煤电厂锅炉结焦问题浅析

王鹏羽

摘要：发电厂作为我国最重要的电能生产企业，每年都要使用大量的煤炭作为燃料，电厂锅炉在日常运行过程中会受到煤炭质量以及煤炭燃烧情况等多方面的影响，如果煤炭无法完全燃烧或者燃烧情况不佳还会产生大量的结焦。针对这一现象，本文就这一问题进行了较详细的探讨，以电厂锅炉结焦的原因作为切入点，对相应的危害进行了分析，并结合实际情况总结了预防电厂锅炉结焦的措施。希望通过本文的研究，能够有效的促进我国电力企业的安全稳定发展。

关键词：电厂锅炉；结焦，原因；对策

引言

电厂锅炉在实际运行期间经常出现结焦问题，由于锅炉实际运行期间需要对大量的煤炭资源进行燃烧，而煤炭资源具有特殊性，其在燃烧后会形成较多的硫、氮以及灰粒，具有极强的结焦性，严重影响锅炉运行的安全，导致电厂运行受阻。因此需要对其成因进行分析，并制定完善的应对措施，促进电厂经济效益的全面提升。

1锅炉结焦的机理

固态排渣煤粉炉中，火焰中心温度可达1400°C，煤粉燃烧温度较高，熔融灰渣颗粒离开火焰表面遇到水冷壁，通过冷却附着在管壁表面上的现象为结焦。燃烧器、过热器都可能发生结焦，烟气温度与灰颗粒温度随烟气流动不断降温，如在达到受热面前冷却固体，烟气仍能带走部分灰渣。灰渣如达到炉膛受热面处于熔化状态，将粘附在接触表面形成结渣。锅炉结焦过程是复杂的过程，火焰贴近炉墙时烟气中的灰呈熔化状态，火焰直接冲刷受热面导致受热面结焦。锅炉结焦的过程涉及到煤粉加热的诸多因素，烟气中的灰分靠近炉壁是其基本条件。

锅炉受热面结焦将减少热交换，水冷壁受热面内工质吸热过程减少，导致排烟损失增大。水冷壁面结焦必须炉内增加燃料量以保持负荷与蒸发量相同，提高了风机负载，风烟系统易被堵塞，限制锅炉的出力。排烟温度导致炉膛出口温度增加，可能造成结焦。如上部炉膛结焦掉落可能会损坏水冷壁管。锅炉在局部结焦不及时清理，结焦发展趋势速度很快，焦块达到一定厚度时，炉膛内温度场发生变化，焦块易破坏锅炉的炉内空气动力场使燃烧恶化。

2电厂锅炉结焦的成因

2.1锅炉设计结构及燃烧器布置方式

(1)某电厂一期锅炉设计炉膛截面为矩形状，炉膛宽度19．18m，深度11．462m，高度51．54m，炉膛容积8190m3。上层燃烧器中心线距炉膛出口距离为23m，距屏式过热器底部16.4m。2013年进行低氮燃烧器改造同步增加两层燃尽风层，上层燃尽风层标高32．9m，距离屏式过热器底部7．9m。同类型南京电厂锅炉上层燃烧器距炉膛出口26m，距屏式过热器底部19.4m;我厂一期锅炉火焰行程与南京电厂相比其少3m，存在烟气在炉膛内停留时间短问题，且低氮燃烧器改造后，炉膛火焰被拉长，炉膛出口烟温进一步升高，抗结焦性能减弱。

(2)我厂一期原设计炉膛出口烟温1142℃，按照行业标准《电站煤粉锅炉掺烧技术导则》规定，为避免锅炉结焦，我厂入炉煤灰熔点(ST)应大于1292℃。低氮燃烧器改造工程设计煤种灰熔点＞1380℃，根据其煤粉分级燃烧工作原理，即原燃烧区缺氧燃烧，沿程富氧燃尽的方式，使主燃烧区温度降低，从而达到降低NOx生产的目的，但低氮改造使炉膛火焰受到拉伸，火焰中心被迫上移。

