通过降低锅炉炉膛结焦措施提高锅炉效率

周鹏涛 吴忠良（大庆油田电力集团宏伟热电厂）

通过降低锅炉炉膛结焦措施提高锅炉效率

周鹏涛 吴忠良（大庆油田电力集团宏伟热电厂）

锅炉结焦现象在锅炉运行过程中普遍存在，任何部位结焦都会影响受热面的吸热，降低锅炉热效率。电力集团宏伟热电厂4#、5#锅炉自投运以来，一直存在火焰冲刷炉膛底部的前、后斜墙水冷壁而结焦现象，极大地影响了锅炉的热效率，结焦严重情况下还导致锅炉停运，影响热电联产经济运行。通过对锅炉结焦原因进行分析，实施了增加二次风量，调整分离器挡板位置，合理配风以及选用最佳磨煤机运行方式等措施，降低了锅炉炉膛结焦率，提高了锅炉热效率。

热电厂 炉膛结焦 锅炉效率 火焰中心 节能

引言

锅炉结焦现象在锅炉运行中普遍存在，炉膛的任何部位结焦都会对受热面的吸热造成影响，影响锅炉的运行效率，严重情况下会导致锅炉减负荷运行甚至停运。通过多年的锅炉运行实践发现，锅炉运行中炉膛结焦受炉膛内火焰中心位置的直接影响。正常运行中炉膛火焰中心温度可达1400～1600℃，由于火焰中心温度在1000℃以上，形成的灰多呈熔化或软化状态，如果灰软化温度较低，小于1260℃，灰粒子很容易达到软化状态，容易发生严重结焦[1]。若火焰中心上移，则炉膛内总换热量减少，炉膛出口烟气温度升高，导致屏式过热器结焦。若火焰中心位置下移，则炉膛内换热量增加，炉膛出口烟气温度下降，炉膛底部水冷壁前、后斜墙结焦。因此，将炉膛火焰中心的位置控制在合理范围内，是降低锅炉结焦保证锅炉效率的重要措施。

电力集团宏伟热电厂4#、5#炉于2004年投产，炉型为HG-410 t/h 540℃/9.8 MPa-FM16型，燃用内蒙古东部褐煤，六角燃烧，配置6套风扇磨煤机直吹式制粉系统。自投产以来，一直存在火焰冲刷炉膛底部的前、后斜墙水冷壁而结焦现象，极大地影响了锅炉的热效率；锅炉满负荷状态下，炉膛结焦更加严重，出现过两次因结焦严重而停炉的事故，对发电厂热电联产经济运行造成影响。因此，技术人员需要根据现场实际分析炉膛结焦的原因，通过运行调整及技术改造，科学控制炉膛火焰中心位置，降低炉膛结焦，提高锅炉热效率。

1 锅炉炉膛结焦原因分析

1.1 风扇磨煤机的制粉出力不均衡

风扇磨煤机制粉系统采取高温炉烟、热风及低温炉烟三介质干燥原煤，随着运行时间的增加，风扇磨煤机工作转速高，冲击板和护甲磨损较严重，机件磨损后磨煤出力明显下降[2]。多台风扇磨煤机同时制粉时，由于磨损程度不同，产生一次风动力偏差和燃烧速度偏差，致使火焰偏斜和火焰中心下移，是导致锅炉炉膛底部结焦的原因之一。

1.2 风扇磨煤机分离器挡板位置不当

风扇磨煤机分离器内装有4层挡板，通过调整挡板位置来控制煤粉细度和通风量。运行中发现各磨煤机的分离器挡板位置各不相同，制粉细度差别很大，挡板位置不合理的磨煤机磨制合格率较低，喷入炉膛内的粗煤粉吸热量大，燃烧时间较长，这是导致锅炉炉膛底部结焦的原因之一。

1.3 二次风门的结构不合理

锅炉采取六角燃烧分级式配风方式，每角配置8个二次风门口、1个油枪风门口和2个中心十字风门口。二次风口挡板处装有圈形限位，经计算挡板通风面积为50 760 mm2。通风量小煤粉的燃烧速度降低，火焰中心下移，是导致锅炉炉膛底部结焦的原因之一（图1）。

图1 二次风门改造前通风面积示意图

1.4 炉内热负荷分布不均

宏伟热电厂燃用内蒙古东部褐煤，该煤种具有灰熔点低和易结焦的特性，设计燃煤发热量11.3 kJ/kg，5台磨煤机锅炉带满负荷。然而，在实际运行中燃用煤发热量在10.8～14.6 kJ/kg范围内变化，燃用煤的发热量高时，运行4台风扇磨煤机即可以将锅炉带至满负荷。此种运行方式各风扇磨煤机出力偏差更大，火焰偏斜更为明显，炉膛热负荷分布不均，是导致炉膛结焦的原因之一。

