煤粉锅炉防止结焦的控制措施及相关技术应用Word格式.docx

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锅炉结焦不但增加了锅炉受热面的传热阻力,使受热面传热恶化、煤耗增加、降低锅炉的热经济性,还可能造成烟气通道的堵塞,影响了锅炉的安全运行,严重时会发生设备损坏、人身伤害事故。

所以说锅炉结焦对锅炉的安全、经济运行及可靠性有很大的影响:

1、降低锅炉出力,甚至被迫停炉。

(1)炉膛内水冷壁上结焦会增加受热面的传热阻力,降低辐射吸热量,使炉膛出口烟温升高。

一方面会使蒸发量减少,要维持蒸发量,就要增风加煤,但是通风设备容量是有限的,再加之结焦使得烟气的流动阻力增加,也要引起风量的不足;

另一方面会使对流受热面热负荷升高、对流传热量增加而导致蒸汽温度、金属壁温超温,为了维持额定的参数,往往必须降低锅炉出力,还可能被迫停炉。

(2)炉膛出口受热面结焦,则会影响受热面传热,甚至影响蒸汽温度,并增大通风阻力,严重时甚至造成烟气通道的堵塞而使燃烧恶化。

焦作电厂#4炉就碰到过炉膛烟道结焦堵塞,造成了炉膛火焰四处喷出,三台引风机都加满了出力也不行,结果是降出力最后只能被迫停炉清焦。

(3)锅炉燃烧调整不好,掉焦严重时会造成锅炉出渣困难,被迫降低锅炉出力运行,甚至会把整个渣井封死,不能维持锅炉正常运行,只有停炉出渣、打焦。

这种情况我们很多电厂都遇到过。

2、降低锅炉效率

(1)锅炉受热面结焦时,减少了工质的吸热量,使排烟温度升高,造成排烟热损失增大。

(2)炉膛内结焦会造成炉内空气动力场不均;

燃烧器喷口及其附近结焦,会影响到煤粉射流及改变炉内燃烧空气动力工况,直接影响风粉的混合和燃烧;

这些会造成化学和机械不完全燃烧损失的增加。

3、造成事故,影响安全运行

(1)炉内结焦时,结焦部分和不结焦部分受热不均,产生热偏差,会影响到锅炉正常的水循环,容易损坏管子,也会使过热器管产生热应力,疲劳损坏。

(2)锅炉结焦,为了维持运行,使得蒸汽温度和受热面金属温度超温,造成管子过热损坏。

(3)结焦造成的炉内空气动力场不均,燃烧偏斜发生,还会造成因炉膛受热不均而导致的炉墙撕裂;

还会烧坏喷燃器。

(4)炉内焦块掉落时,会划伤甚至砸坏水冷壁或冷灰斗,严重时发生锅炉水冷壁泄漏、高温汽水伤人等事故。

(5)炉内结焦,打焦不慎也会打坏管子;

譬如,我厂锅炉在下部看火孔和人孔门处结焦时,就有人为了清焦,把冲地面的冲洗水用管子接过来,往炉内水冷壁上的大焦上冲。

另外,我厂过去经常发生由于吹灰器故障造成把水冷壁管吹破的事故。

炉内结大焦,往往需要用炮崩,这也存在了很大的人身安全隐患,还会把锅炉管子崩破。

(6)锅炉清渣、打焦时经常会造成人员受伤的事故发生;

把手打伤,把下巴打伤,把手烫伤,把腿烫伤等等。

原来还有为了打焦,把脑袋打掉一块。

甚至有人身伤亡的事故发生。

有个电厂,由于锅炉结焦严重造成下部渣井大量堵渣,在停炉清焦时,人员进入炉内一下从上面掉到捞渣机内摔死。

还有在司炉清理火焰监视孔的焦和下部大人孔门处的渣焦时,突然燃烧不好,集控监盘人员抢投助燃油枪,炉膛冒正压,把打焦人员严重烧伤。

清焦时必须严格按照安规,着装带手套眼镜。

(7)锅炉灭火。

炉内结焦,除焦时间长,大量冷风漏入,降低炉温,容易引起灭火;

