（福建省鸿山热电有限责任公司 福建石狮 362712）
摘要 在电力发展的过程中，随着发电机组的容量不断增加，锅炉容量和参数也不断升高，锅炉受热面单位热强度也逐渐提高，但锅炉在运行过程中出现的受热面结焦和积灰对锅炉整体效率的影响比较突出。结焦不但增加了锅炉受热面的传热阻力，使受热面传热恶化、煤耗增加、降低锅炉的热经济性，还可能造成烟气通道的堵塞，影响了锅炉的安全运行。如何有效控制锅炉结焦、积灰成为提高锅炉效率的重要课题。
关键词 锅炉；结焦 ；燃烧调整
引言 电站锅炉主要以煤作为燃料，其燃烧产物中含有大量的灰粒、硫和氮的氧化物等物质，这些物质在锅炉运行的过程中有时会以各种形式沉积在受热面的表面，造成受热面的结渣和积灰。锅炉结焦不但增加了锅炉受热面的传热阻力，使受热面传热恶化、煤耗增加、降低锅炉的热经济性，还可能造成烟气通道的堵塞，影响了锅炉的安全运行.
1 结焦积灰的基本形式
1.1 锅炉的结焦：在煤粉炉中，燃烧火焰中心温度在1500~1700℃之间。燃料中的灰在这样高的温度下大多熔化为液态或呈软化状态。由于水冷壁的吸热，从燃烧火焰中心向外，越接近水冷壁温度越低。在正常情况下，随着温度的降低，灰份将从液态变为软化状态进而变成固态。如果灰还保持着软化状态就碰到受热面时，由于受到冷却而粘结在受热面上，形成结焦。
1.2 锅炉的积灰：锅炉受热面上的积灰有粘结性和疏松性积灰两种。粘结性积灰是由于烟气中的硫酸蒸汽凝结在受热面管壁上而粘住灰粒，并与灰粒作用而形成水泥状的堵灰。这些碳粒子可以吸附烟气中的二氧化碳、二氧化硫和水蒸汽。亚硫酸是很强的还原剂，会再次氧化成硫酸（H2SO4）；碳粒子吸附的三氧化硫和水蒸汽也会直接化合成硫酸。含有硫酸的碳粒子具有很强的粘性，它沉积在受热面上不仅很牢固，而且硫酸有很强的腐蚀性，它与受热面作用生成硫酸亚铁（FeSO4），更增加的这种灰的牢固性。疏松灰是各种锅炉中最常见的积灰方式，它发生在锅炉的所有受热面上，煤粉炉主要是这一类积灰。当烟气冲刷管束时，管子的背面形成涡流区，大的灰粒因其运动惯性大不容易卷进涡流区；但小的灰粒则容易被卷近旋涡撞在管壁上，并通过静电引力及摩擦阻力等方式粘结在上面形成积灰。
某电厂锅炉采用哈尔滨锅炉有限公司生产的600MW超临界供热锅炉。单台机组额定工业抽汽量为600t/h，最大工业抽汽量为900t/h ，锅炉长期保持80%负荷以上运行，由于负荷波动小，锅炉结焦严重，经常有大焦掉落，对机组安全运行构成严重威胁，现对该电厂锅炉结焦产生原因、危害、采取措施分析如下：
2 锅炉结焦的原因
2.1 煤质因素：软化温度t2的高低是判断煤灰是否容易结焦的主要指标，煤的灰熔点低于1100℃，燃用了这种煤非常容易结成焦块.
2.2 设计、安装原因：炉膛容积大小或锅炉超负荷运行，造成炉膛热负荷过高；辐射受热面布置较少，水冷壁管间距过大，吸热量小；炉膛出口烟气温度选得太高；炉膛出口流通截面狭窄，火焰中心位置太高。这些都会成为锅炉在运行中产生结焦的原因。
2.3 燃烧调整不当：制粉系统运行方式不合理造成局部热负荷过高.运行中氧量设置过低。炉温严重超过煤灰粘结温度时，会形成高温结焦。如果配风不当，煤不完全燃烧，会产生大量一氧化碳及氢等气体，使灰中熔点较高的三氧化二铁还原成熔点很低的氧化铁，降低了灰熔点
2.4 火焰偏斜，煤粉气流贴壁：燃烧器损坏、一次风粉速度过低、燃料风开度过小（刚性不足）等易造成煤粉气流刷墙结焦。
2.5 锅炉长时间过负荷运行。
2.6 水冷壁吹灰长期不能投入。
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3 锅炉受热面结焦的危害
3.1 热效率下降：受热面结焦后，使传热恶化排烟温度升高，锅炉热效率下降；燃烧器出口结焦，造成气流偏斜，燃烧恶化，有可能使机械未完全燃烧热损化学未完全燃烧热损失增大；使锅炉通风阻力增大，厂用电量上升。
3.2 增加锅炉系统热损失：水冷壁结焦后，会使蒸发量下降；炉膛出口烟温升高，排烟热损失增加。蒸汽出口温度升高，管壁温度升高，以及通风阻力的增大，有可能成为限制出力的因素。
3.3 影响锅炉运行的安全性：结焦后过热器处烟温及汽温均升高，严重时会引起管壁超温；形成局部过热，甚至导致锅炉爆管。结焦往往是不均匀的，结果使过热器热偏差增大.
