。对于四角切圆燃烧方式的锅炉来说，提高一次风速度可以增加一次风的刚性，有效避免了一次风两侧压差导致的偏转，防止一次风射流直接冲刷水冷壁受热面而导致结渣。

通过改变送风机的入口挡板开度，并且在炉膛上部的AB层燃烧器之间装设高温仪，对炉膛顶部烟气进行温度测量，得出数据进行分析氧量变化及炉膛温度场的温度分布之间的关系。在炉膛上部的AB层燃烧器的高度，能维持炉膛烟温处于比较低状态下的氧量在4％～5％之间，当炉膛氧量处于这个区间之外时，炉膛烟气温度均会升高。因为，当炉膛氧量偏低时，煤粉颗粒到燃尽高度必然不能燃尽，因此火焰中心发生上移，使炉膛出口烟温升高；当炉膛氧量偏高时，煤粉颗粒在炉膛内充分燃烧，会大量的辐射放热，也会导致炉膛出口烟温升高。

3)一次风率的调整

减少一次风率，提高煤粉的快速着火能力，确保煤粉在主燃区充分燃烧，有利于降低炉膛出口烟气温度，减轻炉膛出口锅炉受热面带的结渣。通过逐渐减小一次风机的入口挡板开度，降低一次风率，并利用在炉膛上部的AB层燃烧器之间的高温仪，对炉膛顶部烟气进行温度测量，得出数据进行分析一次风率变化及炉膛温度场的温度分布之间的关系。随着一次风率的逐渐降低，炉膛内温度水平正在均匀且稳定的上升。因为随着一次风率的逐步减少，一次风量也随之减少，因而一次风动量降低，此同时，二次风的动量增大，加大了二次风包裹煤粉的强度，即“风包粉”，防止了一次风粉混合物的扩散，防止切圆直径的扩大，使炉膛燃烧更为集中，避免了火焰刷墙，减缓了炉膛结渣的趋势。所以，降低一次风率，可以使锅炉机组稳定运行。

4)SOFA风布置优化

为运行过程，适当关小OFA开度，可以确保煤粉在主燃区充分燃烧，有利于降低炉膛出口烟气温度，减轻炉膛出口锅炉受热面带的结渣。

5)炉内温度监视优化

炉膛出口的烟温反映炉内燃烧，控制出口烟气温度低于灰熔点，可减少焦化。炉膛出口烟气温度监测是操作人员预防和控制准东煤焦化的有效手段。传统的锅炉设计，仅在炉出口处左或者右墙设置了一个正常运行时的温度测量点，但是对于四角切圆燃烧的煤粉炉燃烧过程中可能会出现火焰偏转，导致炉膛局部过热，火焰冲刷炉墙等不利影响，单烟气温度测量是不容易判断出火焰倾角。

本实施例在原烟气温度测量点的前壁和后壁增加温度测量点并将实时温度数据被发送到中央控制室监控屏幕。增加温度测量点有利于操作人员监测炉内燃烧，对炉膛火焰歪斜做出准确判断，及时调整和控制烟气温度。

2、制粉系统的优化

1)煤粉细度调整

一般情况下，煤粉细度对锅炉的影响比较大：煤粉过粗，则煤粉燃尽高度升高，煤粉燃烧的火炬被拖长，火焰中心上移，主燃烧区域热负荷减小，主燃烧区域结渣情况减少，但会导致炉膛出口烟气温度升高，屏式过热器及后面各受热面的结渣可能性增大，且煤粉动量增大，会对受热面进行冲刷，容易引起结渣；然而煤粉过细也会带来相应的问题，煤粉越细，磨煤机出力越高，燃烧状况越好，炉内辐射热量增大，炉膛出口烟温也将升高，容易引起对流受热面的结渣。根据目前我国燃烧高碱煤电厂的经验，高碱煤的挥发分较高，需要煤粉细度较粗的高碱煤煤粉防止制粉系统的着火及爆炸。当炉膛上部的屏式过热器及对流受热面没有发生结渣现象时，煤粉细度R90可控制在26～32％之间，当主燃烧器区域无结渣问题时，煤粉细度R90可控制在20％左右。综合以上所述，为确保制粉系统安全运行以及炉膛防结渣两个因素，煤粉细度R90可控制在30％上下。

2)磨煤机组合控制

对于燃烧高碱煤的锅炉，其结渣部位主要集中在燃烧器、过热器及再热器区域，因此可以改变磨煤机的运行方式，通过调整磨煤机的给煤量来改变各层燃烧器区域的热负荷分配，让主燃烧区域的热负荷均匀分布，控制火焰中心在适当的高度，减缓主燃烧器区域及炉膛上部屏式过热器的结渣情况。可在各个磨煤机设备正常情况下，优先选用下层磨煤机组合方式运行。

