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直流高壓發(fā)生器的使用原理

1、前言
大方發(fā)電有限直流高壓發(fā)生器公司＃1爐系東方鍋爐廠生產(chǎn)的DG1025/18.2－II15型亞臨界、一次中間再熱、自然循環(huán)固態(tài)排渣、“W”火焰燃燒汽包爐。設計參數(shù)為：過熱蒸汽流量：1025t∕h；過熱蒸汽出口壓力17.35MPa；過熱蒸汽出口溫度540℃。再熱蒸汽流量：844.16 t∕h；再熱蒸汽入口壓力3.91MPa；再熱蒸汽入口溫度327.5℃；再熱蒸汽出口溫度540℃，給水溫度279.5℃。汽包工作壓力18.7MPa。鍋爐額定蒸發(fā)量947.5 t∕h。過熱器系統(tǒng)共設置兩級噴水減溫，再熱器系統(tǒng)共設置**事故噴水減溫。
大方發(fā)電有限公司＃1機組于2006年7月11日22：45點火,進入168小時試運行，于2006年7月22日4：40分順利通過168小時試運行，進入直流高壓發(fā)生器商業(yè)運行階段。

2、機組投產(chǎn)后存在直流直流高壓發(fā)生器高壓發(fā)生器的問題：
機組投產(chǎn)后，在運行中出現(xiàn)*多、*麻煩的直流高壓發(fā)生器問題是鍋爐結焦比較嚴重，特別是四角翼墻及左右墻；垮焦次數(shù)特別多，僅8月份一個月內(nèi)大的垮焦次數(shù)就達7次，其中1次導致鍋爐熄火，6次導致?lián)圃鼨C卡死，需投油助燃的小的垮焦次數(shù)幾乎每天都有。 8月份一個月的助燃用油高達106噸，飛灰含碳率12-15%，排煙溫度170℃以上。
直流高壓發(fā)生器
3、結焦的原因直流高壓發(fā)生器分析：
3.1結焦的機理
結焦，是指在煤粉爐的爐膛中，熔融的灰渣粘結在受熱面上的現(xiàn)象，粘結物硬度大、密度大；積渣，是指熔融的灰渣不斷積聚在受熱面上的現(xiàn)象，積聚物松軟。結焦、積渣形成有兩個條件，一是溫度過高，二是灰熔點過低。鍋爐結焦是個很復雜的物理化學過程，它涉及煤的燃燒、爐內(nèi)傳熱、煤質(zhì)的結焦特性、煤灰粒子在爐內(nèi)運動以及煤灰與管壁間的粘附等過程。結焦的形成主要有以下幾個過程：
3.1.1煤粉在燃燒過程中形態(tài)的變化
3.1.2灰粒向水冷壁的輸運過程直流高壓發(fā)生器
3.1.3灰渣在管壁上的粘接和結聚長大
3.2造成我廠#1爐結焦嚴重的原因
造成我廠#1爐結焦嚴重的原因很多，現(xiàn)分析如下：
3.2.1設計方面直流高壓發(fā)生器
1）設計煤種與實際燃用煤種的特性參數(shù)相差較直流高壓發(fā)生器大，設計煤種的灰份為25.66%，而實際燃用煤種的灰份都在40%以上，有時高達47%。設計煤種的低位發(fā)熱量為22.486MJ/kg,而實際燃用煤種的低位發(fā)熱量僅有17MJ/kg左右，設計爐膛熱負荷過高；輻射受熱面布置較少，水冷壁管間距過大，吸熱量?。粻t膛出口煙氣溫度選得太高；爐膛出口流通截面狹窄，火焰中心位置太高。
2）衛(wèi)燃帶、耐火磚敷設過多。由于我廠所燃用的是極難著火和燃燒的無煙煤，為了穩(wěn)燃，在下爐膛水冷壁大面積敷設耐火磚，使得燃燒區(qū)域爐膛熱負荷偏高，爐膛溫度高，熔融的煤粉極易粘附在耐火磚上結焦、積渣。停爐后檢查發(fā)現(xiàn)主要是耐火磚上和敷設耐火水泥的部位結焦、積渣嚴重，尤其是四個小角部*為嚴重。直流高壓發(fā)生器
3.2.2燃燒調(diào)整方面
