重庆锅炉塌焦原因分析

锅炉塌焦是一个连续发生的过程，其脱落原因主要有：

1. 渣块累积过程中，在重力作用下渣块不断自然脱落；

2. 人为清洁受热面，利用吹灰选择性清除受热面上的渣块；

3. 由于变负荷过程中受热面受热不均，渣块与金属受热面收缩、膨胀程度不同产生应力，使渣块与受热面出现部分剥离，当渣块自身重力大于其粘附力时，渣块集中脱落。

炉灰在高温下软化，遇到受热面冷却并粘附在受热面上形成渣块。在锅炉变负荷情况下，因渣块与受热面膨胀系数不同产生应力，应力大小正比于炉膛温度的波幅及波动速率，在应力作用下渣块与受热面接触部分逐渐剥离，应力越大其剥离面积越大，相应粘附力越小，当粘附力不足以平衡其自身重力时渣块掉落。由于高负荷期间炉内温度较高，结渣程度远大于低负荷阶段，因此低负荷出现掉渣的概率大于高负荷阶段。4月16日#2炉塌焦，其原因正是长时间超低负荷运行中渣块冷却脱落所致。检修启动之后负荷率较高，特别是4月10日至14日，日均负荷达到80%以上，较低负荷也大于600MW。4月16日夜班，由于机组做单吸风机运行试验，负荷长时间维持400MW。由于该负荷为并网以来较低、维持时间***长，对炉内温度冲击较大，大量以往在降负荷过程中未掉落的渣块集中脱落。发生炉膛爆时自动开启泄压，减轻爆对锅炉的冲击***力，避免炉膛水冷壁，炉墙和烟道的损坏。

4月30日及5月2日两次锅炉塌焦，其原因略有差异。以往为控制受热面结渣程度，加仓方式上，利用结渣特性较好的大同煤与神木煤以1:4配比掺烧。在目前的环境中比较常用的水处理方式是利用钠离子逆流再生交换器，这种设备对原水的适应性比较强，处理水的出水量以及水质都比较好，水处理的效果比较理想。但自4月27日中班起， #1/2机组进行燃煤直加仓实验，试验期间两台机组全部燃用神木煤，该煤种属易结渣煤种，直加仓期间炉内结渣速度及结渣量较以往大幅提高，受热面整体污浊程度有所增加，从实验期间再热汽温度、再热汽减温水量及炉膛出口烟温来看也证明了这一点，两次炉内塌焦的原因在于：

1. 由于神木煤灰熔点较低，以往采用混烧大同煤的方法来控制锅炉结渣程度。此次直加仓实验全部燃用神木煤，即使5月1日实验结束后，由于机组负荷较低，C仓大同煤实际配烧比例较低，燃煤仍以神木煤为主，无论从受热面结渣的速度还是结渣量来看，都有远大于以往水平。因为一减前后温差也间接反映了燃水比的变化，温差偏大，说明中间点的焓值偏高，引入此信号的目的是：将过热器的喷水流量控制在规定范围内，使喷水减温在任何工况下均保持有可调节余地。

2. 吹灰操作在解决锅炉受热面大面积结渣与再热汽温维持较高水准之间存在一定矛盾，其对吹灰程度的把握具有相当大的难度。在煤种多变的情况下，必然相应调整吹灰频率。由于对吹灰程度的把握有一认识过程，且运行人员对吹灰依据认识程度不同，各班在吹灰量的把握上存在差异，使得运行期间机组再热汽温及锅炉结渣情况出现一定波动。排除粉仓和输粉机内的潮气，防止粉仓内的煤粉受潮结块，影响其流动性，并因潮气的排出使粉仓内的温度维持在合适值，防止煤粉的自燃损坏。

3. 由于低负荷阶段吹灰条件不满足，吹灰时间及吹灰机会大大减少，进一步加剧了受热面结渣情况。

锅规适用范围

本规程适用于符合《特种设备安全监察条例》范围内的固定式承压蒸汽锅炉、承压热水锅炉、有机热载体锅炉，以及以余（废）热利用为主要目的的烟道式、烟道与管壳组合式余（废）热锅炉。

注1-1：固定式锅炉是指锅炉在使用过程中是固定的。

1.2.1锅炉本体

由锅筒、受热面及其集箱和连接管道，炉膛、燃烧设备和空气预热器（包括烟道和风道），构架（包括平台和扶梯），炉墙和除渣设备等所组成的整体。

1.2.2锅炉范围内管道

（1）电站锅炉，包括锅炉主给水管道、主蒸汽管道、再热蒸汽管道等；

（2）电站锅炉以外的锅炉，分为有分汽（水、油）缸（注1-2）的锅炉和无分汽（水、油）缸的锅炉；地暖锅炉供暖优势之一、采暖计费灵活在北方，冬季采暖收费难是一个很普遍的问题。有分汽（水、油）缸包括锅炉给水（油）泵出口和分汽（水、油）缸出口与外部管道连接的第1道环向接头的焊缝内的承压管道(含分汽（水、油）缸)；无分汽（水、油）缸的锅炉，包括锅炉给水（油）泵出口和锅炉主蒸汽（水、油）出口阀以内的承压管道。