当大块焦渣掉落时,也会将火压灭。

这些灭火是经常发生的,现在的华润热电厂。

当大面积焦块掉落时,一方面形成大量的烟尘,可能使得火焰保护动作;

一方面热焦掉入渣池时,会引起渣池中的水急剧汽化,掉入渣池中的热焦量越多,块越大,温度越高,则汽化量越大,腾起的水蒸气越多。

水蒸气迅速上升对炉内气流产生强烈冲击扰动,同时由于水蒸气温度低于炉内气流,且在上升过程中还会继续吸热膨胀,流速不断提高,对炉内气流的扰动进一步加强,二者结合起来或者直接吹灭火焰,或者因炉膛压力波动幅度过大造成炉膛负压保护动作,导致锅炉灭火。

而且腾起的水蒸气吸收炉内热量,还会降低炉内温度,加速灭火过程。

锅炉结焦是一个自动加剧过程,运行中由于某种原因,一旦某个部位开始结焦,其形成大焦块的速度会很快,到一定程度时会因自重、炉内气流扰动、负荷变化等因素而掉落。

了解了锅炉结焦的严重危害,要想防治,当然还要知道锅炉结焦的机理及产生危害的因素才行。

三、煤粉锅炉结焦机理探讨

锅炉结焦是个很复杂的物理化学过程,它涉及煤的燃烧、炉内传热、传质、煤的潜在结渣倾向、煤灰粒子在炉内运动以及煤灰与管壁间的粘附等复杂过程,至今还没有能定量描述结渣过程的数学模型。

根据研究结果,可以从下面一些过程来探讨结焦机理。

1、锅炉结焦的基本形式

炉膛结焦可产生于水冷壁,也可产生于炉膛出口处的屏上。

运行中的煤粉锅炉,燃烧火焰中心温度在1500~1700℃之间。

在这里,煤灰粒子多处于熔化状态。

设计合理的炉膛具有必要的冷却能力,使炉烟在接近炉膛出口或水冷壁附近时的温度降到灰熔点以下。

这时,燃烧中心的灰粒在接近水冷壁或炉膛出口时已经固化,不会粘附在受热面上形成渣。

但是,如果炉膛设计不良,或者运行操作不当,使燃烧中心偏斜,灰粒冲墙,以及超负荷运行等,则会使炉温及水冷壁附近的烟温过高,在此过高的烟温下,熔灰不能凝固,碰到受热面上就会粘结成渣(俗称结焦)。

发生结焦后,焦层表面粗糙,粘附力大,加之因传热受阻,而使炉温升高,加速了结焦过程的发展和蔓延。

随着机组容量的增大,炉膛燃烧区域的冷却能力相对降低,对于稳定燃烧有利,但却增加了促进结渣的因素。

2、煤灰在燃烧过程中形态变化

煤中的灰是指存在于煤中的所有的无机物质,同时也包括存在于煤中有机化合物中的无机元素。

通常,煤中的无机物可以分为三类,即原生矿物质、次生矿物质和外来矿物质。

原生矿物质主要来源于形成煤的植物生长过程,基本上以分子状态均匀分布于煤中,其在煤中的含量很小,不超过2%~3%;

次生矿物质是指在成煤过程中,因地壳变动使外界泥沙混入煤层中的矿物质,离散地、较均匀地分布于煤粒中。

而外来矿物质则是指采煤时混入到煤层中大块或层状的岩石,它具有原矿物质的一般特性。

有些研究者也将原生矿物质和次生矿物质总称之为内在灰分,而外来矿物质则称之为外在灰分。

受热面的积灰结渣,主要是燃烧时煤中矿物成份发生作用的结果,三种灰分在煤中的存在形态不同,在燃烧过程中的形态变化也不同:

