火电厂锅炉折焰角积灰结渣的原因及改善途径

火电厂锅炉折焰角积灰结渣的原因及改善途径

王廷甄小东

内蒙古上都发电有限责任公司内蒙古正蓝旗027200

[摘要]锅炉折焰角积灰结渣的防范对提高锅炉安全性及经济性有着重要的意义。本文阐述了火电厂锅炉折焰角积灰结渣的危害，分析了火电厂锅炉折焰角积灰结渣的原因，提出了火电厂锅炉折焰角积灰结渣的改善途径。

[关键词]锅炉折焰角；积灰结渣；危害；原因；改善途径

Π型锅炉均设计有折焰角，其作用是使炉内火焰分布更加均匀，降低炉内高温烟气对炉膛出口受热面的冲刷程度，减少炉膛上部的死滞区，并可延长锅炉的水平烟道，便于布置更多的高温对流受热面，提高工质过热吸热比例。因此，科学控制折焰角的积灰结渣，提升火电厂锅炉运行效率是深刻研究的课题。

1、火电厂锅炉折焰角积灰结渣的危害

锅炉运行期间发生折焰角积灰结焦处于一种动平衡状态，受炉膛负压波动、烟气速度快速变化、受热面振动等影响发生扰动时会发生垮灰，大量积灰瞬间掉入炉膛造成负压波动，严重时会造成锅炉灭火；由于积灰的导热性低，如果积灰得不到及时清除，被积灰覆盖的高温再热器、折焰角水冷壁管的换热性能将下降，排烟温度升高，引风机电流增大；由于积灰在折焰角处高温烧结，形成具有较高机械强度的高温烧结灰，大量高温烧结灰堆积在折焰角处形成烟气走廊致使局部受热面超温爆管被迫停机。在火电厂中，每次停炉检查发现折焰角斜坡都有大量积灰结渣，主要集中在折焰角斜坡处及水冷壁悬吊管后区域，高温再热器下部积灰已将斜坡管壁埋没，从中间向两侧发展中间部位的积灰高度达2米甚至更高，堵塞部分炉膛出口，从而折焰角积灰结渣严重影响锅炉安全和经济运行。

2、火电厂锅炉折焰角积灰结焦的原因

2.1吹灰器刚性不足存在吹灰盲区。电厂设计时，针对折焰角区域的积灰结渣都做了考虑，90％都设计有蒸汽吹灰器。由于锅炉左右墙较宽，采用的蒸汽式吹灰器行程很长，其蒸汽冷却效果相对较差，所以对其材料的刚性要求高，吹灰器运行到全行程后摆动大，易与两边受热面管屏发生碰撞，或受热后枪管弯曲，吹灰器进入深度受到限制，导致存在吹扫盲区。有时为了防止枪管受热弯曲后卡涩，将吹灰器枪管行程缩短，因而导致了吹灰盲区进一步加大。锅炉折焰角斜坡及水平烟道是很容易产生积灰结焦的部位，在该区域的积灰是无法避免的，主要是受到结构设计的影响，大部分锅炉厂采用П形布置的锅炉都存在这个问题。

2.2受热面布置不合理，烟气流速较低。由于在该区域布置有竖直受热面，在热态下，实际的流场结构与冷态计算结果有较大差异，受热面在整体上会削弱回流作用，烟气速度越高、折焰角越大，回流区高度越小，在折焰角倾角一定的情况下，只要受热面布置合理、烟气流速设计选取得当，贴壁低速区沉积的飞灰不会很厚，其积灰结渣是可以避免的。当烟气流速较低的含尘烟气在经过高温过热器和高温再热器的空挡时烟速进一步降低，该斜坡回流区易沉积飞灰，特别是在低负荷运行时，积灰更明显。用风速仪和短丝线冷态飘带示踪测量、观察发现，在折焰角斜坡至高温再热器之间确实存在低速回流区，在高温过热器和高温再热器管屏下部回流区的高度最大，因此该区积灰结渣也最严重。

2.3折焰角本身的流场结构和斜坡角度小。由于折焰角的存在，炉膛出口折焰角下部的烟气在该处发生急剧转向，形成明显的回流区。计算结果表明：回流区沿高度方向速度分布很不均匀，烟道的中上部位速度高，靠近折焰角水冷壁处的烟气流速很低；随着折焰角倾角的增大，回流区中心位置后移，回流区的高度减小。因此，回流区和贴壁低速区是造成折焰角斜坡积灰结渣的重要原因，积灰程度与折焰角倾角有关。由于大型电厂锅炉参数高，过热器和再热器吸热量占的份额较大，在过热器和再热器受热面的布置上存在较多困难，采用П形布置的锅炉折焰角斜坡的角度不可能很大，一般在35°左右，大大小于飞灰的安息角，从而在折焰角水平烟道斜坡不可避免地存在积灰结渣现象。

