摘要：当前，我国很多火电厂为了降低成本，采用了劣质煤配煤掺烧的做法，但很多时候，掺配的燃煤质量往往达不到锅炉燃烧的设计值，导致炉内热负荷状况与燃烧特性持续恶化，导致燃煤锅炉出现结焦的现象，严重影响到火电厂燃煤锅炉的安全运行。文章就简单分析630MW超临界燃煤锅炉结焦特性及其原因，然后从科学选用燃煤、调整燃烧工况与合理布置吹灰器这三各方面阐述了预防锅炉结焦的措施，希望能对相关火电厂燃煤锅炉的安全运行提供参考。
关键词：630MW；超临界燃煤锅炉；结焦特性；预防措施
前言：
火力发电是当前我国主要的发电方式，占比远远超过其他发电方式。在火电厂，电站锅炉是其三大主机设备之一。随着我国对于电力资源需求的增多，火电行业也获得飞速的发展。特别是十八大以来，我国电力工业结构向着环保节能的方向调整，自2014年起，我国火电项目数量得到迅猛的增长。火电厂煤粉炉对于煤种适用的范围较广，既可以使用燃用高挥发分的褐煤，也可以燃用低挥发分的无烟煤。但已经安装并投入使用的电厂锅炉，受其炉膛结构与喷燃器型式的限制，无法燃用任意挥发分的煤炭。但当前我国部分火电厂为了降低成本，大范围使用劣质煤配煤掺烧，因此导致入炉煤质与锅炉预设值严重不符，使得锅炉燃烧特性与热负荷发生了较为严重的恶化，进而导致锅炉的受热面出现大面积结焦的现象，严重制约了发电机组的效率与安全运行。
一、火电厂超临界锅炉简述
火电厂的超临界锅炉是指火电厂锅炉内工质的压力。众所周知，锅炉内的工质是水，而水临界的压力值为22.115MPa，临界的温度为374.15℃。在这个压力值和温度值时，锅炉内的水和蒸汽在密度上是相同的，因此，这一数值就是水的临界点。当火电厂锅炉内的工质压力低于这一数值时，就被称为亚临界锅炉，当其高于这个压力值时，就会被称为超临界锅炉。
二、630MW超临界燃煤锅炉结焦特性分析
在火电厂锅炉机组运行的过程中，其中心的火焰温度会超过1500℃。在这一温度下，锅炉内部高温的环境接近于炉腔内煤粉燃烧后形成的煤灰渣粒的熔点，就会促使煤灰渣粒呈现出半熔化或着熔化的状态。而水冷壁则是燃煤锅炉主要的受热部分，分布在锅炉膛的四周，由多排钢管所构成，其内部充满了水和蒸汽，主要是输送锅炉内产生的热量。相对而言，锅炉内水冷壁的温度较低，当煤粉充分燃烧后形成的煤灰渣粒靠近水冷壁时，会通过辐射换热的方式，大量释放出热能，使得煤灰渣粒的温度快速降低直至凝固，最后会在水冷壁表面形成一层蓬松的积灰，然后被吹灰器吹落，或是随着燃煤锅炉自身的运行逐渐自动脱落。在这种情况下，积灰层不会出现结焦的现象。但如果燃烧形成的煤灰渣粒不充分，且在靠近水冷壁的过程中，没有完成自身的凝固，仍具有一定的粘结力，就会导致煤灰渣粒粘逐渐附在水冷壁和炉壁的表面，然后继续吸附煤粉燃烧过程中产生的各种杂质，从而逐渐产生结焦现象。一旦燃煤锅炉出现结焦现象，就会阻碍热量的传导，从而影响到锅炉的效率与安全运行。
三、630MW超临界燃煤锅炉结焦的原因分析
燃煤锅炉内部燃烧是一个十分复杂的理化反应过程，同时也涉及到复杂的多相湍流动力学知识，因此，导致630MW超临界燃煤锅炉出现结焦现象的原因较多，细分起来，主要分为内因和外因两种。其中内因主要煤质特性、受热面结构布置、燃烧器结构及设计参数；而外因则分为锅炉出力情况、磨煤机启停、出口温度调整、一二次风配比等燃烧参数的调整情况：
在内因方面，如果火电厂掺烧的煤质与该锅炉预设的设计值具有较大的偏差，就会导致锅炉的受热面出现结渣现象，这也是导致结焦问题主要的原因。而外因则是由于参数调整的过程存在误差性或滞后性，导致在调节的过程中出现结焦现象。
