摘要：电厂锅炉结渣是电厂生产中经常遇到的问题，轻则降低锅炉效率、导致停炉清渣，重则引发事故、损坏设备，因此本文对电厂锅炉结渣的原因进行了分析，探讨了预防锅炉结渣的各项措施。
关键词：电厂；锅炉结渣；原因；预防措施
锅炉结渣一般是指熔融状态的煤灰粘附在受热面上形成灰渣聚集体的情况。结渣在电厂生产中极为普遍，所有锅炉在燃用不合适的煤种或在不合理的工况下都可能出现结渣，特别是随着锅炉容量的不断增加，结渣问题也更加突出。结渣可引起各种故障，甚至造成严重的事故。由于灰渣热阻较大，会降低传热效果，提高出口烟温，增加排烟损失，使锅炉效率下降，出力减小，严重时会导致锅炉灭火，大块渣掉落砸坏水冷壁，甚至引发爆炸事故[1]，因此锅炉结渣是电厂安全生产中必须重视并要解决的重大问题，鉴于此，本文对电厂锅炉结渣原因与预防措施进行了探讨。
1 电厂锅炉结渣原因分析
电厂锅炉结渣的原因十分复杂，不仅与煤的矿物结构、组成有关，还与矿物质在炉内加热过程中的变化、炉内气氛、运动状况等因素相关，目前还无法给出准确的数理模型，但基本上可归结为燃煤特性、锅炉结构、运行方式3个方向[2]。
1.1 燃煤特性
每一种锅炉设计时都会选定煤种范围，采用设计煤种不仅锅炉性能指标、运行效率易于达到设计要求，结焦结渣性也能控制在允许的范围内，但因煤炭市场的变化，电厂很难长期坚持使用设计煤种，由此增加了结渣的可能。即使稳定地采用几种煤掺配混烧，也会因各种因素的干扰，导致入炉煤质波动，从而产生结渣。影响燃煤结渣的主要特征包括灰熔点、灰成分、灰黏度、渣的强度、煤粉细度、煤发热量等。通常，灰熔点低易于结渣，而灰中碱金属、硫化铁、氧化亚铁含量高，灰熔点就低；相反，灰中硅、铝含量高，灰熔点高，较难结渣。灰渣黏度在50～1000Pa•s时，最易结渣；黏度在25Pa•s以下时，受热面上只能形成薄层渣；黏度超过1000Pa•s时，锅炉又难结渣。渣的强度越高，越难被吹灰器吹离，更容易形成厚渣层。煤粉过粗、过细都容易结渣，这是因为粗粉火炬长，会直接冲刷受热面，故易结渣；而细粉燃烧过快，可能在燃烧器附近结渣。
1.2 锅炉结构
锅炉结构与锅炉设计、安装及检修质量关系密切，影响因素包括炉膛结构特性参数、燃烧器布置方式、吹灰器效果、制粉系统、给粉系统、供风系统等。炉膛结构特性参数包括炉膛尺寸、容积热负荷、断面热负荷、燃烧器区域热负荷等。例如炉膛容积热负荷直接影响燃煤灰烬、炉膛温度、出口温度，低熔点灰的煤种炉膛容积要设计的大些，不然炉膛上部与受热面容易结渣。燃烧器布置层数、高宽比与结渣性也有密切关系，如果燃烧器区域温度高，灰易熔融，结渣可能性大，即使灰熔点不低的煤也会结渣。炉膛出口温度高，炉膛上部受热面易结渣。燃烧器高宽比越大，气流越飘，偏离设计方向越远，越易结渣。
1.3 运行方式
运行方式包括供风量、配风方式、燃煤与空气混合均匀性、吹灰操作等。燃烧过程中空气量不足，过剩空气系数偏小，会使煤粉燃烧不完全，烟气中含有较多的一氧化碳，灰中的高价铁被还原为低价铁，氧化亚铁能与二氧化硅形成熔点较低的共晶体，结渣倾向加重。配风方式也对结渣特性有影响，例如对300MW锅炉分别模拟均匀配风、宝塔配风、双曲配风方式，其中双曲配风在炉膛前后墙附近氧浓度低，气氛偏向还原性，容易结渣[3]。一、二次风调配不当，燃煤与空气混合不均匀，局部区域空气不足，加剧结渣倾向。锅炉受热面积灰后表面粗糙，若不及时吹灰，结渣就可能严重，以致被迫停炉清渣。总之，运行方式不佳将导致炉膛结构不合理，炉内气流组织不良，例如火炬中心靠墙、火焰冲向受热面、气粉供应不均等，这些都会加重结渣倾向。
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2 电厂锅炉结渣的预防措施
2.1 严格控制煤质，探索合适煤种