3、火电厂锅炉折焰角积灰结焦的改善途径

内蒙古上都发电有限责任公司三期600MW机组锅炉整体Π型布置，炉膛燃烧方式为正压直吹四墙切圆燃烧。三期锅炉自投运以来，在高负荷运行工况下，出现折焰角积灰结渣现象，严重影响锅炉设备的安全稳定运行。为了科学防范折焰角积灰结渣，提高锅炉燃烧效率，采取以下调整措施及改善途径。

3.1稳定炉膛负压变化。当发现锅炉火焰中心偏高状态下，必须仔细观察及精确调整火焰中心位置，并为了确保未完全燃烧的煤粉在折焰角处继续燃烧，合理控制及稳定炉膛负压在-70Pa左右，从而有效降低火焰中心位置，对折焰角积灰结渣起到一定的防范作用。

3.2合理调整二次风挡板。当锅炉系统的正常运行中，增强调整意识，强化调整技巧，远方就地传动及规范调整二次风挡板，保证锅炉燃烧调整的可靠性，注重二次风挡板的调整对折焰角积灰结渣带来的影响分析。同时，针对干渣机系统存在的炉底漏风较湿式除渣偏大问题，创新理念，改善途径，采取全开最下层二次风挡板调整措施，充分发挥该措施的“风屏”的作用，从而有效减少炉底漏风抬高火焰中心的负面影响。

3.3强化炉膛的合理配风。由于灰熔融温度在还原性气氛中会降低，因此过低的过剩空气系数将影响到灰熔点，也会促进结渣的产生。因此，认真结合机组高负荷运行实际，深刻分析炉膛实际燃烧现状及图像观察，合理采取正塔配风措施，并关小上两层SOFA风门开度，在炉膛内使燃料尽可能提前完全燃烧，从而有效降低火焰中心，改进燃烧过程。

3.4精准控制SOFA挡板摆动角度。本厂三期锅炉是四墙切圆燃烧方式，SOFA风挡板就地只能进行左右摆动调节，它的调节是#1、3角外部把手向下摆动时内部向右摆动，#2、4角正好与#1、3角相反，火焰旋转是逆时针方向。为了有效避免折焰角积灰结渣现象，明确指定炉膛火焰旋转方向，精准调整四个角的SOFA挡板左右摆动角度，采取按顺时针方向旋转的反切调整措施，确保了炉膛火焰的良好混合和消除残余旋转，强有力降低了折焰角积灰结渣状态的发生。

3.5合理控制一次风压。本厂三期锅炉由于实际燃煤水分较设计煤种偏大，一次风率较设计值偏大，如此高的一次风率偏离炉内正常燃烧工况很大，同时相对应的正压直吹制粉系统煤粉细度更粗，燃烬时间推后，所以在燃烧调整过程中尽可能降低一次风压、一次风率，保证有更多的二次风来参与燃烧、组织燃烧对折焰角积灰结焦影响也较大。

3.6引进先进的吹灰技术。燃气脉冲激波吹灰技术是国内外目前最先进的锅炉除灰技术，它是将可燃气体与空气经混合罐均匀混合，进入脉冲罐中经高频点火发生爆燃，其体积急剧膨胀，生成高温高压气体，以化学能并以冲击波的形式表示出来，从喷嘴以冲击动能、热能和声能的形式进入炉内清扫灰垢。脉冲发生器的吹灰能量能否真正作用到积灰面上，吹灰效率能否充分发挥，很大程度上要依靠吹灰设备与炉体的完美匹配。因此，对电厂锅炉加装燃气脉冲除灰器是解决折焰角积灰结渣问题的良好方案。

4、结束语

炉膛出口折焰角下部的烟气在进入水平烟道上部时发生急剧转向，形成明显的回流区，该区域内的压力明显低于其它主流区，烟气期携带的飞灰流经该区域时，由于烟气流速降低和回流作用，重量大的飞灰被分离沉积下来，堆积在折焰角斜坡上面。在火电厂锅炉运行中，应高度注重折焰角积灰结渣问题，采取科学防范及灵活改进措施，着力改进锅炉设备的调整方法，确保锅炉燃烧稳定，从而提高锅炉设备的安全高效运行水平。

参考文献

[1]肖振清.锅炉结焦原因及运行调整[J].中国科技信息.2016(24)

[2]郝晓龙.锅炉结焦的原因及解决策略[J].中国高新区.2017(20)

作者简介

王廷，男，汉族，本科学历，1980年出生，高级工程师，现从事发电厂生产技术管理工作。甄小东，男，汉族，本科学历，1987年出生，工程师，现从事发电厂锅炉技术管理工作。