探讨液态除焦剂在二次再热π型锅炉的应用

陈端腾

摘要：本文着重分析火电厂结焦的原因，危害。同时分析结焦对机组经济性的影响。并结合本厂锅炉除焦过程，对二次再热π型锅炉除焦效果及应用探讨，以供参考。

关键词：火电厂;锅炉除焦;结焦

0引言

近些年来，国内煤价居高不下，各火力发电厂为了降低经营成本，会采取配煤掺烧等措施，如进口国外的印尼煤、褐煤、澳洲煤进行掺烧，而这些煤的熔点较低、容易结焦，也会影响锅炉效率。广东大唐国际雷州发电有限责任公司#2锅炉型号为HG-2764/33.5/605/623 /623-YM2，为哈尔滨锅炉厂有限责任公司制造的超超临界参数变压运行螺旋管圈+垂直管圈直流锅炉，单炉膛、二次再热、采用双切圆燃烧方式、平衡通风、固态排渣、全钢悬吊结构、露天布置、π型锅炉，具有较强的负荷波动和煤质变化适应性。因为入炉煤质复杂多变导致燃烧器看火孔周围水冷壁及60m左右墙观火孔垂直管屏结焦严重，给锅炉的稳定运行带来安全隐患。

1锅炉结焦原因

1.1煤中水分对结焦的影响

燃用水分大的煤，炉内火焰中心会升高，造成炉膛出口烟温升高，分隔屏结焦加重，整体对流受热面结焦或沾污加重，排烟温度升高，减温水投放量增加。

1.2挥发分对结焦的影响

燃用挥发分大的煤，由于着火较快，着火点会靠近喷口，造成喷口结焦趋势增加。

1.3灰分对结焦的影响

灰分大，意味着煤质热值将会下降。相同负荷情况下，入炉煤量增加，相应的风量也必须增加，火焰中心上移。此时如超出各设备的出力极限，将会出现各种现象的发生，如：烟温升高、减温水量升高、排烟温度升高。或因煤质变差，为保持负荷，保证入炉煤量，煤粉细度变粗，如果此煤灰熔点较低，将引起各受热面结焦增加的现象。灰分本身与灰熔点的的关系为：下抛物线，当灰分低于5%，灰熔点较高，当灰分在5%至15%之间，会使灰熔点降到最低；当灰分大于15%，灰熔点随灰分增加而升高。

1.4煤中含硫量对结焦的影响

烟气经过对流换热面时，烟气中的飞灰或受热面上的积灰中的氧化硅、氧化铁、氧化钠、氧化铝等均对SO2有一定的催化作用，在锅炉高温烟道420-600℃的温度范围内，部分SO2在上述氧化物的催化作用下会进一步被氧化成SO3。碱性氧化物Na2O及K2O会升华并凝结于管壁上，之后与烟气中SO3化合生成Na2SO4和K2SO4（用M2SO4表示）。M2SO4具有粘性，可以捕捉灰粒粘结成灰层，表面温度升高，外面形成渣层最外面形成流渣层。锅炉结焦或积灰时，在结焦物中会有黑色腐蚀产物-磁性氧化铁Fe3O4及硫化物，与上述硫酸盐M2SO4经化学反应生成复合硫酸盐M3Fe（SO4）3。硫酸盐M2SO4与烟气中的SO3、飞灰中的Fe2O3亦化合生成复合硫酸盐M3Fe（SO4）3。总体反应式：M2SO4+ Fe2O3+ SO3 = M3Fe（SO4）3液态的复合硫酸盐具有强烈的腐蚀性，会腐蚀受热面管壁，加剧结焦。

2 3U高效液态除焦剂的作用

2.1清除灰垢焦渣的机理
我厂二号锅炉选用北京科林佰德环保有限公司生产的3U高效液态除焦剂进行除焦。当药剂喷入炉膛高温区，即熔融又挥发，在催化剂的作用下，一部分与烟气中的挥发物充分燃烧，以消弱形成灰垢焦渣的可能性；另一部分分解为氧化物、过氧化物随同未反应的碱性物质和硼化物一起飞逸在温度较低的灰垢焦渣的表面，逐步渗透到灰垢焦渣之中，发生化学反应，使之变的多孔疏松，同时与灰垢焦渣中的金属硅酸盐发生反应，将硅酸盐中的金属以氧化物的形式熔出，破坏了灰垢焦渣的坚硬骨架。碱性物质和硼化物质还能从灰垢焦渣与受热面的交接处向里渗透，离间二者的结合，减小附着力。