3)磨煤机出口温度控制

在同样的一次风温下，磨煤机出口的风粉混合物温度低。导致煤粉着火温度升高，煤粉无法快速燃烧，燃尽的高度升高，炉膛火焰中心向上移动，炉膛出口温度升高，从而加剧了上部炉膛和水平烟道受热面结渣。因此，提高煤磨出口空气的温度，可改善煤粉的着火性能，防止火焰中心的向上移动，降低锅炉的出口烟气温度，提高锅炉的热效率。

4)原煤管理

为保证锅炉的正常运行，必须保证燃用设计煤种。但是现在由于某些煤的价格原因，多数电厂几乎很难保证燃烧设计煤种，因此需要加强煤厂原煤的管理。对于掺烧高碱煤，要根据不同煤种进行分堆储存，然后进行试验确定掺烧比例，要严格按照掺烧比例进行入磨前的混合，降低高碱煤的沾污结渣特性，确保锅炉的正常运行。

3、吹灰优化

锅炉的吹灰器主要沿着烟气流向及各烟气受热面进行布置。不同位置布置的吹灰器不同，因此各吹灰器对锅炉结渣情况的影响不同，对于结渣严重的煤，从运行调整及制粉系统优化等各个方面采取方结渣的措施是指有一定缓解的作用。而燃烧初期，进行吹灰，及时清除受热面上的积灰，防结渣具有很大的效果，保证锅炉的正常运行。

早期大型锅炉一般在大风箱燃烧区域都未安装吹灰器，因此，燃烧器的上半部分结渣较为严重。对于这一问题，本实施例通过改变二次风箱的结构，比如200MW的机组经常采用的四角风道布置，可以在燃烧器区域的上部增设吹灰器，燃烧器区域的结渣现象也明显减弱。

另外，对四角燃烧方式的锅炉在分隔屏处也没有安装吹灰器，分隔屏处的结渣已经影响到锅炉的正常安全运行。因此，可在分隔屏区域安装了长伸缩吹灰器，缓解了分隔屏的结渣情况，但是只是在一定程度缓解了结渣，因为这种锅炉的分隔屏的间距比较大，吹灰器未能进行全部的吹扫。例如，某600MW机组锅炉安装了6排大屏，每排分隔屏沿着锅炉宽度方向的间距为3m左右，安装了吹灰器之后，吹灰器只能从炉膛的两侧墙进入分隔屏，并且仅能吹到屏3次，其余的间隔的吹灰蒸汽大都被浪费。除此之外，分隔屏和后屏的间距比较小，吹灰器伸、缩时可能会碰到管屏。而墙式燃烧方式的锅炉与四角燃烧方式的分隔屏不一样，墙式燃烧的锅炉大屏的排数较后者多，且分隔屏前后有足够的间隔能装下吹灰器。因此，可以改变四角燃烧方式锅炉的分隔屏布置位置，可以装设吹灰器和改善吹灰效果。

吹灰的位置与顺序不一样，吹灰效果的也各有差异，因此结渣状况就会不同，对锅炉的影响也有差异。因为各受热面的结渣状况不同，会影响锅炉的运行参数，因此可以分析出各个受热面的结渣积灰程度，确定吹灰的部位及强度；另一方面，由于运行工况的需要，需要对部分的受热面进行吹灰及前后顺序有所不一。

(1)吹灰顺序

吹灰的顺序是按照烟气流向来进行吹灰,由于空气预热器积灰比较严重,因此，要求空气预热器的吹灰强度较其他受热面大。所以，本实施例吹灰顺序为：空气预热器—炉膛—过热器—再热器—省煤器—空气预热器。

(2)选择性吹灰

一般以空气预热器的入口温度以及排烟温度作为受热面结渣积灰的重要判断依据。如果空预器入口温度和排烟温度较低，则说明各受热面换热效果良好，受热面的表面相对干净；反之，则说明受热面换热效果差，表面积灰结渣严重。再则，过热器、再热器的减温水量以及低温过热器的出口温度也可以判断受热面的结渣情况。过热器、再热器的减温水量反应出辐射与对流受热面传热的相对状态，锅炉受热面的积灰结渣会导致受热面的传热系数发生改变，影响到受热面的传热效果。当受热面积灰结渣情况严重时，受热面换热效果不好，导致烟气温度升高，减温水量增大，因此，过热器、再热器的减温水量加大时，可以对炉膛及受热面进行吹灰，过热器、再热器的减温水量可以作为判断过热器、再热器受热面的干净程度的依据，两者的减温水量的对比可以反映出其对应的受热面区域的积灰结渣程度，能指导进行吹灰。如果只有低温过热器的出口温度降低，则说明低过受热面就会结渣情况严重。在进行常规的吹灰之后，可以根据运行参数对受热面的干净程度进行判断，进而指导针对性的吹灰工作。

