摘要：现实应用场合中，1000MW机组锅炉时常发生结焦、落渣现象，酿成集渣事故和锅炉水泄漏等问题。在夜间或锅炉负荷降低时常常可以感觉到锅炉炉膛内部集结的炉渣掉落，这会导致了一定的振动和冲击，严重时容易使锅炉的监控设施受到损坏。为此，本文结合实际情况，分析了1000MW机组锅炉结焦的原因，并寻求积极有效的措施来进行预防和防止集渣，旨在提升1000MW机组锅炉的使用效益。
关键词：1000MW机组锅炉；结焦；防止措施
1引言
常见锅炉在使用过程中，都会或多或少的产生一些结焦问题。对于像1000MW机组这样的大功率锅炉，其使用过程中产生结焦结渣的问题更严重，加之当前市面上使用的煤炭质量良莠不齐，在使用劣质煤炭时，锅炉结渣结焦的问题更为严重。轻微的结焦结渣如果不及时进行清理，就会导致锅炉机组的运行受到影响，降低锅炉的运行效率，严重时会导致安全事故的发生，这是因为结焦结渣导致水冷壁、过热器受热或者过热导致的，其根本原因在于结渣结焦导致锅炉炉膛的出烟口、排气口堵塞导致热量和热气排出不畅，导致炉内温度升高。加之，常见的结焦部位是不均匀的，这会导致过热器的温度测量不准确。当结渣和结焦累积到一定程度时，跌落在水冷壁上，砸坏水冷壁，这将影响锅炉内部燃烧的不稳定，严重时造成锅炉的熄火。[1]一般在结焦较为严重时，需要将锅炉关停，对其进行除焦工作。而锅炉的除焦工作是一项劳动强度巨大且危险性极大的工作，因此需要倍加关注和重视。本文针对电厂的锅炉的燃烧情况和机组特性，对1000MW锅炉结焦问题进行了探讨和分析，找出锅炉结焦的原因，并积极需求措施来防止结焦问题。
2结焦的形成
锅炉在燃烧煤炭的时候，会将煤炭中的灰分等燃烧熔化，这些杂质和煤灰集聚在一块是，就形成了结焦和结渣。而煤炭中灰分的熔化大致经历软化、变形和熔融（即流动）三个阶段。通常锅炉炉膛温度越高，煤炭中得灰分就越容易熔化，由此导致结渣的几率也就越大。研究表明，煤炭中灰的熔点越低，越容易产生结渣现象。而灰分主要是由氧化硅、氧化铝和一些杂质组成的。这就导致使用不同的煤炭所含的灰分的化学成分不同，特别是对于一些含铁和碱类杂质较多的煤炭，灰分的熔点更低一些。而当煤炭含硫量提升时，结渣的现象更为严重。
表1 炉灰各成分的熔点
煤炭在锅炉中高温熔化，煤炭中的灰分也随之熔化，灰分在熔化态时会产生一定的粘性，而当其在累积过程中，遇到炉壁和温度较低的物体，就会遇冷粘结在其上面。对于像1000MW机组锅炉这样的大功率锅炉，其燃烧室内的燃烧过程十分的激烈和迅速，通常煤粉从燃烧室喷出，经过加热、干燥、着火到燃尽只需要短短的两到三秒时间而已。研究表明，当煤粉通过1500℃大小的火焰中心时，灰粒直接灰高温熔化成胶状物质，但是此时灰粒粒度较小，呈现悬浮状态。而当灰粒再热空气的作用下不断上升，直至达到炉膛出口时，此处的温度较低，导致胶质的灰粒冷却凝固，不易产生结渣。而当燃烧不完全时，会使胶质状灰粒得不到凝固而结渣[2]。加之炉内管壁上黏结有焦渣，而焦渣黏附性很强，所以，灰渣粒更容易被黏附，焦渣使管子受热差，表面温度升高，更便于焦渣黏附，这样结渣过程是一个自动加剧的恶性循环过程。
3结焦形成的原因分析
3.1燃烧过程中空气量不足
在机组锅炉的燃烧室中，如果锅炉炉膛的空气供给不足，就会导致煤粉的燃烧不充分，煤炭在不充分的氧气含量下燃烧，会产生大量的一氧化碳，空气中过多的一氧化碳会导致灰分熔点就会显著降低。虽然在此阶段，炉膛出口处的烟气温度还不是很高，但是因为有大量的还原性气体一氧化碳，因此结渣的问题就非常严重。并且，如果燃烧的煤灰分较高，空气量的不足，会加剧焦渣问题。
