摘要：随着我国电力行业的快速发展，发电厂锅炉的运行效率备受人们的关注。由于煤粉锅炉燃料的特殊性，所以在锅炉运行过程中，极易出现炉内结渣现象。炉内结渣会直接降低受热面的传热效率，锅炉整体热效率降低，在排烟中的含量增加，严重的情况下，会导致恶性事故的发生，对煤粉锅炉运行的安全性存在极大的威胁。炉内结渣会对整个机组的运行产生影响，所以一定要减少炉内结渣现象的出现。文章对煤粉锅炉运行中炉内结渣的原因进行分析，进而提出改善措施，为促进煤粉锅炉的高效稳定运行创造有利的条件。
关键词：煤粉锅炉；炉内；结渣；原因；改善措施
煤粉锅炉由于燃烧效率高，整体构造简单，节能环保，所以在电厂等工业领域得到了广泛的应用。煤粉锅炉主要由炉膛、燃烧器和点火装置组成，其中的炉膛是锅炉中的重要组成部分，其要保证燃料能够得到充分燃烧，并且达到较高的热交换效率。但是由于燃料为煤粉，如果设计运行参数不合理，烟气温度高于灰熔点时，就会导致炉内出现结渣现象。在炉内的结渣越多，将会降低炉内受热面的传热效率，整体运行工况受到严重影响。炉内结渣对煤粉锅炉运行的安全性、经济性、稳定性和可靠性都有一定的影响，所以应该通过对结渣的特征入手，分析炉内结渣的原因，进而在炉膛设计时优化各项参数，并且通过对运行的调整和控制来改善结渣现象。
2煤粉锅炉炉内结渣的危害
煤粉锅炉炉内结渣所产生的危害十分巨大，直接影响到锅炉运行的安全性和经济性。当炉内受热面结渣较多时，由于灰污的热阻较大，所以水冷壁导热效率降低，在热量传导降低的情况下，就会提高排烟温度，造成排烟热损失。为了保证锅炉的满负荷运行，还需要继续投入煤粉，炉内高温导致结渣愈加严重，从而引发恶性循环，在没有得到及时处理的情况下，就会导致过热器、省煤器管束堵灰、爆管、出渣系统堵死等现象。同时，结渣还会对过热器、喷燃器产生损坏，增加引、送风机的运行负荷，不仅会产生极大的经济损失，而且对人身安全存在极大的威胁。所以说煤粉锅炉炉内结渣所造成的危害较大，应该采取相应措施对此现象进行改善。
3煤粉锅炉炉内结渣的原因
3.1煤质特性
由于煤粉锅炉使用的燃料为煤粉，经过磨煤机研磨后送入炉膛，所以炉内主要是以煤粉的形式进行燃烧。而煤粉的成分含量是影响结渣的重要因素，因为炉内结渣就是烟气温度超过灰熔点，从而导致其粘结在炉内受热面上，所以煤粉的质量尤为关键。现阶段，燃煤供应比较紧张，所以对煤质的控制比较困难，一般很难达到锅炉在煤种设计时的标准，所以导致炉内结渣现象的发生。煤粉的质量特性中，影响结渣的成分主要有硫、铁、钾、硅、铝等物质，如果煤粉中的硫化铁、氧化亚铁、氧化钾以及氧化钠等成分含量较多时，因为灰熔点较低，所以比较容易出现结渣。煤粉中氧化硅、氧化铝成分含量较多时，灰熔点较高，所以不易结渣。
3.2炉膛结构设计不合理
炉膛作为煤粉锅炉的重要组成部分，其设计的结构形式对结渣有直接影响。炉膛作为主要的燃烧场所，不仅要保证燃料能够得到完全燃烧，同时还要确保各个位置的温度能够合理控制在规定范围内，所以在进行炉膛结构设计时应该综合考虑各项因素。在炉膛的中心位置为了保证充分燃烧，其温度一般会达到1500℃—
1600℃，此时的煤粉灰基本处于熔化的状态。而越是靠近炉膛出口以及水冷壁附近的温度应该越低，一方面保证受热面有足够的传热性，另一方面使熔化状态的煤粉灰能够凝结为固态，从而降低其粘结在受热面形成渣。但是在实际运行操作的过程中，由于炉膛的结构设计或者运行参数设计不合理，会导致接近与炉膛出口以及水冷壁附近的烟温过高，导致处于熔化状态的煤粉灰直接粘结在受热面上，如此往复，受热面上结渣的面积会逐渐加大，受热面传热性逐渐降低，在炉膛内部形成恶性循环，极易导致爆管、泄漏等安全事故的发生，造成严重的经济损失以及人员伤亡。
3.3炉膛出口温度高，空气量不稳定
当炉膛出口烟温过高时，是炉膛上部结渣的重要原因，一般为燃烧控制或者炉膛热强度过高导致的。在炉膛中的空气量不稳定也是导致结渣的原因之一，在过剩空气量较大时，烟气量就会随之增加，火焰中心就会提升，炉膛出口的烟温随之提升。过剩空气量较小时，煤粉不能够得到充分燃烧，煤粉灰的含量增加，结渣现象会明显增加。