2.2防止和减缓锅炉腐蚀的机理
当除焦剂喷入高温炉膛时，大部分随烟气流动，并与受热面上老烟垢发生复杂的物理、化学作用,一部分药剂与结焦起化学反应，促使结焦脱落，又能使结焦中的一些硫化亚铁还原成铁离子，还给管壁面，另一部分药剂中和受热面上不断生成的硫酸（或亚硫酸），保护管面材料不受酸的腐蚀。药剂中的碱性物质和酸性气体吸收剂，在腐蚀物未形成之前就与其形成物发生化学反应生成相应的盐随烟气或煤灰排走，这样就从源头上遏止了腐蚀物的形成，从而延长锅炉的检修期及使用寿命。

2.3迫使复合物重新复合，提高灰熔点机理
当除焦剂喷入高温炉膛时，迫使氧化亚铁与氧发生反应生成熔点较高的三氧化二铁，同时除焦剂中的其它成分同二氧化硅反应生成熔点较高的共晶体，从而改变灰成分，提高灰熔点。

3U高效液态除焦剂	喷射除焦剂作业

3使用情况

    针对不同煤质的结焦特性，北京科林佰德环保有限公司有多个不同型号的液态除焦产品，依据2号炉实际锅炉结焦状态，我们雷州公司试用的3U高效液态除焦剂为SC-650型。 同时，根据2号炉现场实际情况，除焦剂厂家为2号炉选用了最适合目前操作的简易版喷射系统，喷枪采用3U手持式双流体喷枪，在保证喷射后的微粒直径范围在30μm～40μm之间，雾化效果良好的前提下，确保使用效果的同时，也可为我公司司节省服务费用，使除焦性价比达到最佳。

本次除焦喷射点位为A 层燃烧器1，4，5，8 号角观火孔以及48m左右墙观火孔。型号SC-650 产品为高浓缩溶液，相较市面上同类产品有效成份浓度更高，需要提前在喷射罐内进行制备，每桶药剂制备完成后，喷射时间为30分钟。具体喷射量及位置如下:

2号炉使用前后运行数据对比

结论

1、通过使用期间结焦照片对比发现：

① 60m 左右墙观火孔垂直管屏结焦明显减少，可以清楚看到内部受热面情况，U 型管壁底部挂焦已清除，水平管间距清晰透明。

② #2 炉A燃烧器1号角大块凸起焦体已全部清除，可见清析的水冷壁管排，E燃烧器4、5 号角观火孔附近水冷壁呈石笋状焦块也已脱落，F燃烧器4、8号角观火孔水冷壁附着的大块焦体，逐步分解、脱落，观火孔周围明显较使用前清洁干净。

2、在锅炉负荷和入炉煤质大体相近的前提下，在喷射3U高效液态除焦剂期间，平均过热器减温水总量相比使用前减少了11.25t/h，平均排烟温度下降了3.40℃，平均排烟温升下降了3.38℃，充分证明使用期间，炉内结焦脱落后，换热加强，除焦效果显著。

    综上所述，在#2 炉本阶段3U高效液态除焦剂使用期间，除焦效果良好。

4结语

目前主要的除焦手段有燃烧调整除焦、物理除焦、人工除焦、化学除焦等。锅炉运行中在线除焦可以选择通过快速升降负荷甩焦，虽然不需要额外成本，但是风险较大，极易导致大焦掉落不仅让锅炉负压突变，扰动炉内空气动力场，压坏干排渣输送链，且会造成燃烧恶化，甚至锅炉灭火。我厂选用的化学除焦，炉内大焦块是在经3U高效液态除焦剂反应软化后逐层脱落的，对燃烧及设备基本无影响，安全性较高，虽需额外增加除焦剂的采购成本，但仍是目前最安全经济的除焦手段。在实际中，应根据各厂锅炉的当前运行和煤质情况，综合考虑，选择适合的除焦方法。

参考文献

【1】方文沐，杜惠民.燃料分析技术问答.北京：中国电力出版社.2003

【2】齐义禄.节能降损技术手册.北京：中国电力出版社，2002

【3】岑可法，樊建人，池作，等.锅炉和热交换器的积灰、结渣、磨损和腐蚀的防止原理和计算[M].北京：科学出版社，1994:1-5,267-269.

陈端腾，（1993-），男，助理工程师，热力试验技术员，