(3)在锅炉运行过程中，运行工况的改变，需要进行不同部位和不用顺序地吹灰，例如：在过热器或者再热器减温水较少的情况下，需要停运或者启动上层磨煤机、磨煤机运行方式向下切等来改变磨煤机的运行方式，在进行这些动作之前，需要提前进行对某些部位的定点吹灰，使受热面的吸热达到锅炉的运行需要。如果机组经常高负荷运行，锅炉的大后屏过热器受热面容易结焦，则需要对该受热面进行吹灰。低温受热面如省煤器、空气预热器等容易积灰，需要定时吹扫。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于锅炉运行角度的防结渣方法，其特征在于，从配风、制粉和吹灰三个角度进行综合的减轻结渣的运行优化；

其中，配风优化包括氧量控制、一次风速调整、一次风率调整、SOFA风布置优化、炉内温度监视优化；

制粉系统优化包括煤粉细度调整、磨煤机组合控制、磨煤机出口温度控制、原煤管理；

吹灰优化包括：在燃烧初期，进行吹灰，及时清除受热面上的积灰；在燃烧器区域的上部增设吹灰器；在分隔屏区域安装长伸缩吹灰器，以缓解分隔屏的结渣情况。

2.根据权利要求1所述的基于锅炉运行角度的防结渣方法，其特征在于，所述氧量控制包括：在运行过程中根据炉内结渣的实际情况，及时检测尾部烟气中的CO浓度，判断缺氧量以及飞灰中的可燃烧物含量，并以此判断煤粉的不完全燃烧量，以指导氧量的控制，消除炉膛低氧量下的还原性气氛，减少炉膛及各对流受热面的结渣。

3.根据权利要求2所述的基于锅炉运行角度的防结渣方法，其特征在于，所述一次风速调整包括：

通过提高一次风的风速，延迟粉煤颗粒点燃的时间，使点火点原理燃烧器区域，减少主燃烧器区域的温度，使高温度区域布置在炉膛中心周围，减慢高温下的燃烧器造渣倾向。

4.根据权利要求3所述的基于锅炉运行角度的防结渣方法，其特征在于，所述一次风率调整包括：

通过减少一次风率，提高煤粉快速着火能力，确保煤粉在主燃区充分燃烧，降低炉膛出口烟气温度，减轻炉膛出口锅炉受热面带的结渣。

5.根据权利要求4所述的基于锅炉运行角度的防结渣方法，其特征在于，所述SOFA风布置优化包括：

通过关小OFA开度，确保煤粉在主燃区充分燃烧，降低炉膛出口烟气温度，减轻炉膛出口锅炉受热面带的结渣。

6.根据权利要求5所述的基于锅炉运行角度的防结渣方法，其特征在于，所述炉内温度监视优化包括：

在烟气温度测量点的前壁和后壁布置温度测量点，并将实时温度数据发送到中央控制室监控屏幕，供操作人员监测炉内燃烧，对炉膛火焰歪斜做出准确判断，及时调整和控制烟气温度。

7.根据权利要求1所述的基于锅炉运行角度的防结渣方法，其特征在于，所述煤粉细度调整包括：

当炉膛上部的屏式过热器及对流受热面没有发生结渣现象时，将煤粉细度R90控制在26～32％之间，当主燃烧器区域无结渣问题时，将煤粉细度R90控制在20％左右。

8.根据权利要求7所述的基于锅炉运行角度的防结渣方法，其特征在于，所述磨煤机组合控制包括：

通过调整磨煤机的给煤量改变各层燃烧器区域的热负荷分配，使主燃烧区域的热负荷均匀分布，控制火焰中心在适当的高度，减缓主燃烧器区域及炉膛上部屏式过热器的结渣情况。

9.根据权利要求8所述的基于锅炉运行角度的防结渣方法，其特征在于，所述磨煤机出口温度控制包括：

通过提高煤磨出口空气的温度，改善煤粉的着火性能，防止火焰中心的向上移动，降低锅炉的出口烟气温度，提高锅炉的热效率。

10.根据权利要求9所述的基于锅炉运行角度的防结渣方法，其特征在于，所述原煤管理包括：

对于掺烧高碱煤，根据不同煤种进行分堆储存，然后进行试验确定掺烧比例，严格按照掺烧比例进行入磨前的混合，降低高碱煤的沾污结渣特性，确保锅炉的正常运行。