对于原生灰分,与煤中有机物相联系的Na离子、K离子及其氧化物在高温下挥发成气态。

而与煤有机体相连的钙和镁离子,当煤燃烧,煤颗粒表面边界层中的含氧量足够低时,也会导致钙和镁的挥发,但是挥发性的钙和镁一旦到达氧化性气氛中(含氧量约为3%)便会迅速氧化生成小于1μm的小颗粒。

挥发态的钠、钙、钾一方面在残留灰粒表面发生非均相的冷凝,生成低熔点灰粒相;

另一方面,也发生均相成核凝结,生成0.02μm~0.5μm灰尘微粒。

对于离散分布在煤中的次生灰分,在煤粒燃烧过程中,随着碳的消耗,离散的灰粒发生积聚(核缩过程)。

或者,碳燃烧时发生破裂,灰粒也跟着破碎,形成不同尺寸的灰粒。

对于外在灰分,有些灰粒在燃烧过程中熔化,粘接在一起形成较大的灰粒,而有些灰粒随着碳粒在熔化过程中的爆破,形成尺寸较小的残留飞灰。

由于飞灰在炉内的生成机理不同,使得飞灰颗粒尺寸呈双峰形分布,第一个峰值在1μm左右,第二个峰值位于10μm~12μm。

第一个峰值是由于挥发性灰的冷凝。

第二个峰值是灰分积聚和碎裂后的残留飞灰。

在绝大多数情况下,残留飞灰的尺寸上限为单个煤颗粒的尺寸,尺寸下限为煤颗粒中单个灰粒的尺寸。

煤粉燃烧时,在高温受热面上形成污染和结渣的基本过程可分为两个阶段。

开始在管子上形成第一层灰(原生层),[但是随着其厚度的增加,其外表面温度不断升高,逐渐接近于当地的烟气温度,若此烟气温度高到使灰处于熔化状态,则在第一层灰上面形成增长速度很快的梳状沉积物(第二层灰),也就开始了结渣]。

形成第二层灰渣后,因渣层中发生物理化学变化致使灰层的强度不断增加。

其中,第一层灰的形成与灰的组成有关,也就是和黄铁矿分解的产物、碱性化合物、钙的化合物、磷的化合物等有关,第一层灰中也有SiO2,它在炉膛高温条件下也能升华。

此外,所有能促进形成疏松灰的因素也能影响第一层灰的形成。

高度弥散粒子的表面活性也能使非常细的灰粒沉积在管子表面而形成第一层灰层。

3、灰粒向水冷壁的输运过程

灰颗粒向水冷壁面输运是结渣的重要环节。

灰颗粒的输运机理主要有三类:

第一类为挥发性灰的气相扩散;

第二类为热迁移;

第三类为惯性迁移。

对于尺寸小于1μm颗粒和气相灰分,费克扩散、小粒子的布朗扩散和湍流旋涡扩散是重要的输运机理。

对于小于10μm的颗粒,热迁移是一种重要的输运机理。

热迁移是由于炉内温度梯度的存在而使小粒子从高温区向低温区运动。

研究表明热迁移是造成灰分沉积的重要因素之一。

对于大于10μm的灰粒,惯性力是造成灰粒向水冷壁面输运的重要因素。

当含灰气流转向时,具有较大惯性动量的灰粒离开气流而撞击到水冷壁面。

灰粒撞击水冷壁面的概率取决于灰粒的惯性动量、灰粒所受阻力、灰粒在气流中的位置以及气流速度。

在典型的煤粉锅炉中,气流速为10m/s~25m/s时,直径为5μm~10μm灰粒就有脱离气流冲击水冷壁面的可能性。

4、灰渣在管壁上的粘接和结聚长大

由于灰粒的形成机理及输运机理不同,灰渣在管壁上沉积存在两个不同的过程:

