摘要：锅炉的主要燃料是燃煤，产生大量的粉尘、硫和氮氧化物等物质，这些物质在锅炉运行过程中以各种形式受热面沉积在表层，造成受热面积的结垢和结渣。渣不但增加了锅炉受热面的传热，从而增加煤炭消费，传热受阻，降低锅炉的热经济性，而且还容易堵塞气道是不利于稳定和锅炉的安全运行，甚至造成设备损坏和人身伤害等。论述了锅炉结渣机理，提出了锅炉结渣机理框图，总结了影响锅炉结渣的重要因素。
关键词：锅炉结渣机理；结渣影响因素；防结渣措施
1 发电厂产生和发展
发电厂，又称发电站，是将一次能源从自然界转化为二次能源的工厂。在第十九世纪后期，发电厂随着电力需求的增加而增长。发电厂分为火力发电厂、水力发电厂、风力发电厂、地热发电厂、太阳能发电厂等。其中，火力发电厂非常普遍，以煤为主。传统发电厂都是燃煤电厂。本文对燃煤电厂进行了研究，炉内燃烧中心的温度可高达1500～1700%，在这个温度下，煤粉处于熔化状态。所设计的炉有必要的冷却能力。当熔灰燃烧中心附近的水墙或当炉出口已凝结成灰色的煤渣，就会粘附在受热面结渣，然而，如果炉设计冷却能力不够，或操作不当，使燃烧中心偏移，超负荷运行，将使烟气温度附近的水冷壁太高。在这种高温下，熔融的煤灰不凝固，当接触到水的墙时，它会被熔渣侵蚀。一旦在水壁上形成渣膜，进一步降低水冷壁对烟气的冷却能力，并进行后续的熔炼。炉渣更容易粘结在一起，这种恶性循环的结果是使渣层迅速增厚。同时，渣层外的烟气温度迅速上升。当烟气温度上升到煤灰熔融温度以上时，炉渣不再凝结在渣层上，并向下流到渣层表面。结渣区迅速向下延伸，结渣过程是一个自动加剧炉内结渣恶性循环的过程，锅炉的安全经济运行有许多危害：耐热炉渣会增加水墙的厚度。减少了水壁吸收的热量，提高了炉的出口温度。在严重的情况下，由于温度过高，负载操作将减少。是水下覆渣管，加热强度，水循环率下降。正常水循环破坏，可能引起水墙爆炸。当燃烧器的喷嘴发生结焦时，一个或两个气流不能按照设计的速度正常流动，使炉内的粉、风、烟不能均匀分布和混合，使燃烧循环不能得到完善。一次风阻力增大，一次风管容易堵塞。受热面结渣面积大，结渣一旦脱落，易使水冷壁管损坏。在我国，600MW机组锅炉炉渣已脱落，就会引起炉内爆炸。
2 发电厂锅炉结渣原因分析
影响炉内结渣的主要因素有3个，煤灰熔点和烟气温度高于煤灰熔点。熔渣处于熔融状态，这样的空气只有在受热面被冲刷时才会流动。会引起结渣。因此，防止炉内结渣的措施主要有以下几个方面：燃料的煤灰熔点主要取决于燃料中灰分的组成。低灰熔点、高灰分、高热值煤易引起炉内结渣，运行时必须引起高度重视。由于炉内还原气氛的影响，灰熔点会降低，减少炉内气氛是不可避免的，它可以在近人工氧化气氛中加热表面，以降低煤灰熔点。当炉内烟气温度非常高时，如燃烧器区域，则要避免火焰直接冲刷受热面。烟气受热面易受侵蚀，如过热器区，烟气温度要适当控制受热面；当烟气侵蚀不可避免时，如烟气离开炉膛进入对流烟道。炉膛出口处的烟气温度应低于燃料的熔点。在操作过程中，及时地吹煤灰、排渣，清洗受热面。防止结渣现象、堆积和加重。
2.1 锅炉结渣
在燃料和煤粉炉中，燃烧火焰的中心温度可高达1500℃至1700℃。在此高温下，燃料中的灰熔融成液态或软化状态。水壁具有吸热特性，燃烧火焰中心为起点，靠近水壁，温度较低。通常情况下，随着温度的降低，灰分从液态变为软化状态，然后变成固态。如果达到软化状态，它必然与表面冷却形成结渣。
2.2 锅炉结渣的主要原因