燃煤质量与锅炉燃烧特性、结渣特性都有密切的关系，所以必须严格控制煤质，对入厂煤质要及时分析和准确检测。当煤质变化超过预期范围时，应当及时对锅炉的运行参数进行调整，并采用合理的配煤技术，尽量使配煤的燃烧性能、结渣特性与设计煤种接近。灰渣的熔融特性并非独立参数，结渣不仅与煤的发热量、灰分含量有关，还与设备条件相关。燃料管理人员应根据设计煤种组织燃料，保证燃煤的灰渣熔融特性（ST）不低于原设计煤种灰渣的软化温度（ST）。当燃料无法达到预期要求时，一方面需结合新煤种的结渣特性，通过试验研究与运行摸索，建立适合新煤种的运行工况，以减少结渣倾向；另一方面，通过合理的掺混技术避免或降低结渣倾向。例如灰熔点低的煤与灰熔点高的煤掺混，低黏度灰渣的煤与高黏度灰渣的煤掺混，碱性灰渣的煤与酸性灰渣的煤掺混。掺混方式最终需要通过运行实践确定。掺混方式分炉内掺烧、炉外掺烧，后者又分为煤场混煤、原煤斗混煤两种方法，原煤斗混煤还可分为原煤斗内混煤、皮带上混煤。炉内掺烧容易操作和控制，但对灰熔点低的煤改善效果不明显。原煤斗内混煤比例也容易控制，但操作强度较大。皮带上混煤均匀性好，但操作强度大。煤场混煤比例难控制。综合比较还是原煤斗混煤易于改善结渣效果。
2.2 改进锅炉结构，优化炉膛参数
对于长期燃用易结渣煤种的锅炉来说，必须通过改进锅炉结构才能获得好的抗结渣效果。合理选择炉膛参数、降低炉膛出口烟气温度，例如采用较大的炉膛容积和断面积，较小的炉膛热负荷，可减小结渣倾向，同时也易于满足氮氧化物的排放要求。同时提高炉膛热负荷的均匀性，避免局部过热。合理布置燃烧器间距及其与水冷壁的间距，防止火焰冲刷受热面。在燃烧器喉口周围布置水冷壁弯管，可降低燃烧器区域温度，防止该区域结渣。采用合适的吹灰器，同时优化布置，例如尾部受热面管组尽量低一些，以改善吹灰效果；在锅炉对流受热面易结渣部位布置充足的长伸缩式吹灰器。大修后必须进行冷态空气动力场试验，确定合适的假想切圆直径。
2.3 合理运行方式，规范运行操作
采用合理的运行方式，并调整燃烧，避免炉膛火焰偏斜。合理布置炉膛内燃烧区域、烟场温度，避免局部过热结渣。加强炉膛负压监视，防止炉膛正压运行。合理控制风量，保持适当的氧气浓度。加强受热面壁温监视，壁温不正常升高必须查明原因。采用合理的煤粉细度，针对实际煤种通过调整分离器和系统通风量控制煤粉细度，并根据煤种变化调整运行方式、一次风压力、磨煤机出口温度。加强清灰管理，规范吹灰操作，保持水冷壁、过热器、再热器表面清洁。定期检查捞渣机、燃烧器、过热器等位置的观火孔，发现结渣及时处理。必须坚持“逢停必检”的制度，每次停炉全面检查炉内结渣情况，并清理吹灰器、燃烧器、捞渣机、空气预热器等，对查出的缺陷及时处理。
3 结语
电厂锅炉结渣影响电厂生产的安全性与经济性，所以找出结渣原因并采取有效的预防措施是电厂面临的重大课题。然而锅炉结渣是非常复杂的物理化学过程，迄今并无“一劳永逸”的解决方法，需要不断从煤种、锅炉结构、运行方式三大方面进行优化和改进，通过积极的监测、调整改善锅炉运行工况，提高锅炉效率，减轻和避免结渣的发生。
参考文献：
[1] 王宇，王春. 电厂锅炉结渣原因分析及预防措施[J]. 内蒙古石油化工，2016(1)：73-74.
[2] 王曙光，苏铁熊，武世福，等. 循环流化床锅炉结渣特性研究[J]. 环境与发展，2014,26(3)：14-16.
[3] 谢方静，陈丽霞. 配风方式对某电厂锅炉燃烧及结渣特性的影响[J]. 节能技术，2014,32(4)：368-372.
论文作者:黎超华
论文发表刊物:《基层建设》2016年32期
论文发表时间:2017/1/18
标签：锅炉论文; 炉膛论文; 电厂论文; 熔点论文; 方式论文; 特性论文; 黏度论文; 《基层建设》2016年32期论文;