一个为初始沉积层的形成过程,初始沉积层为厚度0.2mm~0.5mm的化学活性高的薄灰层,它是由尺寸小于5μm的灰颗粒所组成。

对于具有潜在结渣倾向的煤,初始沉积层主要是由挥发性灰组分在水冷壁上冷凝而形成。

对于潜在结渣倾向小的煤,初始沉积层由挥发性灰组分的冷凝和微小颗粒的热迁移沉积共同作用而形成。

初始沉积层中碱金属类和碱土金属类硫酸盐含量较高,这些微小的颗粒由范德瓦尔力和静电力保持在管壁上,并与管壁金属反应生成低熔点化合物,强化了微小颗粒与壁面的连接。

初始沉积层具有良好的绝热性能,它的形成使管壁外表面温度升高。

另一个沉积过程为较大灰粒在惯性力作用下冲击到管壁的初始沉积层上,当初始沉积层具有粘性时,它捕获惯性力输运的的灰颗粒,并使渣层厚度迅速增加。

由于初始沉积层主要是由挥发分灰组分的冷凝及微小颗粒的热迁移而引起,因而从工程角度考虑,很难防止初始沉积层的形成,不过好在初始沉积层的厚度较薄。

它并不会对锅炉的安全运行构成威胁。

造成炉内结渣迅速增加,并对锅炉安全运行构成威胁的主要因素是惯性沉积。

由惯性输送的灰粒在初始沉积层上的粘接除与初始层的性质有关外,还与撞击灰粒的温度水平有关,当撞击灰粒的温度很高,呈溶融状液态时,很容易发生粘接,使结渣过程加剧。

认为在水冷壁壁面的灰层处于熔化状态或者炉内飞灰在迁移到水冷壁面时本身处于熔化状态时,水冷壁发生结渣。

了解了锅炉结焦的机理,下面我们就先来找出影响锅炉结焦的三个主要因素。

四、控制炉内结渣过程的主要因素

1、煤的潜在结渣性

煤潜在的结渣性与煤灰的组分、存在形态、熔化特征温度和粘温特性等因素有关。

煤灰主要由SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、Na2O、K2O、MgO、TiO2、P2O5、SO3等成分组成,煤灰的成分与煤灰的熔化特征温度和粘温特性间存在着统计关联。

煤灰的熔融特性:

煤在燃烧后残存的灰分是由各种矿物成分组成的混合物,它没有固定的由固项转为液项的熔融温度。

因此,煤灰的熔融过程需要经历一个较宽的温度区间。

煤灰在高温灼烧时,某些低熔点组分开始熔融,并与另外一些组分发生反应形成复合晶体,此时它们的熔融温度将更低。

在一定温度下,这些组分还会形成形成熔融温度更低的某些融体。

这种共熔体有进一步溶解灰中其他高熔融温度物质的能力,从而改变煤灰的成分及其熔融特性。

我们了解了煤潜在的结渣性概念,但不能仅根据煤潜在的结渣性来评估锅炉炉内是否会发生结渣,其准确性必然是有限的。

如果要提高判断炉内结渣的准确性,则判断模型中应包括炉内温度及炉内空气动力结构等参数。

美国电力研究院(AEP)提出结渣指数的概念,将结渣程度与煤的灰熔点、灰分、灰中碱酸比(B/A)相关联,认为灰熔点低、灰分高、B/A值大的煤,具有更强的结渣倾向,如图:

