燃煤电站锅炉折焰角积灰的原因分析及对策研究

对高温灰渣
作和迎风面浮
甬灰有较好的 效清除作用，对 术粘性灰或溶
渣作用不大
对稀松粉状灰 分有一定的清 理作用，但受能 量限制，对结渣 和粘性沉积物 无明显作用 效果
对所有沉积在受 热管表面包括背 风面上的各类灰 垢具有很好的清 除效果，对结渣和 粘性沉积物有显 著的作用效果
适用适用于各受 范围热面
受发生器材质 的限制大多只 用于低温段
ＬＩＵ Ｚｈｉ—ｑａｎｇ。ＤＯＮＧ Ｊｉａｎ－ｊｕｎ，ＰＥＮＧ Ｗａｎｇ—ｍｉｎｇ，ＸＵ Ａｉ—ｘｉａｎｇ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｅｎｔｒａｌ Ｓｏｕｔｈ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１００８３，Ｃｈｉｎａ）
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｕｔｉｌｉｔｙ ｂｏｉｌｅｒ； ｆｕｒｎａｃｅ ａｒｃｈ； ａｓｈ ｆｏｕｌｉｎｇ；
ｓｌａｇｇｉｎｇ；
ｒｅａｓｏｎｓ ａｎａｌｙｓｉｓ；
ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｇａｓ—ｐｕｌｓｅ ｓｈｏｃｋ ｗａｖｅ ｓｏｏｔ－ｂｌｏｗｅｒ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓｈ ｆｏｕｌｉｎｇ ａｎｄ ｓｌａｇｇｉｎｇ ｏｎ ｂｏｉｌｅｒ ｆｕｒｎａｃｅ ａｒｃｈ ｓｕｒｆａｃｅ ａｒｅ ｃｏｍｍｏｎ ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎｓ
关键词： 电站锅炉；折焰角；积灰；结渣；燃气脉冲激波吹灰器
摘要： 针对某燃煤电站锅炉运行中出现的折焰角积灰现象进行了深入的原因分析和探讨，表明锅炉折焰
角的结构会导致积灰、锅炉长时间不能满负荷运行和烟气流速的不均匀加重了折焰角的积灰、已有的声波吹
灰装置能量偏低，对于折焰角的除灰效果不明显。根据锅炉实际运行情况，研究并提出了加装燃气脉冲激波 吹灰器解决积灰的的方案。结果表明除灰效果显著，达到了预期的要求。
该锅炉折焰角上倾角度不到３０。，而一般该 锅炉设计煤质飞灰的自然堆积流动角为３５。～ ４５。。同时高温过热器和低温过热器纵向蛇形管 排组与下面膜式水冷壁之间距离偏小不利于飞 灰流动，下部的梳形定位板与烟气方向垂直，起 到了阻流沉灰的作用。研究同时发现声波吹灰 器能量偏小，对堆积在斜坡上的积灰基本上没有 二次扬尘的作用，导致堆灰无法被烟气带走［３］。
１ 折焰角积灰的原因分析
该锅炉是单锅筒、自然循环、集中下降，固态 排渣炉。锅炉半露天布置，炉膛四周布满膜式水 冷壁，炉顶、水平烟道及转向室设置顶棚和膜式 包墙管，尾部烟道交错布置两级省煤器和空气预 热器。采用双通道通用煤粉燃烧器，正四角切向 布置，中间储仓热风送粉。 １．１实验分析
锅炉实际运行工况表明：锅炉长期没有满负 荷运行，基本上保持在８０％左右负荷运行。测试 发现Ⅲ水平烟道上半部分实测烟气流速为８～９ ｍ／ｓ，下半部分烟气流速相对要低，在５．５～６．０ ｍ／ｓ左右。锅炉水平烟道上下部分烟气流速不均 匀，下部烟气流速比上部烟气小３ ｍ／ｓ左右。分 析表明：实际烟气流速达不到满负荷时的烟气流
综合投资额、除灰效果、风险性和工作难度 等各方面因素，论文提出：对燃煤电站锅炉加装 燃气脉冲除灰器是解决折焰角积灰结渣问题的 最佳方案。