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4防止煤粉锅炉炉内结渣的改善措施
4.1改善煤种
为了避免因为燃煤成分含量而造成的结渣，应该对煤种的选择进行严格的控制。一般都会对煤质进行优化设计，以确保其能够符合燃烧发热量，并且减少结渣现象的发生。在能够控制煤种的情况下，尽量控制质量。如果设计煤种的供应紧张，可以通过掺烧不易结渣的煤种来解决，既能够保证发热量，又可以减少结渣。此外，还可以根据煤种以及炉膛结构的不同，使用除渣剂来提高煤粉的灰熔点。
4.2优化炉膛结构设计
在优化炉膛结构设计的过程中，除了炉膛容积热强度、炉膛断面热强度外，还有燃烧器区域的热强度、炉膛辐射受热面热强度、最上层燃烧器中心距分隔屏式过热器底部的高度、以及最下层燃烧器中心距冷灰斗上沿的高度等一系列指标。加入这些指标的目的是不仅要满足炉膛燃烧和传热的要求，还要保证炉膛运行安全可靠。设计燃烧器和选择假想切圆的原则应是在保证一次风射流引射和卷吸高温烟气，使其迅速着火和燃烧稳定的前提下，提高射流速度，减少偏转，避免出现在炉墙附近燃烧，尤其不能出现射流贴墙燃烧。
4.3控制炉膛出口烟温，保持适当的空气量
合理配风的唯一标准应是风、粉混合均匀，着火迅速和燃烧稳定，迅速、完全，炉膛出口烟温就会降低。提高锅炉效率可减少燃料消耗，保证给水参数，减少锅炉饱和蒸汽的用量等均可达到降低炉膛热强度的目的。为避免炉膛热强度过大，应禁止锅炉在较大的超负荷工况下运行。在燃烧器设计时，可降低火焰中心，然后降低炉膛出口烟温。在不同负荷下使炉膛燃烧工况均处于氧化性气氛中，可人为破坏煤灰组成化合物在燃烧过程中共熔而降低灰熔点的条件，防止炉内生成过多的还原性气体，保持合适的炉内空气动力特性，避免炉内过量空气系数太低，特别是防止水冷壁等受热面附近出现还原性气氛，防止锅炉结渣。
4.4加强一次风刚性的夹心风防结渣技术
在燃用低挥发分煤和劣质烟煤时，常采用一次风口相对集中布置，并选用较小的一次风率和一次风速。此时由于动量小的一次风相对集中，气流刚性差，在炉内容易发生偏转贴墙，造成结渣。所谓夹心风燃烧器，就是将常规的直流燃烧器的一次风口改为并排的三个喷口。中间喷口喷入的高速二次风称为夹心风。夹心风稳燃技术是利用在不平衡的两个一次风口煤粉气流中间装设高速夹心风射流引起有利的高温回流来点燃煤粉气流，使之稳定着火，完全燃烧，心风的作用主要在于增强了一次风的刚性，减轻了火炬的摇摆程度；增大了一次风的动量，一次风射流的扩张角随之减小，这能使射流的尾迹变窄，减少煤粉气流的散射，从而减轻或防止结渣。又能在煤粉气流着火以后及时补充氧气，并加强气流内部的湍流扰动，加速燃烧过程，起到稳定燃烧的作用。
4.5在背火侧以刚性较强的二次风支持一次风气流
切向燃烧是整炉膛组织燃烧，尤其对于大型锅炉为了防止结渣，必然要求一次风有较高的刚性，以防止火焰刷墙。而大部分以稳燃为目的设计的一次风口，都使一次风刚性减弱，受上游气流的挤压，则易贴墙。为了协调这一矛盾，在背火侧以刚性较强的二次风支持一次风气流是一种有效的方法。
利用分级燃烧降低炉膛温度防止结渣，将中、上层一次风口接长，以提高一次风速（风扇式磨煤机提升压头有限，改造前一次风速仅14.3m/s改后上升到16～17m/s）。其目的是提高一次风刚性，推迟着火。这样，炉内温度水平降低，炉内结渣明显减少，辐射换热增加。
5结束语
煤粉锅炉的运行特点是节能高效、起停简单，但是由于炉膛结构设计、运行参数设计以及煤种等因素的影响，在运行的过程中会在炉内产生结渣现象，严重影响到锅炉运行的热效率和安全性。经过对煤粉锅炉运行中炉内结渣的原因进行分析后，有针对性的提出了改善措施。随着科学技术的发展以及设计理念的创新，在改善炉内结渣设计水平上还会不断的提升，尽量减少炉内结渣现象的发生，为提高煤粉锅炉的运行效率创造有利的条件。
参考文献
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论文作者:董俊鹏
论文发表刊物:《电力设备》2017年第14期
论文发表时间:2017/9/19
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