350MW机组锅炉掺烧准东煤结渣问题分析

350MW机组锅炉掺烧准东煤结渣问题分析

杨锐

(国电库尔勒发电有限公司新疆库尔勒市841000)

摘要：现阶段煤种类型较为多样，而判断煤种是否达到优质标准，则需要以燃烧性能为主体，准东煤在优质煤种中具有较强的代表性，不仅燃点低，更能燃烧充分，但是该类煤灰中的钠与钙在含量较高的情况下，将直接导致结渣问题频繁发生。因此，这就需要针对特定的机组锅炉开展相应理论探究，通过分析及对比，精准掌控影响结渣结果的关键要素。本文就围绕结渣问题进行了细化阐述及分析，而后提出了相应建议，以期对结渣量进行合理缩减，从而进一步提高准东煤燃烧质量。

关键词：350MW机组；掺烧；结渣

准东煤作为优质煤种，能够依托锅炉实现充分燃烧，但是由于受到物理性质及涵盖元素的直接影响，结渣及沾污等现象比比皆是，长此以往，不仅会导致准东煤燃烧效率下降，更会对锅炉造成损伤。从本质上来看，准东煤在机组锅炉运行中，煤中的碱金属在高温作用下极易发生变化，并直接粘连在温度较低的灰颗粒上，这不仅会增强颗粒的粘附性，更会与受热的一面连接在一起，一旦不能及时发现这一问题并将其清除，就会导致飞灰在不断吸附后厚度逐渐增加，依托于锅炉运行，硬壳问题也会随之出现。

一、350MW机组锅炉掺烧准东煤试验

本文所进行的试验及研究都是围绕中350MW机组锅炉的，从整体来看其运行指标呈现高标准特点，并且锅炉的结构体系中涵盖的部件也较为丰富，无论是平衡通风还是一次再热都属于其布置范畴。其中中速磨煤机有5台，煤粉燃烧器分布层及燃尽口的设置数量较为充足，便于根据布置情况，优化调整燃烧器的运行参数。与其他煤种相比，准东煤的水分含量较大，虽然其热值水准不高，但是灰中钠的比例却达到了相应量值范畴。在350MW机组锅炉运行阶段，通过进行试验可以得到相应结论：以屏式过热器为主导，结渣现象较为显著，不仅能够实现短时间结渣，结渣厚度也有所增加，但是渣质并没有成型，普遍呈现松散现象，通过吹灰可以改善凝聚程度，完全清除基本难以实现。

SOFA高度的水冷壁表面的结渣厚度与上述区域相比呈现出明显的削弱现象，结渣体积较小，通过观察可以确定，黑色熔融状大渣并不存在，但是在燃烧区的后方墙体上，结渣厚度则有所增加，因此不难发现，在锅炉实际运行阶段，不同位置点上的结渣厚度往往不一致，后墙上的结渣体在锅炉的燃烧扰动作用下，会受到震动影响整块掉落，这部分结渣不断向底部凝聚及积累，就会逐渐形成具有一定硬度的渣块，表现颜色也会加深以黑色为主，由于这部分硬块的强度较高，碎渣机也难以将其破坏，这就导致干渣机链条的正常运转受到不同程度的作用，卡住等故障现象的发生频率也会随之上升。

二、关于准东煤结渣问题的数值模拟分析

1.网络划分

在锅炉实际运行阶段，煤粉燃烧往往会受到燃烧及煤粉颗粒运动等关联因素的直接影响，一旦各个部分的衔接能效不能达到既定标准，就会导致结渣现象随之出现，过程中还会产生相应污染物，为了进一步提高锅炉运行效率，促使准东煤在完全燃烧的基础上，合理缩减结渣量及体积，就需要根据科学参数，对锅炉运行的组织结构进行优化调整，本文针对准东煤的特点，采取了与之对应的数值模型，通过对其燃烧流程及形态特征进行模拟，为其匹配不同的模型，实现对参数的精准掌控，便于后续缓解结渣问题。例如：针对煤粉颗粒的运动规划为其匹配随机轨道模型；煤的热解应用的是方程平行反应模型等等。炉膛及关键燃烧区域的网络划分如图1.

图1炉膛及主要燃烧区域网络划分

2.模型的验证

无论是在何种试验环境下，提高模拟结果的精度及有效性都是较为重要的，基于此，为了进一步提高模拟结果与实际情况的相符度，则应当确保模拟试验与锅炉运行共同进行，将模拟结果与测量参数设置在同一环境下进行对比研究，需要注意的是，在这一过程中应当确保实际测量与模拟计算所处位置点保持一致，一旦存在误差，获得的结果就失去了研究意义。实际上只要在测量及计算阶段掌握好关键变量，所获取的平均值就不会存在较大差距，只要误差值处于允许范畴，就具有研究价值，这同时也说明，模拟结果与实际测量结果基本无误。

3.数值模拟分析

首先通过现场试验及分析，能够对引起后墙结渣问题的原因进行初步判断，而后通过对热态锅炉运行情况进行模拟，并进行计算，就能根据获得的结果精准掌控炉膛内的温度场及颗粒运行规律，这就能够对后墙结渣的诱导因素进行进一步确认。当前墙二次风旋流强度达到既定标准时，则需要将与之对应的后墙的风旋流强度进行适当调节，这样就能形成鲜明的对比环境，实现对温度场变化情况的充分掌握。在后期还可以对喷口颗粒物的分布规律进行观察，以差异性的分层结构为主导，对掺烧煤粉炉内的配比机制进行分析。

从本质上来看，前后墙外二次风旋流角度设置的不同，各个分层中煤粉颗粒物的运行轨迹就呈现出了明显的差异化特点，虽然煤粉颗粒物的来源都是燃烧器，但是其所处层数不同，再加之受到周边环境的直接影响，无论是运行轨迹还是内部混合情况都将具有各自特点。如果锅炉运行阶段燃烧器喷出的煤的灰融温度较低，并且流动形式以自下向上为主体，熔融颗粒就会粘接在后墙水冷壁上，熔渣层也会逐渐形成。

三、结论与建议

首先，通过对锅炉运行及数值模拟进行研究及分析不难发现，虽然大部分的准东煤在掺烧过程中都或多或少的存在相应结渣问题，但是该类问题是可以通过采取相应积极措施避免的。因此，对结渣问题进行科学控制及管理，就需要以燃烧阶段的规律为主导，合理缩减后墙燃烧器的二次风旋流强度，防止出现大量的结渣体掉落，影响设备的正常运行。与此同时，还应当对燃烧器的喷出位置及层数进行选择，便于高钠煤与之高效混合。

其次，由于准东煤本身燃烧属性较为显著，建议在燃烧阶段以结渣问题为切入点，对负荷扰动进行优化调整，促使炉膛水冷壁及过热器等位置的结渣能够自然掉落，或者还可以间歇性的从低层磨煤机掺入适量低钠煤，避免出现炉内渣块掉落到底部的问题。

参考文献：

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