安装方案：脉冲发生器的吹灰能量能否真正 作用到积灰面上，吹灰效率能否充分发挥，很大 程度上要依靠吹灰设备与炉体的完美匹配。提 出了以下安装方案：过热段布置４台吹灰器，炉 前和炉后各安装２台，以解决折焰角的严重积 灰；省煤段与空气预热器段布置８台吹灰器，共 布置１２个吹灰器及吹灰喷口。表２为安装位置 汇总。Ｎ型为标准短喷口，采用３０４不锈钢喷
［６］李中华。韩东太，刘建军．燃气脉冲在线吹灰装置及其控制系 统的研制与应用［Ｊ］．热能动力工程，２０００。１５（１）：３９—４０．
［７］马湘勇．锅炉结渣的原因分析及防治对策［Ｊ］．华北电力技 术，１９９８（６）：１—５．
［８］尹民权，王长征。王富楼。等．锅炉吹灰器型式及利弊［Ｊ］． 山东电力技术，２０００（２）：５８—６１．
２除灰方案设计研究
吹灰器是构成吹灰系统的基础装置，其主要 作用是清除受热面的结渣和积灰，维持受热面的 清洁，以保证锅炉的安全经济运行。锅炉除灰装 置的发展至今大致经历了蒸汽式、声波式和燃气 脉冲式３个阶段。蒸汽吹灰器采用可伸缩式的 结构，由阀门、起闭机构、工字梁、跑车、转动密封 机构、密封支架、吹灰内管和吹灰枪等组成［４｜。 声波除灰主要通过声能转化机构（声波发生器） 将压缩空气或蒸汽的能量转换为高强度的声波， 通过声波能量使作用区域中的空气分子与灰尘 颗粒产生振荡，破坏和阻止灰尘粒子在换热表面 或粒子之间的结合，使之始终处于悬浮流化状 态，以便烟气将其带走［５］。燃气脉冲激波吹灰技 术是国内外目前最先进的锅炉除灰技术，它是将 可燃气体与空气经混合罐均匀混合，进入脉冲罐 中经高频点火发生爆燃，其体积急剧膨胀，生成 高温高压气体，以化学能并以冲击波的形式表示 出来，从喷嘴以冲击动能、热能和声能的形式进 入炉内清扫灰垢Ｌ６Ｊ。表１列出了这三种吹灰装 置各个方面的对比研究结果Ｅ７－ｓＪ。
速（１２ ｍ／ｓ左右），仅为设计值的７０％～８０％，流 速降低后烟气携灰性能差，不仅易积灰，而且积灰 不易被卷走。因此锅炉长时间不能满负荷运行对 折焰角的积灰结渣造成了不利的影响。同时可以 看到水平烟道上下部分烟气流速不均，且下部较 低的烟气流速不利于带走拆焰角处积灰。 １．２理论分析
图ｌ和图２分别是计算机模拟锅炉折焰角的 烟气流型、流场和压力分布的情况。图１表明， 锅炉折焰角上部存在一个回流区域，图２表明在 这一回流区域内压力明显低于其它主流区。这 表明这个区域处于负压区（锅炉维持微零压运 行），因此烟气携带的飞灰在流经这一区域时，由 于烟气流速的降低和回流作用，飞灰不可避免地 将分离而沉积下来堆积在折焰角斜坡上面。因 此，从设计角度来看，锅炉折焰角的设计斜坡角 度应该大于堆灰自然流动角，这样部分堆灰可以
［９］周宇伟．我国电站锅炉吹灰器的使用概况及问题分析［Ｊ］． 热力发电．１９９４（３）：１６—２０．
［１０］姚纪恒，冯景源．罗红新．锅炉蒸汽吹灰、声波吹灰和高能 燃气脉冲吹灰的技术经济比较［Ｊ］．锅炉技术，２００１，３２ （１２）：２６—３０．
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ａｓｈ Ｆｏｕｌｉｎｇ ｏｎ Ｂｏｉｌｅｒ Ｆｕｒｎａｃｅ Ａｒｃｈ ｏｆ ａ Ｃｏａｌ Ｆｉｒｅｄ Ｕｔｉｌｉｔｙ
除水冷壁外的所 有受热面
较简单，发声器 结构结构复杂，故 舌簧片寿命
主体结构简单，无
特点障率高
机械运动部件
有限
鹾雾……
对环 境的无影响 影响
躲棚搬 丸礼从
噪准 声埔 低环
产于境 生环Βιβλιοθήκη 瞬保影 问标响产对且体 生环次有 连境声害