注1-2：分汽（水、油）缸应当符合本规程对集箱的有关规定。

1.2.3锅炉安全附件和仪表

锅炉安全附件和仪表，包括安全阀、压力测量装置、水（液）位测量与示控装置、温度测量装置、排污和放水装置等安全附件，以及安全保护装置和相关的仪表等。

1.2.4锅炉辅助设备及系统

锅炉辅助设备及系统，包括燃料制备、汽水、水处理等设备及系统。

1.3 不适用范围

本规程不适用以下设备：

（1）设计正常水位水容积小于30升的蒸汽锅炉；

(2)额定出水压力小于0.1MPa或者额定热功率小于0.1MW的热水锅炉；

（3）为满足设备和工艺流程冷却需要的换热装置。

锅炉按燃烧方式分类种类

锅炉按燃烧方式可分为层式燃烧锅炉、悬浮燃烧锅炉、旋风燃烧锅炉和循环流化床锅炉。

其中悬浮燃烧锅炉常见的火焰型式有切向、墙式及对冲、U型、W型等数种。

切向燃烧切向燃烧是煤粉气流从布置在炉膛四角（六角，八角）的直流式燃烧器引入炉膛进行燃烧的方式。

一般一、二次风口常为间隔布置，各风口的几何中心线都分别与***的一个或几个假想圆相切。

切向燃烧的特点是靠各角来的风粉混合物协同动作，在炉内形成一个强旋流火球燃烧。

煤粉的着火和切向燃烧方式要求炉膛截面接近正方形，这时会和尾部竖井中的烟气速度的选择发生矛盾。

煤粉着火和燃烧稳定性是靠点火三角区和上游邻角过来的高温火焰的对流传热支持。

火焰的形状不仅与燃烧器布置、参数有关，还与炉膛形状及假想切圆直径有关。

假想切圆直径大，有利于着火稳定性，但容易使煤粉气流刷墙造成炉壁结渣；切圆直径小，有助于减轻结渣，但邻角点燃作用延迟。

切向燃烧炉内旋转的火炬有利于煤粉的燃尽；但是炉膛出口的残余旋流易引起烟温偏差、流量偏差，对过热器、再热器管工作不利。对冲燃烧方式将一定数量的旋流燃烧器布置在两面相对的炉墙上，形成对冲火焰的燃烧方式。

旋流式燃烧器主要靠自身形成的回流卷吸燃烧室内高温烟气来加热点燃煤粉，因此形成基本***的火炬。

对冲布置的火炬在燃烧室中心相遇对冲，然后转弯向上。

与燃烧器前墙布置相比，前后墙对冲布置时，炉内火焰充满情况较好，火焰在炉膛中部对冲，有利于增强扰动。

旋流式燃烧器前后墙对冲布置和直流式燃烧器切向布置相比，其主要优点是上部炉膛宽度方向上的烟气温度和速度分布比较均匀，使过热蒸汽温度偏差较小，并可降低整个过热器和再热器的金属高点温度。

另外，墙式对冲燃烧方式以烟气挡板改变流经低温过热器及低温再热器的烟气量，从而调节再热汽温度。这种调节方式较四角燃烧炉多以摆动燃烧器在垂直方向角度的方式要有效，运行中再热器可不投减温水，使循环热效率不会因喷入减温水而降低。

近几年投运的墙式燃烧大型锅炉燃用神府东胜等煤时出现了结渣问题，其中炉膛容积大的锅炉防渣性能较差，说明并非仅强调较低的容积及截面热负荷即可有效缓解炉内结渣。

旋流燃烧器的类型、结构，燃烧器的布置可能起着相当重要作用。

因此，对对冲燃烧方式，旋流燃烧器的选型是重要的，同时还要控制单支燃烧器的功率，以及燃烧器区壁面热负荷。W型火焰燃烧方式将直流或弱旋流式燃烧器布置在燃烧室前后墙炉拱上，使火焰开始向下，再折回向上，在炉内形成W状火焰的燃烧方式。

W型火焰燃烧方式由于炉膛温度水平高，NOx生成量高。为了提高着火稳定性，减少NOx生成量，新设计的锅炉常将部分二次风分别由前后墙引入，并用垂直下行一、二次风动量与近似水平对冲的部分二次风和（或）三次风的动量比来调节W火焰的形状。

根据燃用煤质的不同，W形火焰燃烧室四周敷设适量的卫燃带，用以提高火焰温度和燃尽度。

W型火焰燃烧方式相对于前几种燃烧方式而言，下炉膛的截面积偏大，且四周敷设卫燃带，可使煤粉火焰具有较高温度，而又不易冲墙，减少结渣的***；但是，由于炉膛截面积大，形状复杂，锅炉本体造价大致要增加15％-25％。

另外，形成和控制W型火焰使充满整个炉膛，要求成熟的设计经验和较高的运行水平。

W型火焰燃烧方式对难燃的贫煤及无烟煤在燃烧稳定性上优于四角和墙式燃烧方式。