摘要：结焦是锅炉运行中比较普遍的现象，结焦不仅可以降低锅炉的热效率，而且对锅炉设备造成一定的损害，严重影响安全经济运行。结焦是十分复杂的物理化学过程，与煤质、锅炉结构及锅炉燃烧调整等因素有密切关系，在运行中，有关人员要经常监视锅炉的负荷，燃烧工况，风速等数据，发现有不良情况，要及时调整，采取有效对策，抑制锅炉结焦，改善锅炉运行工况，提高锅炉运行效率，确保机组安全经济稳定的运行。文章针对超临界锅炉结焦原因分析及预防措施进行了分析，以供参考。
关键词：超临界锅炉；结焦原因；预防措施
1锅炉结焦原理
当前，火电站主要以煤粉炉为主，在煤燃烧过程中，其火焰的中心温度是1600℃±100℃。煤燃烧后形成的灰在这样的高温下，就会熔化成液态，至少呈现出软化的状态。加上水冷壁吸热，使得燃烧火焰的中心往外，且与水冷壁越接近时，其温度也就越低。然而由于温度快速的下降，使得灰就会由液变固。此时若灰为软化状态，当期与受热面接触时，就会由于冷却而在受热面粘结，即结焦。
2超临界锅炉结焦原因分析
2.1燃烧器损坏造成受热面结焦
燃烧会根据旋转强度的不同，产生不同的煤粉气流，燃烧最佳气流应为开放型气流，当燃烧器设计不合理或者对煤种适应差，燃烧器喷口、燃烧室或者煤粉浓缩器损坏时，一次风刚性变差，气流的射程减小，燃烧器正常气流被破坏，容易形成全扩散气流，又叫做“飞边”。这样的气流离开燃烧器后便会贴墙运动，一方面会使火焰刷墙、燃烧偏斜，另一方面会使燃烧器局部温度升高，造成燃烧器周围结焦或侧墙结焦。局部结焦会进一步导致炉膛温度升高，炉膛温度升高使含有碱金属化合物的积灰外表面黏结性增强，加速积灰过程的发展，使受热面结渣呈指数规律上升。
2.2结焦与设计、安装有关
炉膛容积热负荷、炉膛断面热负荷、燃烧器区域热负荷、炉膛几何尺寸对锅炉结焦有直接关系。炉膛容积热负荷设计值的选取不但影响煤的燃烬，更重要的是影响炉膛出口温度和炉膛温度。如果炉膛出口烟气温度选得太高；炉膛出口流通截面狭窄，火焰中心位置太高，而造成了炉膛容积热负荷过大，使炉膛温度过高，灰粒到达水冷壁面和炉膛出口时，不能得到足够的冷却，从而造成结焦。若燃烧器安装角度有偏斜、燃烧器本身存在缺陷，燃烧器切圆过大，煤粉气流发生偏斜擦墙，往往会导致锅炉严重结焦。
2.3煤粉细度控制不当造成受热面结焦
某电厂600MW超临界机组出现结焦后，对所有制粉系统进行摸底发现，各台磨煤机平均煤粉细度均在20%左右，但是其中有两台磨煤机3号粉管煤粉细度明显偏大，达到40%，有一台磨煤机4、5号粉管煤粉细度明显偏小，分别为8%、9%，调整后锅炉结焦问题得到彻底解决。煤粉过细，煤粉颗粒表面积增大，增加煤粉与空气中氧气的接触有利于燃烧，但煤粉出燃烧器喷口易着火，使喷燃器区域热负荷更高，容易造成喷燃器附近结焦并烧坏火嘴[3]；煤粉过粗，火焰中心上移，使炉膛出口温度升高，容易导致炉膛出口受热面管壁结焦。当单台磨煤机个别粉管煤粉细度明显偏大，粗颗粒容易从气流中分离出来与壁面碰撞，因热容量大，换热系数小而在受热面冷却固化，导致结焦发生。所以运行中应保持煤粉细度在合格的范围内。
2.4吹灰不及时对锅炉结焦的影响
吹灰的目的是维持受热面的清洁，防止壁面污染和壁温升高，壁温升高和壁面污染使受热面接收熔渣。当炉膛受热面积灰过多时，如清理不及时，或发现结焦没有及时清除都会造成受热面壁温升高，从而使受热面产生结焦；另外受热面表面粗糙更易粘结不断沉积的灰粒，如果锅炉一次连续运行时间较长，则炉膛内结焦以及屏区过热器部位的煤焦会越积越多，渣量也将增加，一旦运行中落下大量的焦块，将造成锅炉燃烧不稳定，并给运行带来威胁。
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3超临界锅炉结焦预防措施
3.1定期吹灰