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四、630MW超临界燃煤锅炉结焦预防措施
（一）科学选用燃煤煤种
笔者在前文已经说过，煤质特性是导致结焦的主要原因。为了避免630MW超临界燃煤锅炉出现结焦现象，火电厂首先必须科学选煤，从源头处预防锅炉结焦现象。在实际操作中，相关火电厂可以根据自身锅炉设计的煤种选择进场的燃料，而且，在选择时，选用的煤灰软化温度还必须比预设计煤种软化的温度要高出一定数值，以降低锅炉结焦现象的出现。如果无法满足这些条件时，相关火电厂应尽可能选用成分比较稳定且含灰量较少的煤种，并经过科学试验，合理进行煤种的掺配，从而有效提高煤灰渣粒的熔点，降低其粘性，避免出现锅炉结焦的现象。
例如：我国某地区火电厂设有5台燃煤锅炉，其设计的煤种为贫煤。但随着该地区贫煤资源日渐匮乏，为了避免因转变煤种导致锅炉结焦现象的发生，该火电厂提前科学制定了掺烧烟煤的方案。在实际操作中，该火电厂先对员工进行了培训，并逐个锅炉进行掺烧试验，在反复总结经验的基础上，合理确定了掺配方案，并扩大掺烧锅炉的数量。通过这样的操作，该电厂目前已经全面实现了锅炉的掺烧烟煤转变，而且各掺烧烟煤的锅炉运行十分稳定，相关环保指标也都符合国家颁布的环保新要求。
（二）调整燃烧工况
正如笔者在前文所说，参数调整存在误差或滞后性，是导致锅炉结焦的主要原因之一。因此，相关火电厂必须科学调整燃烧的工况，以达到降低锅炉结焦现象的目的。在实际操作中，相关火电厂可采用如下的预防措施：首先，科学调整一次风与二次风的参数。所谓的一次风是指燃料风，即由一次风机送出携带煤粉的风力；二次风则是指助燃风，是由二次送风机送出的助燃风，以为锅炉的充分燃烧提供足够的氧气。只有合理调整一二次风的风速与燃气比，才能保证锅炉内部燃料的充分燃烧；其次，相关火电厂还必须合理调整煤粉与空气的混合比，科学控制炉膛内空气的动力场，并降低炉膛内还原性气体的氛围，这样才能有效预防锅炉结焦现象的发生。
（三）合理布置吹灰器
吹灰器布置的合理性也直接关系到锅炉结焦现象的发生与否。如果吹灰器布置不合理，就会导致水冷壁表面的积灰无法散去，一旦遇到具有粘黏性的积灰，就会逐渐形成结渣现象，进而导致水冷壁表面出现结焦现象。为此，相关火电站必须根据自身锅炉的结构型式，合理布置吹灰器的位置，并科学调整吹风的风速，以保证水冷壁及湖塘内部表面不会出现大量的积灰，并保证积灰烟气经过电除尘脱出粉尘，实现排灰除渣，从而有效预防锅炉结焦现象的发生。
五、结束语
综上所述，锅炉结焦现象会影响到火电厂锅炉出力情况，并影响到锅炉的安全运行，通过采用科学选取燃煤、调整燃烧工况以及合理布置吹灰器这三种手段，能有效预防630MW超临界燃煤锅炉结焦现象的发生，从而保证火电厂燃煤锅炉安全、高效地运行和生产。这仅是笔者根据个人经验得出的一点个人浅见，可能还存在分析不到位的情况，但希望能为相关火电厂630MW超临界燃煤锅炉安全、高校运行提供参考，避免出现锅炉结焦的现象。
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论文作者:徐佼俊
论文发表刊物:《电力设备》2019年第16期
论文发表时间:2019/12/9
标签：锅炉论文; 结焦论文; 火电厂论文; 燃煤论文; 现象论文; 煤灰论文; 超临界论文; 《电力设备》2019年第16期论文;