从表中总结来看，与传统的除灰器相比，燃 气脉冲吹灰技术具有以下明显的优点［９＿１引：（１） 除灰能力强；（２）作用范围广；（３）除灰效率高； （４）除灰效果显著；（５）运行费用低；（６）设备操 作简单、运行可靠。
图１锅炉折焰角部位流线和流场计算示算图
收稿日期：２００８—０９—１６｝修回日期：２００８—１１—１５ 作者简介：刘志强（１９７０一），男，湖南岳阳人，博士，中南大学能源科学与工程学院副教授，从事热能电力系统的诊断与改造研究。
万方数据
锅 炉 技术
第４０卷
图２锅炉折焰角部位压力分布计算示算图
自发流向炉膛而从炉膛底部排出；另一部分堆灰 应该在吹灰器二次扬尘作用下，重新返回烟气流 道并被烟气带走［２］，因此吹灰器也应该有足够的 能量。
第４０卷第５期 ２００９年９月
锅 炉 技术
ＢＯＩＬＥＲ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
Ｖ０１．４０，Ｎｏ．５ Ｓｅｐ．．２００９
文章编号： ＣＮ３１—１５０８（２００９）０５—００３５—０３
燃煤电站锅炉折焰角积灰的原因分析及对策研究
刘志强，董建军，彭望明，徐爱祥
（中南大学能源科学与工程学院，湖南长沙４１００８３）
ｐｒｏｂｌｅｍ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｔｏ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｅｘｐｅｎｓｅ ａｎｄ ｅｎｈａｎｃｅ ｔｈｅ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｅ
（下转第７８页）
万方数据
７８
锅炉技术
第４０卷
［５］何凡．医疗垃圾与医疗垃圾的处理［Ｊ］．环境保护科学，１９９５ （２）：５～７．
中图分类号：ＴＫ２２４．１
文献标识码：Ａ
０前言
燃煤电站锅炉折焰角处积灰现象是比较普 遍的，研究燃煤锅炉折焰角的积灰对于锅炉经济 性与安全性的提高有着非常大的．意义。某事业 部９号锅炉折焰角斜坡积灰在高温过热器底部 达到１．５ ｍ以上，在低温过热器底部积灰达到１ ｍ左右，煤质较差的状况下，积灰情况存在进一 步恶化的趋势。由于该锅炉的积灰比较严重，且 具有代表性，所以本文以其为研究对象开展锅炉 折焰角的积灰原因分析和对策研究。
表１ 常用吹灰装置的比较
蒸汽吹灰器 声波吹灰器
嫠要萎釜
气流冲击灰 渣，同时高温
昀灰渣被冷却 灰产生热应力 机形成大量裂 理缝，灰渣在气
流冲击下裂 开并脱落
弱压缩波可抑 制灰分聚积，并 在受热面产生 反射波。灰渣在 波动的长时间 作用下，可以产 生疲劳断裂而 脱落
气体爆燃产生的 冲击波和高速热 气流。以低频脉冲 的方式作用于受 热面，将灰渣在瞬 间压碎或振落，并 将表面吹扫干净
［３］岑可法，樊建人，池作和，等．锅炉和热交换器的积灰、结 渣、磨损原理和计算（第一版）［Ｍ］．北京；科学出版 社，１９９８．
［４］赵永刚．电站锅炉蒸汽吹灰系统综述［Ｊ］．华北电力技术， １９９６（５）：３５—３９．
［５］姜根山，田静．发展中的声波除灰技术［Ｊ］．华北电力大学学 报，１９９９（３）：９０—９５．
４结束语
从设计和运行管理２个方面对锅炉折焰角 的积灰进行了原因分析，结果表明锅炉折焰角设 计斜坡角度小于堆灰的自然流动角导致了堆灰
参考文献：
［１］刘志强，刘志华，黎晓麟．炉内配风方式对燃烧特性影响的 数值模拟与试验研究［Ｊ］．锅炉技术。２００７，３８（３）：４９—５３．