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燃煤电站锅炉折焰角积灰的原因分析及对策研究
发布时间:2017-08-03
  摘 要:笔者结合锅炉折焰角积灰的状态和燃煤电站工作方式分析了积灰出现的原因,发现折焰角结构缺陷的存在是积灰产生最直接的原因,而锅炉烟气的不均匀流动、吹灰装置低效率工作以及烟道的堵塞使得该部位的灰尘持续堆积,针对于此本文就解决锅炉折焰角积灰的对策进行了研究。
  
  关键词:电站锅炉;折焰角积灰;原因分析;对策研究。
  
  火电站锅炉所使用的燃煤烟气含量一般在 25% 左右,质量较差的燃煤的烟气含量更高,在长期的使用过程中锅炉内部势必会积存大量的烟灰,折焰角积灰在燃煤电站中十分常见,如果不能加以解决将直接影响电站生产的经济性和安全性,威胁作业人员的生命安全,因而必须针对积灰找出恰当的解决对策。
  
  1 锅炉折焰角积灰原因分析。
  
  本文的研究对象是某燃煤电站9号锅炉折焰角斜坡的积灰,该锅炉选用的燃煤质量中上等,高低温过热器底部的煤灰厚度均超过一米,且由于长时间未对其进行处理导致折焰角积灰的严重性日趋增加。该锅炉布置在半露天的环境之下,锅筒数量只有一个在自然循环下下降和上升,排渣炉为固态。空气预热器、省煤器以及烟道交错分布在炉膛的尾部,煤粉燃烧器采用当前通用的双通道形式,正四角中间存储仓的煤粉通过热风进行传送。
  
  1.1 实验分析。
  
  笔者对该 9 号锅炉的运行状况数据进行了分析,研究结果表明该锅炉长时间在低负荷状态工作,实际负荷量与满负荷状态标准负荷量相差近 20%.此外该锅炉内部烟气流速不均匀且流速较低,其中下烟道流速在6.5-7.5m/s,上烟道烟气流速8-9m/s, 上下烟道流速相差在 1.5m/s 左右,与正常 12m/s 的烟气流速相差甚远,煤灰很难被这种低流速的烟气带走,此外不均匀的烟气流速使得折焰角这种边角落难以被烟气吹到,进而会造成折焰角的积灰较多。结合燃煤电站锅炉运行原理和煤灰堆积特点进行分析,锅炉在满负荷状态下运行煤灰往往不宜结渣,而长期的低负荷运行也会使得折焰角处的煤灰日益固化,处理的难度大大提升。
  
  1.2 理论分析。
  
  通过锅炉折焰角烟气流动压力分布和回流区域的模拟发现燃煤电站的折焰角区域上部的压力要明显小于其他位置,该区域形成回流,烟气流流经此处时由于较低的压力导致流速降低且出现回流现象,气流所携带的飞灰就会有很多沉降在此处,这是折焰角积灰的来源。为了使积灰自然排出需要将折焰角的斜度坡度设计的偏大一些,但是该锅炉的折焰角坡度却无法达到这一要求。吹灰器作为避免烟灰堆积的主要装置,应当有足够的能量让折焰角的飞灰重新返回烟气流场中,以便于被烟气带走,但是该电站原来使用的声波吹灰能量器对积灰产生的动能较小,折焰角堆积的煤灰无法被声波带回气流中。此外高低温过热器之间较短的距离使得飞灰流动性大大减弱,为烟尘在折焰角的堆积创造了条件。
  
