摘要：目前，燃煤发电是我国主要的发电形式。在锅炉燃烧过程中，受热面经常会出现不同程度的结焦问题，导致传热阻力增大，排烟损失增加。严重结焦将导致机组被迫停运，降低机组效率和可用性的同时，还会严重威胁机组的安全稳定运行。本文全面深入地分析了锅炉结焦的主要原因，并通过合理的逻辑分析与经验总结，归纳出有效的控制措施，对同类锅炉的安全运行具有很好的参考价值。
关键词：660MW超临界锅炉；结焦；成因；治理
引言
结焦直接影响锅炉机组的安全、经济、稳定运行，是火电厂普遍存在的问题。因此，为保证锅炉运行时受热面清洁，提高锅炉效率，降低火电厂生产成本，本文通过优化风煤配比，严控过量空气系数，及炉膛出口氧量分析等几方面对锅炉运行参数不断分析、优化，以及采取可靠的运行中治理办法，总结出合理有效的运行控制措施，以控制和解决锅炉结焦问题。这将有效降低火电厂的生产成本，对锅炉的长期安全经济运行具有重要意义。
1、锅炉结焦概述
锅炉结焦是指燃煤锅炉在高温低氧条件下，局部燃料在燃烧器喷嘴、燃料床或受热面上的积聚。由于炉水冷壁受热面的吸热作用，随着烟气一起运动，灰粒随烟气冷却。当液态渣颗粒靠近水冷壁或炉墙时，由于温度的降低而凝固。当它们附着在受热面管壁上时，会形成松散的灰层，在运行过程中可以通过吹灰来清除。当炉内温度较高时，部分灰粒已达到熔融或半熔融状态。如果加热前灰粒冷却不够，无法达到凝固状态，粘结能力强，则容易粘附在受热面或被烟气冲刷的炉壁上，甚至粘附在熔化状态或半熔化状态和未烧焦状态的灰粒上，使焦化不断发展。
在燃烧过程中，煤粉颗粒中的易熔或易汽化物质迅速挥发，以气态形式进入烟气。当温度降低时，它们凝结或附着在被烟气冲刷的受热面或炉壁上，或附着在飞灰颗粒表面，形成熔融碱膜，然后附着在受热面上形成初始结焦层，成为结焦发展的条件。如果炉床温度过高，炉渣温度会很高，达到软化点，炉渣软化后会结焦。焦渣的快速冷却会形成不易开裂的硬块，并产生堵渣机等运行问题。燃料中有大量的灰烬。在高温下，炉子严重缺氧，大部分灰会熔化成液体或软化。由于周围的水冷壁不断吸收热量，燃烧火焰中心的温度越来越低。离水冷壁越近，温度越低。随着温度的降低，灰分由液态变为软化，继续硬化变为固态。当灰在软化状态下与受热面接触时，由于突然冷却而直接硬化，粘在受热面上，形成结焦。
2、660MW超临界锅炉结焦成因
锅炉结焦的原因主要有燃烧器运行方式以及炉内空气动力场分布，煤质特性，风煤配比，炉膛温度和氧量，炉内化学特性，射流偏转和吹灰器投入间隔，火焰偏心等因素的影响。①燃烧器是锅炉的主要燃烧设备，锅炉运行安全与否，运行周期长短都与燃烧器密切相关。其主要作用是进行风粉的充分混合，使煤粉与空气充分接触，稳定燃烧。煤粉燃烧所需空气分为一、二次风，煤燃烧时可降低着火点温度，使煤粉能快速达到着火点。直流燃烧器结构是矩形喷嘴式，混合气体经喷嘴射出，可分为均等配风方式与集中布置分级配风直流式燃烧器，直流式燃烧器的出口气流为直线射流。不同的燃烧器运行搭配方式对火焰中心，炉内空气动力场，及温度场分布都有明显影响，而这些因素又都会对结焦产生直接或间接的作用。②不同的煤质对锅炉结焦也有很大影响，如果因成本原因或其他原因需要燃烧非设计煤种或设计煤种与其他煤种掺烧时，因水分，灰分，挥发分等组成成分比例不同引起燃烧特性变化，对结焦的影响也尤为明显。③风煤配比对燃料能否完全燃烧和炉内温度控制以及最终产物中灰分和未燃尽焦炭的含量都有影响，合理的风煤配比不仅可以提高燃尽率，锅炉效率，还能有效地降低结焦现象的产生。④较高的炉膛温度也是产生结焦的重要因素，理论燃烧温度与炉膛出口烟温是反映结焦的重要指标，而省煤器出口氧量又会对其指标产生直接影响。省煤器出口氧量为2.5%时，理论燃烧温度为1775℃，随着二次风门开度不断增大，省煤器出口氧量迅速升高，可有效防止结焦。⑤判断运行过程是否容易结焦还需要分析炉膛壁面附近气氛是氧化性还是还原性，如炉膛内气氛为还原性，将会明显降低灰的熔融温度，加剧结焦。