还有其他一些预测结渣程度的指标。

需要说明的是,由于影响结渣的以因素不止煤质一个,因此对于已运行的锅炉,煤的结渣性仅作为对比分析的参考。

实际上,国内一些燃用高灰熔点煤种的大型锅炉,燃烧中也出现了较重的结渣问题。

2、灰粒的惯性输运

在三种灰粒输运机理中,扩散和热迁移主要是对初始沉积层的形成起作用。

对具有潜在结渣倾向的煤,初始沉积层主要由挥发性灰冷凝而形成,具有较低熔点的碱金属和碱土金属硫酸盐,呈液态容易捕捉飞灰。

对潜在结渣倾向小的煤,初始沉积层有一部分是由小颗粒的热迁移而产生,对惯性撞击灰的捕获能力较小。

由于初始沉积层对锅炉的安全运行不构成影响,并且控制初始沉积层几乎是不可能的。

因此,要控制锅炉的结渣,就要避免煤灰粒子向水冷壁惯性撞击。

电站锅炉炉内中心温度约为1500℃~1700℃,煤粒燃烧时其本身温度要比炉内温度高200℃~300℃,因而煤灰在炉膛中心几乎全部为液态。

在液态灰颗粒受惯性作用而向水冷壁运动过程中,由于灰颗粒运动速度快,受到的冷却效果差,熔融的灰颗粒很容易粘附,使渣层迅速积聚长大。

因此,惯性撞击灰粒在撞击水冷壁时的状态对渣的结聚、长大具有重要影响。

在四角燃烧锅炉中,气流在炉内作旋转运动,受惯性力作用,煤粉颗粒向旋转气流外侧聚集,因此,煤粉浓度切圆和温度切圆要比速度切圆大,这一点已被试验所证实。

减少炉内气流切圆直径,降低煤粉细度均可减小煤灰颗粒向水冷壁的惯性迁移,有利于减轻结渣。

当四角风速分配不均,炉内旋转气流中心偏斜或某一角一次风因速度低而偏转刷墙时,煤灰颗粒的惯性撞击几倍甚至几十倍的增加,这大大增加了结渣的速度和程度。

因此,控制灰粒向水冷壁的惯性迁移,对防止锅炉结渣具有非常重要的意义。

3、炉内温度及其分布

由于熔化的灰粒碰到水冷壁时极易发生粘附,从而导致结渣。

在煤灰熔点一定的情况下,炉内温度水平及其分布就成为是否发生结渣的重要因素。

煤灰粒子的冷却过程取决于炉内总体温度水平及水冷壁附近温度水平。

当炉内温度较低时,煤粒呈熔化或软化状态的概率较少。

另一方面,当炉内温度水平较高,而水冷壁附近温度较低,且温度分布较平缓时,煤灰粒子在碰撞水冷壁前可以得到较好的冷却,温度降低,与水冷壁碰撞时,被捕捉的概率降低。

温度对炉内结渣具有非常重要的影响,研究结果表明,温度增高,结渣程度将按指数规律增长。

水冷壁附近的温度分布除与炉膛中心温度、水冷壁吸热热流有关外,还与水冷壁表面的清洁程度有关。

当水冷壁表面附有灰渣时,表面温度迅速增高。

这不仅有可能使灰渣表面具有粘性,捕捉飞灰,而且还降低了惯性输运灰粒的冷却程度,因而灰渣的积聚具有自加剧性,也就是说一旦发生结渣,其程度将会越来越严重,直到外层灰渣因熔化而发生自流。

上面是从机理上来讲了,我们要控制结焦,必须从三个主要方面着手。

下面再谈一谈锅炉结焦的其他方面的原因。

五、锅炉结焦的其他原因

1、燃烧过程中空气供应量不足

我们知道,煤的灰熔融特性常用变形温度(DT)、软化温度(ST)与流动温度(FT)来表示,并以ST来控制煤质,也就是一般以ST做评价指标。

称ST<

1350℃的煤为强结渣性煤,ST>

1450℃的煤为弱结渣性煤,ST在1350~1450℃之间的煤为中等结渣性煤。

煤灰是多成分的复杂化合物,同一煤种的灰渣在不同的烟气或气体介质中,化学成分会发生变化,灰熔点也随着成分的改变而改变。

我们讲灰熔点的一个重要特性是它的数值与气氛有关。

同一煤种的灰渣,在弱还原性中,其灰熔点最低,在氧化性中则较高。

这是因为在不同的气体介质下,煤灰中的化学成分发生了氧化还原反应,例如在弱还原性气体中,会使高熔点的三价铁(Fe2O3)还原成低熔点的二价铁(FeO)。

因此在燃烧过程中,当空气量不足时,由于煤燃烧不完全,炉膛的还原性气体一氧化碳(CO)增多,使灰中的化学成分发生还原反应,从而使灰熔点降低,结渣性增强;