3.2与空气混合不良
机组锅炉的色合计如果不合理，就会导致煤炭在炉膛内与空气的混合不够彻底和均匀，当然有时候即使攻击的空气量是正常值，也会出现混合不均匀的问题。而混合不均匀带来的问题就是，某些区域的燃料燃烧的彻底，某些地方燃烧的不完全。通常导致这种现象的原因在于分量调整不当，即一次、二次风的比例不当。燃烧器结构对空气和煤粉的混合搅拌有很大的影响，结构设计不合理，焦渣问题也会比较严重。
3.3炉膛热负荷大
机组锅炉的热负荷大时，炉膛内部的温度就较高，一般的，炉膛温度达到1500℃时，灰分的表面开始融化结渣现象加剧。
4预防和消除结渣的方法
4.1降低炉膛出口烟气温度
在机组锅炉燃烧时，锅炉炉膛有充足的空气量时，炉膛出口处的烟气温度是锅炉受热区域结渣程度的决定性因素。为此，科学合理的控制炉膛出口烟气温度具有重要的意义。一般需要将炉膛出口烟气温度设置的比灰软化温度低大概50-100℃。通常为了防止炉膛出口温度过高，可以采取调整炉内燃烧和减少炉膛热强度的方式。
锅炉燃烧需要合理使用一次风。这样风和煤粉才可以完全混合均匀，这样燃烧才可以完全和彻底，由此导致出口烟气温度的降低。但是一次风量也不能太大，过大的风量会导致炉膛的火焰中心上移，由此导致烟气温度的升高。因此在锅炉运行中要合理调整调整一次、二次风的风速和比例；减少炉膛热强度。[3]这样在保证锅炉效率的同时煤料的燃烧也更为彻底。当然也要减少从锅炉抽出较多的饱和蒸汽，这样可以避免锅炉燃烧的超负荷现象。着火时间的变化，也会影响出口烟气温度。同时要保证炉膛中的空气饱和程度，炉膛饱和气体的量增加时，炉膛的出口烟温降低，由此可减轻过热器和再热器的积灰、结渣，如果过剩气体量不足时，锅炉燃烧室内部会出现还原性气氛，这样会增加结渣的可能性。因此，要保证适当的过剩空气量。
4.2组织良好的炉内空气动力场
在锅炉燃烧室，煤炭燃烧的的中心温度高达1400～1700℃，再这样高的温度下，大多数的灰分杂质都被融化形成软化状态，而这些软化的灰渣因水冷壁吸热而降低含量。当锅炉燃烧室的灰渣在热空气作用下冲击到锅炉内壁，由于软化状态所以及其容易粘附在锅炉内壁上形成结渣。尤其是对于1000MW机组的大功率锅炉，在锅炉内部更容易结成大面积的焦渣。因此，必须保证燃烧中心适中，这样才能防止火焰偏斜和贴边等问题。
4.3保证合适的煤粉细度和均匀度
锅炉机组燃烧的煤粉如果过粗会延长燃烧时间，这会导致锅炉燃烧室的出口处的烟温过高，同时由于煤粉燃烧的不够彻底，导致烟气中存在未完全燃烧的煤颗粒，这样也容易造成结渣。但是煤粉也不宜过细，过细的煤粉易于燃烧初期粘结在锅炉内壁，影响锅炉底面的传热效果。
4.4加强监视，及时清焦吹灰，保持受热面清洁
在锅炉出现积灰和结渣的初期，对其清除起来比较容易，因此在一旦观察到结焦问题时，需要及时对其清理，这样可以避免大的工作量。
结束语
锅炉结焦是一个相当复杂的物理化学过程，结焦量的大小与煤质、锅炉结构及锅炉燃烧等因素有密切关系。本文通过具体分析锅炉结焦原因并采取有效对策，来抑制锅炉结焦问题，进而有效改善锅炉运行工况，提高锅炉效率。
参考文献：
[1]韩红伟.大型锅炉结焦特性分析及防止炉内结焦的措施[J].山西电力，2008（01）：36-38.
论文作者:马亮
论文发表刊物:《电力设备》2018年第24期
论文发表时间:2019/1/8
标签：锅炉论文; 结焦论文; 炉膛论文; 灰分论文; 温度论文; 机组论文; 煤炭论文; 《电力设备》2018年第24期论文;