  2 折焰角积灰处理对策研究。
  
  折焰角积灰现象十分常见,当前燃煤电站使用的吹灰装置无法根本改善锅炉折焰角积灰的现状,因而必须要对吹灰系统进行创新促进积灰处理成效和燃煤电站运行效率的提升。
  
  2.1 吹灰系统发展和选择。
  
  吹灰系统可以对燃煤电站锅炉折焰角的积灰进行二次扬尘,受热面的积灰以及结块的煤渣在吹灰器的作用下偏离原本的位置流动到炉膛底部后最终排出。吹灰器是锅炉吹灰系统的核心,以蒸汽为动力的吹灰器出现时间最早,吹灰枪是蒸汽吹灰器的动力装置,这种早期吹灰器具有结构可伸缩的特点。在科技发展的推动下人们研究出了动力更强的声波吹灰器,它可以利用声波发生器将锅炉内的高温水蒸气或者压缩空气的能量转化为声波并将其作用于需要除灰的位置,从而引起积灰与气体分子之间的撞击,煤灰粒子无法与煤炉受热表面的化学分子结合后黏在表面,空气中流动的烟尘很容易被气流所带走。燃气脉冲激波吹灰是目前为止最先进也是最有效的折焰角除灰技术。
  
  2.2 燃气脉冲激波吹灰优势。
  
  将常规空气气体与可燃性气体在专业的气体混合罐进行充分融合之后将其引入脉冲罐内后点火,脉冲罐中的气体体积不断膨胀后形成一个高温高压的环境,脉冲罐打开后喷嘴会产生热、声以及动力混合的冲击波能量,折焰角在这种高强度的冲击波之下被冲散后被气流带出锅炉。燃气脉冲激波吹灰技术有效解决了声波吹灰力量不足的问题,与传统的吹灰技术相比其设备成本较低操作简单且技术难度较低,除灰效率和成效都可以得到有效的保证,除此之外投资成本以及风险性都优于声波除灰和蒸汽除灰技术,在未来的燃煤电站发展中拥有十分广泛的应用空间。安装燃气脉冲激波吹灰装置是解决煤炉折焰角积灰的有效措施。
  
  2.3 吹灰器的安装及成效验证。
  
  脉冲发生器是否合理将直接对燃气脉冲激波技术的实施成效产生影响,在安装之前需要对锅炉炉体的各项参数进行确认,从而确保炉体与脉冲发生器的匹配性,以便于充分利用冲击波的能量对受热面的积灰进行处理。根据所研究锅炉的规模总共可以设置 12 台吹灰器和吹灰喷口,其中锅炉的过热段总共可设置 4 台标准短喷口的脉冲吹灰器,分别安装在锅炉的前端和后段,折焰角的积灰在这几台吹灰器的共同作用下可以得到良好的解决。预热段和省煤段应选用长喷口的平衡对吹型吹灰器,其中省煤段需要 6 台吹灰器,空气预热段对吹灰的要求较低安装 2 台即可。
  
  该燃煤电站自吹灰装置进行改进后,吹灰效率得到了大幅提高,其中折焰角积灰厚度由之前 1m 左右下降到 10cm 左右,电站安全事故得到了有效的控制。在投入使用期间内燃气脉冲激波吹灰系统尚未发生严重的设备故障,投资成本以及后期的维护成本都与预期值相符。
  
  3 结语。
  
  综上所述,烟气流速的均匀、锅炉低负荷运行、折焰角结构设计的不合理以及吹灰装置偏低的动能都会导致锅炉折焰角煤灰的大量堆积。目前燃气脉冲激波吹灰技术已经在实践中证明了其突出的优势,燃煤电站要加快吹灰系统的更新进程,通过提高二次扬尘的有效性,确保燃煤电站的稳定运行,促进电站的健康持续发展。
  
  参考文献:
  
  [1] 卢红书 . 锅炉折焰角塌灰对燃烧的影响及防范措施 [J]. 东北电力技术,2016(06)。  
  [2] 许大伟 . 600MW 四角切圆燃煤锅炉折焰角垮灰原因分析及应对措施 [J]. 中小企业管理与科技,2015(33)。  
  [3] 熊显巍 . 600MW 亚临界 W 火焰锅炉热力性能分析及改造 [J].华电技术,2016(03)。
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