2.2煤质问题

结焦的内因受灰质的组成成分和熔化温度影响，燃用煤种的煤质对电厂锅炉的结焦有着根本的影响。煤灰对于高温受热面沾污结焦的倾向，可用灰熔点温度及灰的主要成分来判断煤灰的结渣指标。通常可用灰成分中的钙酸比、硅铝比、铁钙比及硅比值来判断其结焦倾向，用Na2O的质量分数可以判断其沾污性。

2.3操作使用因素的影响

电厂锅炉操作使用因素也会对炉内燃烧产生影响，当锅炉燃烧时，如果出现不合理的调整，导致风速或者风压过低都会导致煤粉气流与锅炉之间产生摩擦，久而久之形成锅炉结焦。其次，在锅炉燃烧过程中如果配风用量不适当或者配风用量不足，会使锅炉内的含氧量下降，当锅炉内部出现具有还原性气体时，锅炉内部气温会急速下降，从而产生大量结焦。反之如果锅炉燃烧时，锅炉内部的配风量过多时，锅炉内部气温上升，极易出现高温结焦。

2.4炉内烟气性质对锅炉结焦影响

炉内烟气是还原性还是氧化性气体对结焦存在很大影响。例如:铁的氧化物在还原性气氛中与CO、H2产生反应，使灰熔点进一步降低，加剧结焦。因此，必须对锅炉燃烧期间炉膛氧量、CO值进行实时监督控制，尤其当掺烧低易结焦煤种时，禁止出现缺氧燃烧。设有燃尽风层的锅炉，通过关小燃尽风门，增大主燃烧区氧量，使煤粉快速燃尽，降低炉膛火焰中心，理论上可以达到减缓结焦目的，但燃尽风关小后，会导致燃烧器区域NOx生产量大幅增加，液氨耗量增大，氨逃逸率升高，SCＲ、低低省及空预器存在硫酸氢氨板结风险。

3预防电厂锅炉结焦的措施

3.1保持适当的炉膛热负荷

对锅炉燃烧应该进行整体上的优化，对于锅炉炉膛口的温度应该进行严格的控制，根据实际要求进行实时监测并对锅炉燃烧过程中的各项参数进行正确设定，一旦出现异常，必须及时与专业技术人员沟通，确保参数恢复正常后再继续使用。另外，在锅炉燃烧时，应该对锅炉一次风和二次风风门开放程度进行调整，这样能够通过风门开放程度对锅炉内含氧量进行控制，进而保证锅炉炉膛口的温度要稍低于燃煤灰的熔点，降低锅炉结焦程度。第三还可以提升燃料煤的燃烧效率，达到降低锅炉结焦概率的目的。

3.2燃烧的科学控制

首先，对锅炉内部空气动力厂进行检测，保证冷态动力场处于完善的状态。锅炉检修与启动时，对锅炉内部空气动力场进行检测，确保炉内所有风量位置较为平衡、充满程度合理并且不存在偏角现象。各喷燃设备出口位置风速也应合理，并具有较好的强度。通过实验明确燃烧器合理的配风模式与接线盒的挡板位置，使得锅炉内部形成较为完善的动气动力场，保证锅炉的稳定、安全运行。

其次，对热态运行燃烧进行科学调整。工作人员应对锅炉燃烧状况进行科学观察与优化，使送风与引风合理配比，保证炉膛负压的正常性与火焰中心的高度。同时还需要确保一次与二次风速配比的合理性，防止火焰与炉壁发生接触，保证火势良好的燃烧状态。

3.3保持适当的煤粉细度

煤粉的细度对锅炉结焦程度也有一定的影响，因此应该对煤粉粗细程度进行适当调整，将煤粉粗细程度控制在科学合理的范围内。如果煤粉过粗则会加长火炬，导致燃烧温度高于煤烟温度，增加煤灰融化程度引起锅炉结焦。反之如果煤粉过细则会导致烟温过高而出现结焦。总之，对煤粉粗细程度加以控制，一方面能够提升锅炉燃烧的效率，一方面能够有效降低锅炉结焦的发生。

结语

在电厂锅炉实际运行期间，结焦现象导致其运行效率与安全性受到严重影响。因此电厂工作人员需要通过清焦去灰、控制炉膛热负荷以及优化燃煤管理力度等方法防止锅炉结焦现象的出现，在促进锅炉运行效率提升的基础上，推动电厂经济效益快速发展。

参考文献

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