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直流高壓發生器的（de）使用原理

1、前言
大方發電有限直流高壓發生器公司＃1爐係東方鍋爐廠生產的（de）DG1025/18.2－II15型亞臨界、一次中（zhōng）間（jiān）再熱（rè）、自然循環（huán）固態排渣、“W”火焰燃燒汽（qì）包爐。設計（jì）參數為：過熱蒸汽流量（liàng）：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（qì）入口壓力3.91MPa；再熱蒸汽入口溫（wēn）度327.5℃；再熱蒸（zhēng）汽出口溫度540℃，給（gěi）水溫度279.5℃。汽包工作壓力18.7MPa。鍋爐額定蒸發量947.5 t∕h。過熱器係統共設置（zhì）兩級噴水減溫，再熱器係統共（gòng）設（shè）置**事故（gù）噴水減溫。
大方發電有限公（gōng）司＃1機組（zǔ）於（yú）2006年（nián）7月11日22：45點火,進入168小時試運行（háng），於2006年7月（yuè）22日4：40分順利通過168小時試運行，進入直流高壓（yā）發生器商業運行階段（duàn）。

2、機組投產後（hòu）存在直流（liú）直流高壓（yā）發生器高壓發生器的問（wèn）題：
機（jī）組投產後，在運行中出現*多（duō）、*麻煩（fán）的直（zhí）流高壓發生器問題是鍋爐結焦比較嚴重，特別是四角翼牆及左右（yòu）牆；垮焦次（cì）數特別多，僅8月份一個月內大的垮焦（jiāo）次數（shù）就達7次，其中1次導致鍋爐熄火，6次（cì）導（dǎo）致（zhì）撈渣機卡死，需投油助燃的小的垮焦（jiāo）次數幾乎每天都有。 8月份一個月的助燃用油高達106噸，飛灰含碳率（lǜ）12-15%，排煙（yān）溫度（dù）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（róng）融的灰渣粘結在受熱麵上的（de）現象，粘結物硬度（dù）大、密度（dù）大；積渣（zhā），是指熔融的灰渣不斷積聚在受熱麵上的現象，積（jī）聚物鬆軟。結焦、積渣形成有兩個條件，一是溫度過高，二是灰熔點過低。鍋爐結焦是個很複雜的物理化學過（guò）程，它涉及煤的燃燒、爐內傳熱、煤質的結焦特性、煤灰粒子在爐內運動以及煤灰與管壁間的粘附等過程。結焦的形（xíng）成（chéng）主要（yào）有以下（xià）幾個過程（chéng）：
3.1.1煤粉在燃燒過程中形態的變化（huà）
3.1.2灰粒向水冷壁的輸運過（guò）程直流高壓發生（shēng）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設計方麵直流高壓發生器
1）設計煤種與實際燃用煤種的特性參數相差較（jiào）直流高壓發生器大，設計煤種的灰份為（wéi）25.66%，而實際燃用煤種的灰份都在40%以上，有時高達47%。設（shè）計煤種（zhǒng）的低位發熱量為22.486MJ/kg,而實際燃用（yòng）煤種的低位發熱量僅有17MJ/kg左右，設計爐膛熱負荷過高；輻射（shè）受熱麵布置較少，水冷壁管間距過大，吸熱量小；爐膛出口煙氣溫（wēn）度選得太高；爐膛出口流通截（jié）麵狹窄，火焰中心位置太高。
2）衛燃帶、耐火磚敷設過多。由於我廠（chǎng）所燃用的是極難著（zhe）火（huǒ）和燃燒的無煙煤（méi），為了穩燃，在下爐膛水冷壁大麵積敷設耐火磚，使得燃燒區域爐膛熱負荷偏高，爐膛溫度高，熔融的煤粉（fěn）極易粘附在耐火磚上結焦、積渣。停爐後檢（jiǎn）查發現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（sì）個小角部*為嚴重。直流高壓發生器
3.2.2燃燒調整方麵