这时炉膛温度即使不高,也可能产生结渣。

当灰处在氧化性气氛中时,灰中的FeO氧化为Fe2O3,灰熔点升高,燃烧时不易结焦。

设计提供的灰熔点,均为较强还原气氛下得到的数值,因此以它估计结渣倾向时是偏于安全的。

灰熔点与气氛的这种关系在锅炉的设计和燃烧调整中被用来防止炉膛结渣。

2、一次风门与二次风门调节不当

锅炉运行的配风方式也是影响积灰结焦的主要因素。

如果一次风门与二次风门调节不当,则会使炉膛内煤粉与空气的混合不好,造成煤在炉内燃烧不良、烟气温度不均匀。

在烟气温度高的地方,管壁温度高,未燃尽的煤粉颗粒一旦粘结在上面继续燃烧,将形成灰的粘附。

在空气少的地方,容易产生燃烧不完全,产生大量的CO,使灰熔点降低,导致结渣。

此外,由于炉膛内的烟气处于剧烈的运动中,烟气成分不断变化,同一煤种的煤灰在不同部位的灰熔点可能不同,也促进了结焦。

3、空气动力工况

炉内空气动力场的特性对结焦的影响也很大。

例如,直流燃烧器若存在整体高宽比过大、切圆直径偏大、炉膛火焰偏斜、一次风粉气流贴墙等情况,都容易造成结焦;

一次风速过高冲击对面炉墙,也容易造成结焦。

燃烧器出口结焦或者烧损变形后,会改变出口气流的方向,破坏正常的空气动力结构,使燃烧高温区结焦加剧。

此外,如果风粉管路配风不均匀,一部分燃烧器缺风,而另一部分燃烧器风量很大,也会影响炉内的燃烧工况和贴壁气氛,引起结焦。

4、制粉系统及给粉机故障

煤粉细度和粒度分布对锅炉结渣有一定影响,煤粉过细、过粗均可能引起结焦。

煤粉细度视煤种与具体的锅炉的结构而定,应通过试验来确定。

当磨煤机出现故障时,煤粉颗粒变粗,进入锅炉的煤粉燃烧不完全,且燃烧后的灰粒容易产生离析,撞击炉膛受热面而产生结渣。

当给粉机运行不正常时,如给粉机堵塞,也会导致燃烧调节不正常,工况紊乱,发生结焦;

严重时投油助燃,由于煤油的燃烧速度不同,会造成局部燃烧不全、还原性气体增多,灰熔点降低,甚至还会造成煤粉和空气在炉膛中分布不均匀,导致火焰偏斜,最高焰层边移,而使燃烧后的灰渣得不到足够的冷却,进而使灰粒与炉膛内的水冷壁管接触时,粘结在上面而形成结焦。

5、锅炉高负荷连续运行

锅炉积灰结渣随锅炉负荷及烟气温度的增加而增加。

当锅炉高负荷连续运行,特别是超负荷运行时,炉膛热负荷增加,温度升高,灰粒得不到冷却,在吹灰器吹不到的地方易形成积灰,如不及时吹灰清渣,当熔融软化的灰粘结在上面时会形成大面积结渣。

6、锅炉设计不当及安装或检修质量不好

锅炉积灰结焦不仅与煤灰性质有关,而且同锅炉设计参数密切相关,主要是炉膛热负荷(包括炉膛容积热负荷和断面热负荷)、煤粉在炉膛内逗留的时间、燃烧器结构形式以及受热面的布置等。

炉膛容积设计过小,会使炉膛出口烟温偏高,导致炉膛出口附近的受热面结焦;

炉膛断面过小时,会使燃烧器温度偏高、喷燃器附近水冷壁结焦;

喷燃器安装不好,会造成火焰偏斜而结焦;

象炉膛最上排燃烧器与大屏底部距离过小,卫燃带敷设过多,水冷壁面积偏小等,都会造成炉膛温度过高,引起炉膛结焦;