在锅炉受热面上安装吹灰器，对受热面定期吹扫，有效的保证受热面的情节，以避免灰渣的大量聚积。定期的吹灰可以控制结焦程度，但是并不能完全解决结焦问题。同时吹灰器不能够进行全面的吹灰，在一些结焦严重的喷燃器区存在着死角，并且在吹风的同时还存在着燃烧工况的上升干扰。因此在布置和使用吹灰器的过程中要保持煤种的结焦倾向性，使受热面积灰得到及时的处理和清扫。
3.2合理调整风煤比
煤粉喷口处的煤和粉的比例对于后期是否出现结焦影响较大，分配比例不均匀的煤粉会造成炉膛的局部部分出现氧气不足以及负荷不均匀的情况。由于助燃空气不充足，炉膛结焦的情况不可避免。对于煤粉比例的调节有以下几点可以注意：燃烧器在配风过程中，做到四角风量的调平，回避缺角的情况。当出现配风不均匀的情况时，即使燃烧器缺角运作，炉内的火焰中心必会发生偏斜。保证同层的燃烧器相同出力，则火焰中心自不会偏斜，炉膛内的热负荷不会下降，均匀分布；下层部分的给粉出力与上层部分相匹配，如若出现下层高于上层，炉膛出口的烟温会下降；依据燃煤煤质的不同调节适宜的热风温度；使用的燃煤煤质组分中挥发份比例较大时，适时打开冷一次风门，下降一次风温，保证着火点不要太过接近。
3.3设计及检修方面
进行燃烧器、受热面等影响炉内动力场的改造时，应充分考虑设计煤种和实际掺烧煤种特性，详细核算，充分调研，保证改造后锅炉对煤种的强适应性；燃烧器改造后，锅炉投运前应进行冷态炉膛空气动力场试验，以检查燃烧器安装角度是否正确，确定锅炉炉内空气动力场符合设计要求；机组检修时，重点检查燃烧器喷口浇注料、煤粉浓缩器及中心支架组件、喷口同心度等，及时对损坏的燃烧器进行更换，对存在变形和磨损的燃烧器进行修补；若煤粉细度明显异常，经运行调整无效，应及时检查磨煤机磨辊、动态分离器、折向挡板等。
3.4运行调整方面
优化氧量调整曲线，提高氧量控制值，将尾部CO浓度（质量分数）控制在（200～500）×10-6，防止缺氧燃烧造成炉内还原性气氛增强及锅炉大面积结焦；保持合理的一次风速和旋流强度，一次风速控制在27～32m/s，调整一、二次风率、风速和风煤配比，使煤粉燃烧良好而不在炉壁附近产生还原性气氛，避免火焰偏斜直接冲刷水冷壁等；掺配高挥发份煤种时，提高磨煤机风煤比，推迟着火，预防燃烧器烧损；定期利用测温装置对燃烧器喷口及炉内大屏等处测温，分析炉内温度场变化，及时发现炉膛局部温度高、燃烧器出口火焰紊乱等异常，并采取相应的调整措施；积极进行制粉系统性能试验，将磨煤机一次风调平、煤粉浓度调平，严格控制煤粉细度在合理范围内，烟煤R90推荐控制在18%～25%，褐煤R90推荐控制在25%～30%；避免机组长期低负荷运行，采用变负荷甩焦，每天负荷变化不小于25%额定负荷。
3.5控制炉内热负荷
控制炉内热负荷不要过高，在后夜负荷不紧张时应有计划周期性地降低锅炉负荷，以降低炉内温度水平，缓减结焦的生成并促使已粘结的焦渣落下。但负荷不应在结焦严重时降低过多，以防大量焦渣骤然落下，引起锅炉灭火，这就需要及时吹灰清焦，避免管内和锅内结垢，避免猛增和猛减负荷。
4结束语
综上所述，超临界锅炉结焦的原因较多，带来的危害也不容忽视。所以我们必须切实加强对其原因的分析，并采取针对性的措施，切实加强对其的优化和完善，尽可能地减少结焦的情况出现，确保其安全高效的运行。
参考文献
[1]韦学栋.1000MW超超临界锅炉结焦现象及原因分析[J].机电信息,2016(09):22-23.
[2]袁德权,吴景兴,冷杰.350MW超临界直流锅炉结焦原因分析与改进[J].锅炉制造,2016(01):7-9.
[3]杨彦泓.浅析超临界褐煤炉燃烧结焦结渣优化分析[J].科技展望,2015,25(29):44+46.
论文作者:王记
论文发表刊物:《电力设备》2019年第5期
论文发表时间:2019/7/24
标签：结焦论文; 炉膛论文; 锅炉论文; 燃烧器论文; 负荷论文; 煤粉论文; 温度论文; 《电力设备》2019年第5期论文;