1）燃燒中空氣量不足。燃（rán）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（rán）燒將產（chǎn）生一氧化碳及（jí）氫等還原性氣體（tǐ）。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（huī）熔點(可能降低300～350℃)，會形成（chéng）嚴（yán）重（chóng）的結（jié）焦。燃用揮（huī）發分（fèn）較大的煤，如（rú）果直流高壓發生器空（kōng）氣量不足，也（yě）會使結焦加劇。我廠#1爐剛投產，運行人員（yuán）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（de）鍋爐，對於300MW的“W”燃燒爐，都沒有運行經驗，在（zài）操作時，比較保守，怕熄火，風量用得小，所（suǒ）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（yǐng）響結渣或積灰的主要因素。由於燃料與（yǔ）空氣混合不好，即使供給了正常所需要的空氣量，也會出現空氣量不足的問題。因為混合攪拌**的時候，某些部分（fèn）空氣多一些，則燃燒就完全，有（yǒu）的地方空氣少一些（xiē）則燃燒就不完全。從而（ér）造成煤在爐內燃燒**、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麵繼續燃（rán）燒，將形成灰粒的粘附。在燃燒不（bú）完全,產生大量的CO,使灰熔（róng）點降低,導致結（jié）渣（zhā）。
混合**是由（yóu）於風量調配不恰當（例如一、直流高壓（yā）發生器二次風的比例不當），燃料及二次風調整不好所造成的。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（shǐ）結（jié）焦加劇。此外,由於爐膛內的煙氣處於劇烈（liè）的運動中,煙氣成分不斷變化,同（tóng）一煤種的煤灰在不同部（bù）位的灰熔（róng）點可能不同,也促進了（le）結渣。由於我廠#1爐剛投產，運行人員經驗不足，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（liào）和空氣散布不均，造成火焰偏斜
火焰的偏斜是燃（rán）料和空氣散布不均所造成的。在正常運行中爐膛（táng）中心溫度應該*高，由於火焰的偏斜將（jiāng）使*高火焰層移到邊側，這樣灰就得（dé）不到足夠的（de）冷卻（què），而灼熱的灰粒（lì）與水冷壁受熱麵接觸的時候，就很快（kuài）的粘了上去，形成（chéng）焦。燃料與空氣散布不均，往往是由於運行調整不及時或調整不當所致。從我廠停爐後檢查左右兩側（cè）牆及（jí）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（fāng）麵直流（liú）高壓發生（shēng）器
1）吹灰打焦不（bú）及時
在鍋爐的某些受熱麵上積灰後，受熱麵變得粗（cū）糙，一有粘性的灰碰上去（qù），就（jiù）很（hěn）容易附在上麵。因為它（tā）是一個自動加（jiā）劇的（de）過程。若不及時清焦（jiāo），結焦（jiāo）加劇（jù），將會使鍋（guō）爐（lú）出（chū）力受到限製。
2）煤粉細（xì）度不均勻
煤粉細度和粒度（dù）分布對鍋爐結渣有一（yī）定影響，煤粉過細、過粗均可能引起（qǐ）結渣。煤粉細度視煤種（zhǒng）與具體的鍋爐的結構而（ér）定，應通過試驗來（lái）確定（dìng）。對於直吹（chuī）式（shì）製（zhì）粉係統，當磨煤（méi）機出（chū）現（xiàn）故障時，煤粉顆粒變粗，進入鍋爐的煤粉燃燒不（bú）完全，且燃燒後的灰粒容易產生離析，撞擊爐膛受（shòu）熱麵而產（chǎn）生結渣。由於（yú）垮焦，使燃燒不穩而投油助燃，使火焰溫度升高，並促進灰熔融軟化。此外，由於煤油的燃燒速度不同，會造成局部燃燒不全（quán）、還原性氣體增多，灰熔點降（jiàng）低，甚至還會造成煤粉和（hé）空氣在爐（lú）膛中分布不均勻，導致火（huǒ）焰偏斜，*高焰層邊移，而使燃燒後的灰渣（zhā）得不到足夠的冷卻，進而使灰粒直流高壓發（fā）生器與爐膛內的水（shuǐ）冷壁管接觸時，粘結在上麵而形成結渣。
3）磨煤（méi）機（jī）運行方式的影響
對於直吹式（shì）製（zhì）粉係統，當投入爐膛兩邊（biān）磨煤機對應的火嘴時，因其（qí）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煤質方（fāng）麵直流高壓發生器
1）燃料質量低劣直流（liú）高（gāo）壓發生器