3.4 影响锅炉着火：当炉膛上部大块焦渣掉落时，可能砸坏冷灰斗水冷壁管，造成炉膛灭火或堵塞排渣口，使锅炉被迫停止运行。
4 防止和减少锅炉结焦的方法
4.1要有合适的煤粉细度,煤粉过粗，燃烧时间和燃烧距离增长，煤粉因惯性作用会直接冲刷炉膛受热面。再则，粗煤粉燃烧温度比烟温高许多，熔化比例高，冲墙后容易引起结焦。但是，煤粉太细也会带来问题，一是电耗高，制粉出力受到影响.
4.2适当提高一次风速可以减轻燃烧器附近的结焦,提高一次风速可推迟煤粉的着火，可使着火点离燃烧器更远，火焰高温区也相应推移到炉膛中心，可以避免喷口附加结焦。提高一次风速还可以增加一次风射流的刚性，避免一次风气流直接冲刷壁面而产生结焦。
4.3 适当的一二次风配比,根据煤种的不同，制定合适的一二次风量配比。调节二次风使其提供充足的氧量保证煤粉的充分燃烧。并根据煤种的品质，调整一次风温，改变煤粉气流着火距离，燃用烟煤时，由于挥发分高，适当降低一次风温，使挥发分溢出减慢，增加一次风风量，煤粉气流运动速度增快，延长煤粉着火距离。
4.4 组织合理而良好的炉内空气动力场是防止结焦的前提,当灰渣撞击炉壁时，若仍保持软化或熔化状态，易黏结附于炉壁上形成结焦，尤其是在有卫燃带的炉膛内壁，表面温度很高，又很粗糙，更易结焦，而且易成为大片焦渣的策源地。因此必须保持燃烧中心适中，防止火焰中心偏斜和贴边。
4.5 各燃烧器配风应尽量均匀,煤粉喷口煤粉量分配不均匀的状况必然造成炉膛局部缺氧和负荷分配不均匀，在燃烧空气不足的情况下，炉膛结焦状况恶化。当燃烧器配风不均匀或者锅炉降负荷，燃烧器缺角或缺对角运行时，炉内火焰中心会发生偏斜。
4.6 选择合理的炉膛出口温度,根据经济技术比较，对煤粉炉最经济的炉膛出口温度在1200~1400度之间，但实际上，为了防止对流受热面结焦，炉膛出口温度不能过高。在炉膛出口布置屏式受热面的锅炉，对一般性结焦性煤应小于1200度。
4.7 保证空气和燃料的良好混合,避免在水冷壁附近形成还原性环境，防止局部严重积灰、结焦。调整好一二次风配比，保持合适的过量空气系数，防止因过量空气系数不足导致局部得不到氧量而出现还原性环境。当煤粉炉烟气含氧量低于3时，由于局部缺氧，将会使CO含量急剧增加，从而导致水冷壁局部挂焦。
5 结论
锅炉燃烧调整是一项复杂而枯燥的工作，随着煤种和燃烧工况的频繁变化，燃烧调整的方法和措施也应随之更新。因此及时根据锅炉运行情况，进行合理的燃烧调整是一项持久的工作，需要技术管理人员和广大的运行工作者每时每刻的观察、调整和比较，经过无数次的反复试验从许多方法中归纳出一种较好的技术措施，从而保证机组安全、稳定、经济的运行。
参考文献:
[1] 黄新元．电站锅炉运行与燃烧调整[M]．中国电力出版社，2008
[2] 李传谨，林卫全，谭永庆．锅炉结焦原理[J]．电力科学与工程，2007,11,44-48
论文作者:李树军
论文发表刊物:《电力设备》2019年第9期
论文发表时间:2019/10/18
标签：结焦论文; 锅炉论文; 炉膛论文; 煤粉论文; 温度论文; 水冷论文; 烟气论文; 《电力设备》2019年第9期论文;