2 降低锅炉炉膛底部结焦的措施

2.1 合理分配风扇磨煤机出力，减少火焰偏斜

合理控制给煤机转速，均衡调整风扇磨煤机制粉量，控制风扇磨煤机制粉偏差。通风出力调整，可采取开大热风门，增加通风出力的方法，提高一次风动力，减小磨煤机的通风偏差。同时要加强对风扇磨煤机的定期轮换和维修维护，确保风扇磨煤机的出力。

2.2 减少二次风门的局部阻力，增加二次风量

二次风口挡板设有限位角钢，局部阻力增大，通风面积减小。采取割掉限位角钢，焊接点状定位铁钉的方法来减少局部阻力。通风面积由原来的50 760 mm2增加至 71 340 mm2，增加通风面积40.54%。通风面积增大，通风量相应地增加，二次风与一次风的混合加强，燃烧速度加快，火焰中心提高（图2）。

图2 二次风门改造后通风面积示意图

2.3 调整分离器挡板，提高煤粉细度

检查风扇磨煤机的分离器挡板，将各分离器挡板位置调整到水平下倾30°，统一挡板位置，控制煤粉细度和通风出力均衡。

加强风扇磨煤机的回粉管检查，发现回粉不畅及时联系检修处理，从而保证风扇磨煤机的制粉细度稳定（图3）。

图3 分离器挡板位置

2.4 合理配风，提高火焰中心位置

锅炉热风设计为六角布置，热风道连接在配风器的中上部，中部为油枪二次风，喷射形式为旋流，并且通风面积较大，对临近的平流二次风和炉内燃烧产生干扰。在实际运行中通过调整各角总二次风门及各分二次风门的开度，减小了旋流二次风对炉内烟气和平流二次风的扰动，强化二次风与一次风的混合，加快了燃烧速度，提高了火焰中心位置（图4）。

图4 中心风喷燃器结构

2.5 根据锅炉负荷，选用最佳磨煤机运行方式

4#、5#锅炉炉膛断面设计为正方形，深度和宽度均为9980 mm，假想切圆为840 mm。通过三角函数可计算出各喷燃器的喷射射程：1#、4#角喷燃器射程为4990/cos 27°≈5600 mm；2#、5#角喷燃器射程为4990/sin 87°15'≈4997 mm；3#、6#角喷燃器射程为4990/cos31°≈5333mm。

由此可以看出，6个燃烧角有3个不同的射程，一次风喷射速度随着距离的延长动力是逐渐减弱的，因此，每股一次风煤粉气流对炉膛火焰中心假想切圆的干扰动力是不一样的（图5）。射程越长，一次风动力和燃烧膨胀力对假想切圆干扰力越小，相反射程越短，一次风动力和燃烧膨胀力对假想切圆干扰力越大。

图5 HG-410 t/h锅炉喷燃器角度示意图

锅炉带满负荷时，在燃煤发热量较低的情况下，可选用5台风扇磨煤机运行，这种运行方式共有6个，可以选用任意5台磨煤机运行（图6）。

图6 5台磨煤机运行燃烧示意图

当锅炉负荷在75%～90%时，可选用4台风扇磨煤机带负荷，在正常运行中尽量选用正对角和斜对角运行方式，以防止炉内热负荷偏差。尽可能地避免偏角和缺角运行（图7、图8）。

3 效益分析及结论

通过采取以上措施，在实际生产中运行4台风扇磨煤机即可以保证锅炉在高负荷区域运行，锅炉蒸发量相对于以前增加了62.6 t/h；同时少运行1套制粉系统，年节约用电160×104kWh，制粉系统年节约维修费用38万元，并且锅炉运行平稳，燃烧良好无结焦，减少了燃烧不稳投油助燃频率，降低了燃料消耗，提高了炉效。

图7 4台磨煤机运行正对角燃烧示意图

图8 4台磨煤机运行斜对角燃烧示意图

[1]李青,高山,薛彦亭.火力发电厂节能技术及其应用[M].北京:中国电力出版社,2007:196-197.

[2]叶江明.电厂锅炉原理及设备[M].3版.北京:中国电力出版社,2010：68-69.

10.3969/j.issn.2095-1493.2015.004.012

2014-08-28）

周鹏涛，工程师，1998年毕业于黑龙江省农垦师专，从事电厂锅炉运行工作，E-mail：zhoupt@cnpc.com.cn，地址：黑龙江省大庆油田电力集团宏伟热电厂发电分厂，163411。