1）燃燒中空氣量不足。燃燒過程中，若空氣量不足，其燃燒時就不易達到完全燃燒，未完全燃燒將產(chǎn)生一氧化碳及氫等還原性氣體。在煙氣中存在還原性氣體，使灰中熔點較高的三氧化二鐵還原成熔點很低的氧化鐵，大大降低了灰熔點(可能降低300～350℃)，會形成嚴重的結焦。燃用揮發(fā)分較大的煤，如果直流高壓發(fā)生器空氣量不足，也會使結焦加劇。我廠#1爐剛投產(chǎn)，運行人員之前都是在200MW及以下的鍋爐機組中工作，且都是四角切園的鍋爐，對于300MW的“W”燃燒爐，都沒有運行經(jīng)驗，在操作時，比較保守，怕熄火，風量用得小，所以空氣量不足，常常缺氧燃燒。
2）燃料與空氣混合**，攪拌**
鍋爐運行的配風方式也是影響結渣或積灰的主要因素。由于燃料與空氣混合不好，即使供給了正常所需要的空氣量，也會出現(xiàn)空氣量不足的問題。因為混合攪拌**的時候，某些部分空氣多一些，則燃燒就完全，有的地方空氣少一些則燃燒就不完全。從而造成煤在爐內(nèi)燃燒**、煙氣溫度不均勻。在煙氣溫度高的地方，管壁溫度高，未燃盡的煤粉顆粒一旦粘結在上面繼續(xù)燃燒，將形成灰粒的粘附。在燃燒不完全,產(chǎn)生大量的CO,使灰熔點降低,導致結渣。
混合**是由于風量調(diào)配不恰當（例如一、直流高壓發(fā)生器二次風的比例不當），燃料及二次風調(diào)整不好所造成的。故噴燃器的結構對風粉的混合有著很大的影響，噴燃器的布置不當和結構上有缺點，往往會使結焦加劇。此外,由于爐膛內(nèi)的煙氣處于劇烈的運動中,煙氣成分不斷變化,同一煤種的煤灰在不同部位的灰熔點可能不同,也促進了結渣。由于我廠#1爐剛投產(chǎn)，運行人員經(jīng)驗不足，對設備的特性尚未完全吃透，這一問題就顯得特別突出。
3）燃料和空氣散布不均，造成火焰偏斜
火焰的偏斜是燃料和空氣散布不均所造成的。在正常運行中爐膛中心溫度應該*高，由于火焰的偏斜將使*高火焰層移到邊側，這樣灰就得不到足夠的冷卻，而灼熱的灰粒與水冷壁受熱面接觸的時候，就很快的粘了上去，形成焦。燃料與空氣散布不均，往往是由于運行調(diào)整不及時或調(diào)整不當所致。從我廠停爐后檢查左右兩側墻及四角結焦較嚴重的結果來看，就充分說明了這一問題。
3.2.3運行管理方面直流高壓發(fā)生器
1）吹灰打焦不及時
在鍋爐的某些受熱面上積灰后，受熱面變得粗糙，一有粘性的灰碰上去，就很容易附在上面。因為它是一個自動加劇的過程。若不及時清焦，結焦加劇，將會使鍋爐出力受到限制。
2）煤粉細度不均勻
煤粉細度和粒度分布對鍋爐結渣有一定影響，煤粉過細、過粗均可能引起結渣。煤粉細度視煤種與具體的鍋爐的結構而定，應通過試驗來確定。對于直吹式制粉系統(tǒng)，當磨煤機出現(xiàn)故障時，煤粉顆粒變粗，進入鍋爐的煤粉燃燒不完全，且燃燒后的灰粒容易產(chǎn)生離析，撞擊爐膛受熱面而產(chǎn)生結渣。由于垮焦，使燃燒不穩(wěn)而投油助燃，使火焰溫度升高，并促進灰熔融軟化。此外，由于煤油的燃燒速度不同，會造成局部燃燒不全、還原性氣體增多，灰熔點降低，甚至還會造成煤粉和空氣在爐膛中分布不均勻，導致火焰偏斜，*高焰層邊移，而使燃燒后的灰渣得不到足夠的冷卻，進而使灰粒直流高壓發(fā)生器與爐膛內(nèi)的水冷壁管接觸時，粘結在上面而形成結渣。
3）磨煤機運行方式的影響
對于直吹式制粉系統(tǒng)，當投入爐膛兩邊磨煤機對應的火嘴時，因其邊界空氣量的不足，會造成嚴重的結焦。尤其是四角火嘴，B1、B4、C1、C4的長期投用。