煤內雜質偏多，灰熔點低，灰分大，都容易產生直流高壓發生（shēng）器結焦。灰中（zhōng）的含鐵量和堿類的增加將灰（huī）的熔點大大降低,當煤含有較多量硫化鐵的時候,結焦*為（wéi）嚴重。
灰分（fèn）雜質的熔點溫度由表1-1可以清楚（chǔ）看到，含有的雜質不一樣而灰的（de）熔點就會有很大的差別。灰熔化了以後，就產生了粘結（jié）性（xìng），碰到較冷的物（wù）體（tǐ），就粘附（fù）在（zài）上邊。鍋爐的燃燒過程是很快的，煤粉從噴燃器噴（pēn）出經（jīng）過加熱、烘幹、著火到燃盡的時間僅為2～3秒，當灰粒通過（guò）很高的火焰中心時，灰粒都會被熔化而成膠質狀直流高壓發生器態。但是這時的灰粒還（hái）是在空間懸浮著，當灰粒上升至爐膛出口處的時候，由於出口煙溫（wēn）比（bǐ）火焰中心（xīn）溫度低，膠質狀態的灰粒將被冷卻（què）凝固，這樣就不會產生結焦。但當燃燒不完全時，就會產生一氧化碳半還原氣體，這樣使灰熔點溫度降低大（dà）約300～350℃促使膠質狀態的灰粒得不到凝固而（ér）結焦。管上粘結一（yī）層灰焦之後，焦（jiāo）與焦的（de）粘附（fù）力強（qiáng），所（suǒ）以灰焦粒（lì）更容易被粘住（zhù），形成一層焦，從而使管子受熱差，表麵溫度升高，更便於（yú）焦塊粘附，結焦過程是一個自動加（jiā）劇的惡性循環過程。
表1-1各成分熔點溫度：
名（míng）稱熔點（diǎn）溫（wēn）度（dù）（℃）名稱熔點溫度（℃）
氧化矽 1625 四氧化三鐵 1580
三氧化（huà）二鋁 2050 氧化（huà）亞鐵 1421直（zhí）流高壓發生器
氧（yǎng）化鈣（石灰） 2570 堿類 800－1000
氧化鎂 2800 矽（guī）酸（suān）鹽（yán） 1000－1100
由於我廠在投（tóu）產初期（qī），與我廠配套的大煤礦未投產直流高（gāo）壓發生器，主要煤源為小窯煤，致使入廠煤的灰份極大，設計（jì）煤種的灰份為25.66%，而實際燃用煤種（zhǒng）的（de）灰份都在40%以上（shàng），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）煤質發熱量過低
我（wǒ）廠設計（jì）煤種（zhǒng）的低位發熱量為22.486MJ/kg,而實際（jì）燃用煤種的低位發熱（rè）量僅有17MJ/kg左右（yòu），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。
直流高壓發生器（qì）直流高壓發生器
4、針對結焦的（de）原（yuán）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（guǎn）理
1）從幾個“W”火焰鍋（guō）爐運行的（de）經驗來看，煤種的變化是導致結（jié）焦的（de）*主要的原因，特別是燃（rán）用灰熔點低、揮發份相對（duì）較高的（de）煤種，其在下部爐膛燃燒（shāo）時（shí）著火點（diǎn）早，火焰相（xiàng）對密集，造成擴散性燃燒，下（xià）部爐膛容積熱負荷較大，從而（ér）造成局部高溫區壁麵結焦、積渣。因此燃用設計煤種是防止爐膛（táng）結焦*重要的措施（shī）。為此我廠成立了以黨委書記為組長各部門的主要領導（dǎo）參加的燃（rán）料管理領導小組，加（jiā）強燃料管（guǎn）理，尤其是對入（rù）廠煤的管理。
2）製定了《關於燃煤摻燒的（de）有關規定》，要求對入爐（lú）煤進行搭配摻燒。尤其是（shì）灰份大的煤，要與灰份小的煤摻燒，以降低入爐煤的平均（jun1）灰份。直（zhí）流高壓發生器
3）組織人（rén）力對入廠煤中的石頭、矸石進行清理，不（bú）讓其上皮帶，更不讓其（qí）進入（rù）煤倉。
4.2加強運行管理直流高壓發生器
1）製定了《關於（yú）吹灰的管理規定》，並嚴格（gé）執行，增加了吹直（zhí）流高壓發生器灰（huī）的次數，尤其是爐膛，從（cóng）每天吹灰1次，增加到每天吹灰3次（cì）。
2）加強清焦工（gōng）作（zuò），對看火孔、檢查孔的焦，要求隨時**。
3）在四台（tái）磨煤機運行時，規定將四角火嘴，B1、B4、C1、C4停用，並（bìng）將其對應的F擋板開至20—30%，以補充（chōng）四角風量（liàng）的不足。規（guī）定能換停用中部（bù）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）製定了《防（fáng）止結焦的措施》，並嚴格執行。
