锅炉煤粉管道改造对煤粉浓度分布影响研究

王洪斌 秦军毅

摘要：我国的大型火力发电机组主要以燃煤作为主要燃料，近几年来，由于电煤供应紧张以及燃煤价格的提升，供煤煤种变化非常频繁，供煤及配煤系统还有很多缺陷，同时还伴随着掺烧方式，实际的燃用煤种与设计值偏差甚大，对机组运行的经济效益和安全稳定影响较大。锅炉煤粉管道改造可以有力地提升机组运行效率，节约生产本金，减少锅炉的废气排放。

关键词：燃烧优化；煤粉细度；煤粉分配

引言

锅炉爆管是指蒸汽锅炉的管线在一些客观因素的作用下突然爆破，爆管时有明显的爆破声和喷汽声，还会出现水位迅速下降、气压明显降低等情况，如果锅炉存在缺水情况，可能酿成更为严重的事故。我国近年来锅炉爆管问题得到了一定控制，发生率较低，考虑到安全生产的需要，进一步分析锅炉爆管的原因及处理措施有一定的现实意义。

1锅炉风粉管道设计改造

1.1加装煤粉流量平衡阀

通过加装静态节流阀，平衡风粉管道内静态压差，使粉管里的风粉流分布匀称，适当减少制粉系统一次风总风量，减轻管道、测量元件、燃烧器的磨损。因在磨煤机煤粉分离器后各个管路中不同的压降会导致不均衡空气煤粉流进入锅炉，造成不完全燃烧和偏烧现象。煤粉流量平衡阀是为了解决从磨煤机煤粉分离器出来的多个输出管路中的空气和煤粉燃料的均衡问题，通过配套的煤粉浓度及粉速检测，判断各输出管路的煤粉配比，经过优化控制器优化后自动调节阀门开度以达到输出管路中的空气和煤粉燃料的均衡。图1为静态节流阀。改造使用英国格林奔科公司的煤粉流量平衡阀对煤粉管道中的煤粉进行平均分配。改良磨煤机出口至锅炉燃烧器的风粉分配。

（a）实物图（b）煤粉分布图

图1静态节流阀

1.2安设煤粉分散器和相配套的调节系统

使用煤粉分散器（VARB）和煤粉控制阀门（ControlGate）对煤粉管道中的煤粉进行平均分配。根据实际情况和前后墙对冲的锅炉燃烧特性，把连接锅炉两侧的两根送粉管路先整合成1根管道，通过煤粉分散器再重新把煤粉平均配送回到原2根送粉管路；同理，其他3根送粉管路整合，通过煤粉分散器和煤粉控制阀门把煤粉重新均匀分配发送到该3根送粉管路。由于煤粉管从磨煤机出来，拐为水平方向后，5根煤粉管分散布置，不易进行合并，所以在磨煤机出口的竖直管道部分进行改造。煤粉分散器就是用以破除在供粉管道弯头处形成的绳状煤粉流。常见的煤粉分散器目前常用的有4种类型，扩散型煤粉分散器、格栅型煤粉分散器、径向型煤粉分散器、文丘里型分散器。改进使用的是扩散型煤粉分散器。煤粉分散器就是通过将煤粉气流分裂为多股，进行分配，然后再将分配后的气流，重新汇合。这样就能实现对每根粉管的煤粉和空气进行控制和调整。将煤粉分散器安装在分配处的前端，不仅能保证煤粉质量流量均匀地分散到每一个分配处的出口，它的混合效果也确保了不同尺寸的煤粉微粒匀称的配比到每一根管道支管中，从而能改善燃烧，降低氧气燃烧指数而不增加NOx。