3.2.4煤質(zhì)方面直流高壓發(fā)生器
1）燃料質(zhì)量低劣直流高壓發(fā)生器
煤內(nèi)雜質(zhì)偏多，灰熔點低，灰分大，都容易產(chǎn)生直流高壓發(fā)生器結焦?；抑械暮F量和堿類的增加將灰的熔點大大降低,當煤含有較多量硫化鐵的時候,結焦*為嚴重。
灰分雜質(zhì)的熔點溫度由表1-1可以清楚看到，含有的雜質(zhì)不一樣而灰的熔點就會有很大的差別?；胰刍艘院?，就產(chǎn)生了粘結性，碰到較冷的物體，就粘附在上邊。鍋爐的燃燒過程是很快的，煤粉從噴燃器噴出經(jīng)過加熱、烘干、著火到燃盡的時間僅為2～3秒，當灰粒通過很高的火焰中心時，灰粒都會被熔化而成膠質(zhì)狀直流高壓發(fā)生器態(tài)。但是這時的灰粒還是在空間懸浮著，當灰粒上升至爐膛出口處的時候，由于出口煙溫比火焰中心溫度低，膠質(zhì)狀態(tài)的灰粒將被冷卻凝固，這樣就不會產(chǎn)生結焦。但當燃燒不完全時，就會產(chǎn)生一氧化碳半還原氣體，這樣使灰熔點溫度降低大約300～350℃促使膠質(zhì)狀態(tài)的灰粒得不到凝固而結焦。管上粘結一層灰焦之后，焦與焦的粘附力強，所以灰焦粒更容易被粘住，形成一層焦，從而使管子受熱差，表面溫度升高，更便于焦塊粘附，結焦過程是一個自動加劇的惡性循環(huán)過程。
表1-1各成分熔點溫度：
名稱熔點溫度（℃）名稱熔點溫度（℃）
氧化硅 1625 四氧化三鐵 1580
三氧化二鋁 2050 氧化亞鐵 1421直流高壓發(fā)生器
氧化鈣（石灰） 2570 堿類 800－1000
氧化鎂 2800 硅酸鹽 1000－1100
由于我廠在投產(chǎn)初期，與我廠配套的大煤礦未投產(chǎn)直流高壓發(fā)生器，主要煤源為小窯煤，致使入廠煤的灰份極大，設計煤種的灰份為25.66%，而實際燃用煤種的灰份都在40%以上，有時高達47%。且煤中的石頭、矸石極多，更加大了結焦的嚴重性。
2）煤質(zhì)發(fā)熱量過低
我廠設計煤種的低位發(fā)熱量為22.486MJ/kg,而實際燃用煤種的低位發(fā)熱量僅有17MJ/kg左右，這就使使燃料消耗量大大增加，相應的灰份也會大大增加。從而更加大了結焦的嚴重性。
直流高壓發(fā)生器直流高壓發(fā)生器
4、針對結焦的原因采取對策
為了解決結焦嚴重的問題，我廠采取了以下措施：
4.1加強燃料管理
1）從幾個“W”火焰鍋爐運行的經(jīng)驗來看，煤種的變化是導致結焦的*主要的原因，特別是燃用灰熔點低、揮發(fā)份相對較高的煤種，其在下部爐膛燃燒時著火點早，火焰相對密集，造成擴散性燃燒，下部爐膛容積熱負荷較大，從而造成局部高溫區(qū)壁面結焦、積渣。因此燃用設計煤種是防止爐膛結焦*重要的措施。為此我廠成立了以黨委書記為組長各部門的主要領導參加的燃料管理領導小組，加強燃料管理，尤其是對入廠煤的管理。
2）制定了《關于燃煤摻燒的有關規(guī)定》，要求對入爐煤進行搭配摻燒。尤其是灰份大的煤，要與灰份小的煤摻燒，以降低入爐煤的平均灰份。直流高壓發(fā)生器
3）組織人力對入廠煤中的石頭、矸石進行清理，不讓其上皮帶，更不讓其進入煤倉。
4.2加強運行管理直流高壓發(fā)生器
1）制定了《關于吹灰的管理規(guī)定》，并嚴格執(zhí)行，增加了吹直流高壓發(fā)生器灰的次數(shù)，尤其是爐膛，從每天吹灰1次，增加到每天吹灰3次。
2）加強清焦工作，對看火孔、檢查孔的焦，要求隨時**。