锅炉结渣的两个主要原因是流态化条件差、床层温度高。由于各种原因，在点火或正常运行时可能发生结渣。该炉浇注料坍塌，回程阀失效，回料层太薄，点火下床体积太小，产生结渣等。在点火过程中经常会发生结渣，一旦产生，就会迅速增加。由于烧结矿本身是一个自动强化的过程，焦炭块的生长速度越来越快。床层流态化差会导致煤分布不均匀，煤的形成不均匀，积聚和燃烧不足，造成局部结渣。
2.3 结渣原因分析
煤床材料熔点低，易导致结渣；风不均匀分布造成风帽损坏，，层流的物质条件；床温测量装置故障，床温表失调，导致操作人员误操作；当消防压力不相应的，导致冷空气进入炉；煤机运行不正常，煤量测量不准确，太多的煤层，造成局部过热的锅炉长期超负荷运行，操作不当。另外，操作人员对床层温度的监测不严格，导致温度过高，煤与空气的比例不合适，空气流速低，燃料不完全燃烧，这些都是造成结渣的原因。
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3 发电厂锅炉结渣对策研究
3.1 确保入炉煤质
良好稳定的煤质是解决锅炉结渣问题的基础和关键。这里煤炭质量包括煤细度，粒度，熔点，煤矸石等指标，我们必须确保这些指标是合理和有效的监督和控制。
3.2 做好流化实验
流态化前要仔细观察流化床的厚度。良好的炉气动态场能有效控制旋风炉的两次燃烧，防止燃烧室、返料器和旋风分离器过温结焦。
3.3 提高一次风度减轻燃烧器结渣
合理提高燃烧器的平衡度，降低燃烧器结渣问题具有积极的意义。改进的方式可以推迟煤粉点火的时间，点火燃烧器从更远的距离，火焰的高温区也到炉的中心，从而避免喷嘴附近的结渣。
3.4 缩短煤油混烧时间
在喷煤初期，在煤油的混合燃烧阶段，大量煤不能完全燃烧，容易粘上未燃油，形成局部高温焦化。因此，当床层温度达到点火开始时的煤温时，煤将立即被抛入煤中，燃烧稳定后立即切断油，缩短煤油燃烧时间，防止结渣。
3.5 “少量间断”投煤原则
锅炉启动点煤太长会引起可燃材料引起的爆燃，导致床温上升，在之前再逐步扩展到煤时间确定下炉氧含量和床层温度升高，增加煤量。
3.6 保证炉膛出口温度分布均匀
减少炉膛出口的残余和均匀的温度分布，在密集的对流管的烟气温度低于开始结渣温度。风反切向量减少残余旋转，需要准确地计算出主要的空气流量和空气流量的角动量以及切向动量的合成，同时，通过调试来观察是否满足运行要求。
3.7 控制床压
当床压过高，炉渣应安排在时间降低机组负荷和输出，确保床的压力保持在设计值范围内（7-10 kPa），而且材料层的厚度是由经营合理控制材料层的压力微分控制。
3.8 保持燃烧中心适中形成良好的炉内空气动力场
燃烧中心温度高达1500～1700℃，保持软化或熔化状态，易发生结渣，特别是在高温和炉壁表面很粗糙，更容易形成渣。因此，确保燃烧介质的中心，以防止火焰中心偏转，是避免结渣的前提。此外，为保证材料的顺利回收，严格执行厂家的操作规程，采用国外先进的设计技术，能有效避免锅炉结渣现象。
4 结语
锅炉结渣问题是电厂普遍存在的问题，影响着锅炉的安全运行和电厂的高效运行。有关部门要高度重视电厂锅炉锅炉结渣问题，明确原因，采取有效措施，确保锅炉安全稳定运行，从而促进电厂正常运行，保证职工安全。
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论文作者:杨林
论文发表刊物:《电力设备》2017年第16期
论文发表时间:2017/10/26
标签：锅炉论文; 温度论文; 烟气论文; 发电厂论文; 结焦论文; 熔点论文; 煤灰论文; 《电力设备》2017年第16期论文;