4.3加強運行調整直流（liú）高壓發生器
1）降低爐膛出（chū）口煙氣（qì）溫度
當有充足的空氣量的時候，爐膛出口煙氣溫（wēn）度是鍋（guō）爐（lú）受熱麵結焦的決定性因素，因此需要把爐膛出口的煙氣（qì）溫度控製在規定範圍內，一般（bān）應該比灰分的（de）軟化溫度（dù）低50℃～100℃。
為使爐膛出口的（de）煙氣（qì）溫度（dù）不致過高（gāo）直流（liú）高壓發（fā）生器，應采用調整爐內燃燒和減少爐內熱強度的方（fāng）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（huì）下降。二（èr）次風小，燃燒就不（bú）容易完全，同時火焰中心會偏高。一次（cì）風量太大，火焰中心上移，而（ér）有（yǒu）的火（huǒ）嘴還直射後牆，引起嚴重的結（jié）焦。所以（yǐ）要調整一、二次風（fēng）的風速和比例。
②減少爐膛熱負荷。維持給水在較高的溫（wēn）度下運行，減少從鍋爐抽出較多（duō）的飽和蒸汽量；不允許鍋爐有較大的（de）過負荷現象，避免（miǎn）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（guǒ）著火提前（qián）了（le），燃料（liào）在爐膛（táng）內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（chí）適（shì）當的過剩（shèng）空氣量
當煤粉燃燒時，因為空氣和煤粉不可能非常均勻的接觸。因（yīn）此，除了必要的空氣量以（yǐ）外，還需要一部分（fèn）過（guò）量空氣來彌補。當過剩空氣量太大時，煙（yān）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（huì）產生一氧（yǎng）化碳，同時飛灰可燃物也大大增加，兩者（zhě）都給結焦創造了條件。所以，要保持一定的過剩（shèng）空氣係（xì）數。
3）保持爐膛內火焰的均勻（yún）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（duì）稱，火焰均勻充滿爐膛（táng），兩側吸送風機出力應均勻，不使煙風偏斜。對於直吹式製粉（fěn）係統，要保持磨（mó）煤（méi）機火嘴（zuǐ）對稱運行，盡（jìn）量不用爐（lú）膛（táng）邊角的火嘴。
4）保（bǎo）持合（hé）適的煤粉細度和均勻度（dù）
根據運行經驗，現煤粉細度一般保持在R90=6-7%。
5）加（jiā）強（qiáng）運行監視
運行中，可根據儀表（biǎo）指示和實際觀察來判斷是否結焦。鍋爐結焦後，煤粉消耗量增加（jiā），爐膛出（chū）口煙溫升高，過熱汽溫（wēn）升（shēng）高且減溫水量增大，鍋爐排煙溫度升高。爐（lú）膛出口結焦時，爐膛的負（fù）壓值（zhí）還會減小（xiǎo），嚴重時甚至有正壓出現。此時應及時（shí）除焦，防止結焦的加劇。另（lìng）外運行中要（yào）保證能及時吹灰。
6）利（lì）用降（jiàng）負荷的（de）方（fāng）法
保持*低負（fù）荷（hé）20～30分（fèn）鍾，可使爐膛溫度降低，焦塊受冷卻而自行掉下來。但（dàn）此法對鍋爐運行狀態影響較（jiào）大，盡（jìn）量不采用（yòng）。
直流高壓發生器
5、結論
通過（guò）以上（shàng）分析，要從根本上解決鍋爐結（jié）焦、積渣問題，關鍵是適應負荷率和煤種變化，對爐內燃燒進行合理調節，嚴格控製燃煤煤種偏離設計（jì）煤種過多。我們在進行燃（rán）燒調整（zhěng）的同時，改善（shàn）爐膛（táng）吹灰、跟蹤爐內結焦、積渣（zhā）情況，讓結焦消失（shī）在萌芽狀態。我（wǒ）廠通過（guò）上述措施的（de）執行，經過一段時間的運行觀（guān）察，結（jié）焦嚴重的問（wèn）題基本得到了解決，9月份全月垮焦隻有三次，均未投油助燃，撈渣機未被卡死過（guò），排煙溫度從（cóng）原來的170℃以上，降到160℃以（yǐ）下，從目前來看，效果是很明顯的。直流高壓（yā）發生（shēng）器

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