3）在四臺磨煤機運行時，規(guī)定將四角火嘴，B1、B4、C1、C4停用，并將其對應的F擋板開至20—30%，以補充四角風量的不足。規(guī)定能換停用中部火嘴，但不關其對應的F擋板，以補充燃燒中心風量的不足。
4）制定了《防止結焦的措施》，并嚴格執(zhí)行。
4.3加強運行調(diào)整直流高壓發(fā)生器
1）降低爐膛出口煙氣溫度
當有充足的空氣量的時候，爐膛出口煙氣溫度是鍋爐受熱面結焦的決定性因素，因此需要把爐膛出口的煙氣溫度控制在規(guī)定范圍內(nèi)，一般應該比灰分的軟化溫度低50℃～100℃。
為使爐膛出口的煙氣溫度不致過高直流高壓發(fā)生器，應采用調(diào)整爐內(nèi)燃燒和減少爐內(nèi)熱強度的方式進行：
①合理的使用一、二次風，使燃燒達到既快又完全，這樣爐膛出口煙氣溫度就會下降。二次風小，燃燒就不容易完全，同時火焰中心會偏高。一次風量太大，火焰中心上移，而有的火嘴還直射后墻，引起嚴重的結焦。所以要調(diào)整一、二次風的風速和比例。
②減少爐膛熱負荷。維持給水在較高的溫度下運行，減少從鍋爐抽出較多的飽和蒸汽量；不允許鍋爐有較大的過負荷現(xiàn)象，避免劇烈的增加和減少負荷。
③加速燃煤在爐膛入口處著火。如果著火提前了，燃料在爐膛內(nèi)燃燒的時間就相應的延長，這樣，就有能降低爐膛出口的煙氣溫度。
2）保持適當?shù)倪^?？諝饬?br>當煤粉燃燒時，因為空氣和煤粉不可能非常均勻的接觸。因此，除了必要的空氣量以外，還需要一部分過量空氣來彌補。當過剩空氣量太大時，煙氣量要增加，爐膛出口煙溫也要升高；如果空氣量太小，燃燒時又會產(chǎn)生一氧化碳，同時飛灰可燃物也大大增加，兩者都給結焦創(chuàng)造了條件。所以，要保持一定的過?？諝庀禂?shù)。
3）保持爐膛內(nèi)火焰的均勻分布和磨煤機運行方式合理性
給粉要均勻，啟停給粉機要對稱，火焰均勻充滿爐膛，兩側吸送風機出力應均勻，不使煙風偏斜。對于直吹式制粉系統(tǒng)，要保持磨煤機火嘴對稱運行，盡量不用爐膛邊角的火嘴。
4）保持合適的煤粉細度和均勻度
根據(jù)運行經(jīng)驗，現(xiàn)煤粉細度一般保持在R90=6-7%。
5）加強運行監(jiān)視
運行中，可根據(jù)儀表指示和實際觀察來判斷是否結焦。鍋爐結焦后，煤粉消耗量增加，爐膛出口煙溫升高，過熱汽溫升高且減溫水量增大，鍋爐排煙溫度升高。爐膛出口結焦時，爐膛的負壓值還會減小，嚴重時甚至有正壓出現(xiàn)。此時應及時除焦，防止結焦的加劇。另外運行中要保證能及時吹灰。
6）利用降負荷的方法
保持*低負荷20～30分鐘，可使爐膛溫度降低，焦塊受冷卻而自行掉下來。但此法對鍋爐運行狀態(tài)影響較大，盡量不采用。
直流高壓發(fā)生器
5、結論
通過以上分析，要從根本上解決鍋爐結焦、積渣問題，關鍵是適應負荷率和煤種變化，對爐內(nèi)燃燒進行合理調(diào)節(jié)，嚴格控制燃煤煤種偏離設計煤種過多。我們在進行燃燒調(diào)整的同時，改善爐膛吹灰、跟蹤爐內(nèi)結焦、積渣情況，讓結焦消失在萌芽狀態(tài)。我廠通過上述措施的執(zhí)行，經(jīng)過一段時間的運行觀察，結焦嚴重的問題基本得到了解決，9月份全月垮焦只有三次，均未投油助燃，撈渣機未被卡死過，排煙溫度從原來的170℃以上，降到160℃以下，從目前來看，效果是很明顯的。直流高壓發(fā)生器

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