风机出力不足或炉墙漏风过大,也会影响正常的动力工况而促进结焦。

在设计一台锅炉之前,首先要选择好所燃用的煤种,即设计煤种。

如果一台锅炉在建造和安装过程中完全符合设计要求,那么,锅炉在燃用设计煤种时,一般不会发生结焦或严重积灰的情况。

但在实际锅炉运行过程中,往往燃用的煤种接近或完全偏离设计煤种,这时就要产生一定程度的结焦或积灰,如果实际燃用煤种无法满足设计要求时,必须考虑对锅炉的设计结构进行改造,以适应所燃用煤种的要求。

7、煤质发热量过高或过低

大家知道,煤的发热量过低,对锅炉的安全运行危害极大,但是对于按设计煤种设计的锅炉来说,是不是煤的发热量越高越好呢?

答案是否定的。

因此,要改变发热量高的煤就是优质煤,就是好煤的观念。

这是因为当燃煤的发热量高于设计值太多时,炉膛温度及出口烟温骤升,即使燃用煤的ST值大于设计煤种的ST值,仍可能造成灰的熔融软化,而导致锅炉结焦,甚至被迫停炉。

在这种情况下,锅炉结焦不是因为灰熔点低,而是因为所燃用的煤的发热量太高造成的。

华润热电厂据了解就是风量设计不足,造成了严重的结焦,不能吃细粮。

好了,下一步我们就来谈谈防止锅炉结焦的措施。

六、锅炉防止结焦的措施

1、锅炉设计中防止结焦的措施

(1)锅炉设计的前提

众所周知,锅炉必须按一定的煤质特性来设计制造。

因此,正确地选定设计煤种,以期在电站建成后,从煤的产、供、销、运等各方面都得到保证,是使机组能在设计条件下正常运行,充分发挥其应有效益的基本前提,必须充分重视。

根据对我国煤质性质及燃烧效果的分析,有些锅炉结焦并非都是运行不当或设计不正确的结果,而是煤质根本不适于所用的燃烧方式。

例如固态排渣煤粉炉燃用灰分高、灰熔点过低的煤,就不可避免地会严重结焦,而液态排渣煤粉炉或流化床燃烧锅炉,则恰恰适用于这种煤种。

可见根据煤种性质选择正确的燃烧方式,是避免燃烧某些煤种造成锅炉结焦的根本性措施。

电站锅炉用煤的质量标准是根据锅炉设计、运行等方面有较大影响的煤质特性制定的,包括干燥无灰基Vdaf、干燥基Ad和Sd、收到基水分Mar、灰的软化温度ST作为主要分类指标。

(2)正确设计炉膛结构,合理布置辐射受热面

过去炉膛设计最重要的结构设计指标是炉膛容积热强度和炉膛断面热强度,整个炉膛设计合理的判断指标是炉膛出口烟温应低于燃料的灰熔点。

然而对300MW及以上锅炉炉膛设计的研究表明,大型锅炉炉膛结构设计的指标远不止这几项。

除炉膛容积热强度、炉膛断面热强度外,还有燃烧器区域的热强度、炉膛辐射受热面热强度、最上层燃烧器中心距分隔屏式过热器底部的高度、以及最下层燃烧器中心距冷灰斗上沿的高度等一系列指标。

加设这些指标的目的是不仅要满足炉膛燃烧和传热的要求,还要保证炉膛运行安全可靠。

a、炉膛容积热强度的选取

研究数据及理论分析表明,随着锅炉容量的增大,炉膛容积热强度值相对减小。

此外,近20几年来环境法规的日益严格对锅炉燃烧技术产生极大的影响,低NOx燃烧原理与传统的燃烧热力学理论的矛盾,使国内外都又采用保守设计、适当增大炉膛容积的趋势。

在燃烧一般烟煤时,410t/h锅炉的炉膛容积热强度约为110~150kW/m3,1000t/h锅炉的约为100~140kW/m3,而2000t/h锅炉则在80~120kW/m3之间。

对于灰分水分多、发热

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