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一、概述
目前,随着火电机组的容量越来越大,锅炉热负荷越来越高。受燃煤市场调节的影响,企业为实现最大利润,往往掺烧更为廉价的低热煤中或进口煤种。煤种的多变对炉内结焦有着重要的影响。锅炉塌焦(也称落渣)是指燃煤灰分在炉内高温环境下软化粘附于锅炉受热面上,锅炉结焦不仅影响受热面传热系数,更甚者当大块焦块集中掉落时,对炉内燃烧产生极大的扰动,炉膛负压将大幅晃动。实际运行中因锅炉塌焦而造成炉膛熄火的情况时常发生,可以说锅炉塌焦时威胁锅炉安全运行的重要因素之一。
某厂两台1000MW超超临界锅炉,也不止一次发生炉膛塌焦。本文以该厂运行情况为例,对锅炉结焦、塌焦做一分析。
二、某电厂锅炉塌焦情况
4月16日#2机组负荷420MW,D、E、F三磨运行,4:46发生塌焦,炉膛负压-1016Pa~+1485Pa,火检D3、E2、F3、F4信号消失。投用E、F层油枪稳燃,4:55恢复正常;
4月30日#2机组负荷560MW,D、E、F三磨运行,22:43发生塌焦,炉膛负压-406Pa~+493Pa,火检信号正常;
5月02日#1机组负荷510MW,D、E、F三磨运行,3:09发生塌焦,炉膛负压-586Pa~+1028Pa,给煤机F跳闸,火检信号大面积消失。投用E、F层油枪稳燃,3:15恢复正常。
三、锅炉塌焦原因分析
锅炉塌焦是一个连续发生的过程,其脱落原因主要有:
1.渣块累积过程中,在重力作用下渣块不断自然脱落;
2.人为清洁受热面,利用吹灰选择性清除受热面上的渣块;
3.由于变负荷过程中受热面受热不均,渣块与金属受热面收缩、膨胀程度不同产生应力,使渣块与受热面出现部分剥离,当渣块自身重力大于其粘附力时,渣块集中脱落。
炉灰在高温下软化,遇到受热面冷却并粘附在受热面上形成渣块。在锅炉变负荷情况下,因渣块与受热面膨胀系数不同产生应力,应力大小正比于炉膛温度的波幅及波动速率,在应力作用下渣块与受热面接触部分逐渐剥离,应力越大其剥离面积越大,相应粘附力越小,当粘附力不足以平衡其自身重力时渣块掉落。由于高负荷期间炉内温度较高,结渣程度远大于低负荷阶段,因此低负荷出现掉渣的概率大于高负荷阶段。4月16日#2炉塌焦,其原因正是长时间超低负荷运行中渣块冷却脱落所致。检修启动之后负荷率较高,特别是4月10日至14日,日均负荷达到80%以上,最低负荷也大于600MW。4月16日夜班,由于机组做单吸风机运行试验,负荷长时间维持400MW。由于该负荷为并网以来最低、维持时间最长,对炉内温度冲击最大,大量以往在降负荷过程中未掉落的渣块集中脱落。
4月30日及5月2日两次锅炉塌焦,其原因略有差异。以往为控制受热面结渣程度,加仓方式上,利用结渣特性较好的大同煤与神木煤以1:4配比掺烧。但自4月27日中班起,#1/2机组进行燃煤直加仓实验,试验期间两台机组全部燃用神木煤,该煤种属易结渣煤种,直加仓期间炉内结渣速度及结渣量较以往大幅提高,受热面整体污浊程度有所增加,从实验期间再热汽温度、再热汽减温水量及炉膛出口烟温来看也证明了这一点,两次炉内塌焦的原因在于:
1.由于神木煤灰熔点较低,以往采用混烧大同煤的方法来控制锅炉结渣程度。此次直加仓实验全部燃用神木煤,即使5月1日实验结束后,由于机组负荷较低,C仓大同煤实际配烧比例较低,燃煤仍以神木煤为主,无论从受热面结渣的速度还是结渣量来看,都有远大于以往水平。
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