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆如燃烧过程中氧气不足，不完全燃烧反应将产生一氧化碳等还原气体，会大大降低灰熔点温度，继而加重锅炉结焦。⑥燃烧器采用风包粉的切圆设计方式，可起到有效防止炉膛结焦的作用。为防止锅炉结焦，应增加燃尽的氧量，增加燃尽风的通风层数与挡板开度。磨煤机运行方式不合理易造成结焦，吹灰器吹灰不及时易产生结焦。炉膛出口烟温升高，炉膛四周漏风，风煤配合不当等会使炉膛出口烟温升高引发结渣。如锅炉要维持额定蒸发量需加大燃烧，使得炉膛热负荷高于设计最大值，如释放巨大热能未能及时被水冷壁吸收将会引起排烟热损失增大、金属超温损坏设备。
3、锅炉结焦的治理措施
因锅炉结焦原因多种多样，所以防止锅炉结焦我们要从具体原因入手，分析结焦的原因，有针对性地采取措施进行预防。具体从以下措施入手：（1）按防止锅炉结焦检查项目检查表进行检查。发现积灰、结焦现象应及时清理。如无法清理，汇报值长组织人员清理。（2）加强对锅炉运行工况的检查和分析。运行人员应定期检查锅炉结渣情况，及时报告严重结渣情况；定期分析锅炉运行情况，重点分析减温器水量和炉膛出口烟气温度的变化，以及过热器、再热器管壁温度的变化。锅炉在额定工况运行时，发现减温水异常增加，过热器、再热器管壁过热或喷水器向下倾斜，减温水已充分利用，受热面管壁仍过热，适当减少负荷运行，加强吹灰。（3）锅炉出现结焦现象时，应根据燃料运行情况调整煤质，减少结焦的可能性。（4）吹灰按炉膛吹灰规定进行，锅炉受热面吹灰。初始吹灰和正常吹灰操作的时间间隔控制非常重要。当粉尘较重时，清洗能力将大大减弱。吹灰周期不合理或吹灰频次不足，使水冷壁、过热器、再热器表面清洁度不够，传热效果变差，导致炉膛出口烟气温度和受热面壁温升高，这样就很容易结渣。（5）保持出口温度、一次风量、煤粉细度正常。燃烧器附近结焦严重时，可适当降低磨煤机出口温度，适当增加一次风量，适当增加燃料风量，适当降低煤粉细度，适当推迟燃点。（6）适当减小炉膛波纹管的压差。炉膛波纹管压差对炉壁氧含量和CO浓度有影响。适当降低波纹管的压差，可以降低波纹管周围的CO浓度，减少还原气氛，提高灰熔点。因此，减小波纹管的压差有利于减少结渣。（7）适当调整煤粉细度。细煤粉有利于缩短火焰传播，降低炉膛出口烟气温度。由于炉膛主燃烧区的燃烧增强，燃烧区火焰强度相对降低，有利于抑制燃烧区还原性气氛，提高灰熔点，降低分离筛和高再定位结渣倾向。（8）适当增加运行氧气，优化各层燃烧器的配风。通过对氧测量数据的分析，在分级燃烧条件下，适当增加工作氧，适当降低各燃烧层的风量，可以降低炉膛上部烟气温度，相应地增加氧化气氛，从而提高灰渣的熔融性。以避免或减少炉子上部结渣。（9）合理调整制粉系统运行方式，在保证锅炉燃烧安全的前提下，尽量分散对称运行。避免锅炉局部热负荷过高，造成炉内管壁局部高温腐蚀或结焦。同时，要努力调整制粉系统的运行方式，尽量采用下部磨煤机，尽量降低炉膛出口温度。近年来，电厂用煤紧张，来煤品质变化多样，生产用煤与设计煤种数据存在较大差异，要对来煤煤质进行多次取样分析研究，分别存放不同类型的来煤，按规定煤 质要求严格准确配煤掺烧。
结束语
锅炉容量的大幅度增长导致炉膛受热面热负荷快速上升，尤其是超临界锅炉对运行中维持各部分受热面吸热均匀性提出了更高的要求。无论锅炉如何设计，每台火电厂燃煤锅炉都不可避免产生结焦现象。锅炉结焦是普遍问题，使锅炉燃烧状态恶化，破坏工质正常运作，造成过热器等设备损坏，严重情况会使锅炉因焦块堆积导致停炉，必须研究分析此问题，通过分析锅炉燃烧器结构、运行方式调整等，优化锅炉运行状态，保障锅炉安全平稳运行。
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论文作者:徐祥磊
论文发表刊物:《电力设备》2019年第14期
论文发表时间:2019/11/20
标签：结焦论文; 锅炉论文; 炉膛论文; 温度论文; 烟气论文; 燃烧器论文; 管壁论文; 《电力设备》2019年第14期论文;