2电厂锅炉管道问题

2.1电厂锅炉超温

煤粉锅炉焦化严重,太厚,燃烧时间长,和频繁的出现过度煤粉在风中,煤粉过多，导致锅炉烟道受热面过热，与此同时锅炉烟道受到过高温度的影响也会导致水循环的不利情况发生，这样一来就会导致管壁过热，进而引发一系列后续问题。锅炉的水平烟道当中含有相对较多的灰粒，烟气液体,空气含量。部分壁温不合理,位置不合理,壁炉的火焰炉出口烟气温度偏差。因此,必须确保锅炉煤粉细度,缩短煤粉燃烧的时间,减少风扇的发生是过度煤炭三倍以上,避免不完全燃烧的锅炉,锅炉的低负荷操作,及时计算空气动力学等因素,从而保证锅炉水循环的正常运行，避免水温过高；关闭喷嘴门，清除油烟，检查喷嘴门，然后停止使用燃烧器挡风玻璃；锅炉在着火之前，首先需要做好蒸汽底部的蒸汽加热之类的工作，在此基础上做好锅炉的水循环工作，并及时的启动排烟系统，必要的时候使用过热器；锅炉机组频繁启动时，应及时采取措施防止锅炉管道过热；定期采取吹灰除焦措施，保证锅炉管受热面，避免烟道积灰的产生，使换热器内蒸汽流量平衡，锅炉管处于长期温度平衡状态；在锅炉运行过程中，可调节空气和热力条件，使燃烧器四角风速保持不变，二次风可按锅炉火焰中正确的偏差比例分配，避免锅炉管道过热。

2.2应力分布问题

应力分布问题导致的锅炉爆管相对而言并不多见，该问题主要由于安装焊接时未能注意屏间压力所致，会导致鳍片的撕裂并扩展，一旦出现泄漏事故，内外压差作用下很可能出现爆管。2016年9月，河北某发电场进行生产作业时出现锅炉爆管问题，技术人员针对现场情况进行分析，发现执行生产作业的锅炉属于新式锅炉，未经调试即投入使用，结合其工作参数和额定标准，技术人员进一步发现该锅炉存在前后墙不同管屏间应力集中的情况，在事故问题的基础上，技术人员额外进行了参数收集和压力模拟，发现前后墙不同管屏间应力的差异超过标准1.8倍，这是导致锅炉爆管的主要原因。

2.3电厂锅炉腐蚀

当锅炉水冷管壁位于火侧时，一氧化碳由不完全燃烧而产生的。此时，当锅炉烟气中硫含量大于1%，氯含量大于0.3%时，就形成硫元素脱出。因此,减少锅炉燃料中的硫和氯含量,提高锅炉燃烧系统的结构,安排和分配,优化燃烧条件,防止锅炉壁温火焰效果,可以提高锅炉的耐蚀性。材料的改进的锅炉水腐蚀管壁能有效避免锅炉的影响,如水冷壁管受热面热喷涂或电弧喷涂防护措施。锅炉的炉时,应关闭锅炉清洗喷枪雾化和蒸汽系统的手动阀和电磁阀,防止蒸汽泄漏进入锅炉；定期烘干锅炉，启动加热器，或采用自然通风，使锅炉管道温度保持在露点以上；锅炉冷却后，应立即对锅炉进行清洗，有效地清除锅炉内的残余灰分。停炉时，应按锅炉安全检修规程采取有效的防腐措施。为了防止碱腐蚀,常用化学软化水代替锅炉补给水。由于锅炉水盐度较低,锅炉水的缓冲能力,提高锅炉水质,防止酸进入锅炉水。当锅炉水pH值低,加入适量水磷酸盐炉,炉为了平衡水的pH值,避免锅炉除氧器故障或除氧器不能正常工作，锅炉管道被氧气腐蚀。

3解决方案

针对以上情况，主要有以下改进措施:1)燃烧器喷口间隙调整，将燃烧器组建固定到风箱上，防止锅炉运行时移动、卡涩。2)将垂直煤粉管道膨胀节更改到水平位置，原膨胀节位置用煤粉管道连接，减少锅炉运行时煤粉管道对燃烧器组件产生过大的力矩。3)因煤粉管道膨胀节更改到水平段，原恒力弹簧吊挂架位置需更改为刚性吊架。4)针对部分煤粉管道水平段太短，无法将膨胀节更改到水平段，现场可根据实际情况将膨胀节两端加固，减少因膨胀节拉伸压缩对燃烧器组件及下部弯头产生过大的力矩。

结语

电厂锅炉的管道质量会直接影响到当地区域的整体供电安全和效率，必须要充分重视相关内容的处理，防止锅炉初见问题，针对性的采取措施提高检测的力度来防止腐蚀磨损之类的问题。

参考文献

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