火電廠鍋爐結焦的成因及防治

（青島松靈電力環保設備有限公司，山東 膠州 266300）

火力發電與社會供電體系密切關聯，電廠的發電量決定了社會的正常用電水平。在科學技術的引導下，電廠工程建設取得了顯著的成效，以火力發電為主的發電工程正有序地進行著。火電廠生產電能是借助燃料燃燒產生熱能，再通過“熱能-機械能-電能”等一系列轉換流程，最終輸送出大量的原始電能給用戶使用。鍋爐是熱力發電系統中最為重要的設備，面對持續性的滿負荷作業狀態，鍋爐常會出現結焦問題而影響了發電廠的作業效率。考慮到火力發電生產活動的安全可靠性，需深入分析鍋爐結焦現象的成因及防治措施，本文就這一問題展開論述。

1 導致鍋爐結焦的相關因素

爐膛在燃料燃燒過程中會因溫度交替變化控制不當，導致未充分燃燒顆粒的粘合能力增強，從而使爐膛內出現結焦現象。具體來說，造成鍋爐爐膛結焦的因素復雜多樣，多數與燃料質量及設備性能相關，詳細情況如下：

（1）煤質因素。火電廠可選擇的燃料種類較多，煤燃料是一種既經濟又高效的常用燃料。從鍋爐實際運行情況判斷，煤燃料品質是影響結焦的主要因素。煤粉在燃燒時，其灰份熔融特性形溫度、軟化溫度、熔化溫度等發生異常變化。飛灰的成分決定著其熔點，當煤粉中堿性氧化物含量大時，灰熔點低，容易結焦；當煤粉中氧化硅、氧化鋁含量大時，灰熔點高，就不容易結焦。

（2）鋼球因素。鋼球是鍋爐設備的一個組成部分，適用于原始煤燃料的粉碎處理，幫助鍋爐爐膛更加充分地燃燒煤燃料。鋼球質量不合格也會造成不同程度的結焦現象，阻礙了煤燃燒效率的提升[1]。比如，由于鋼球質量與實際生產要求不一致，使得大量鐵屑混入煤粉使原煤質量不達標，從而增加了煤粉中的堿性氧化物含量，堿金屬氧化物是組成低熔點共熔體的重要成分。

（3）溫度因素。溫度是影響爐膛燃燒效率的重要因素，若操作人員無法正常的控制爐膛內溫，很容易引起結焦等各種問題。一般情況下，在爐膛內溫過高狀態下，結焦現象發生的概率越高。這是由于燃燒器區域的溫度越高，飛灰就越容易達到軟化狀態或熔融狀態，產生結焦的可能性就越大。另外，煤粉中易揮發的物質氣化也越強烈，也為鍋爐發生結焦現象創造了條件。

（4）監測因素。鍋爐進行熱能生產環節缺乏針對性的監測系統，爐膛燃燒剛開始出現結焦現象未能及時發現并處理，造成結焦問題越來越嚴重，進而影響了鍋爐設備的燃燒性能。如：旋轉鍋爐操作中因爐膛內溫持續增加，常在熱面管壁上先形成淺薄層結焦，持續一段時間未處理才會生成大厚度的焦炭顆粒。作業人員因缺少監控系統為指導，未能及時發現鍋爐結焦問題。

2 鍋爐結焦造成的諸多危害

造成鍋爐結焦的成因是復雜多樣的，由此產生的危害問題也十分嚴重，在很大程度上約束了火電廠生產電能的效率。試驗發現，鍋爐結焦的程度不一，如圖1所示，但均會對設備會造成性能受損、壽命減短、老化加速等諸多不良影響，具體表現如下：

（1）性能受損。爐膛內結焦降低了鍋爐應有的性能指標，直接影響了燃料燃燒的效率。如：結焦會引起過熱汽溫升高，并導致過熱汽溫、再熱汽溫減溫水開大，甚至會招致汽水管爆破；結焦會使鍋爐出力降低，嚴重時不得不中斷鍋爐的作業狀態；結焦易成灰渣大塊，嚴重時使渣溝受堵，不得不降負荷運行。

圖1鍋爐結焦的級別

（2）壽命減短。結焦若熔合成大塊時，重力也隨之增大且從上部落下，導致砸壞冷灰斗水冷壁。低負荷運行條件下，結焦過多易導致燃料燃燒不穩定，嚴重時爐膛內會出現熄火問題。此外，結焦最嚴重的危害在于結焦會縮短鍋爐設備的使用壽命，故障率高而增加了檢修次數，使火電廠運營成本明顯增多。

（3）老化加速。設備老化是火電廠急需解決的問題，大部分鍋爐設備均面臨著老化的危害，而結焦現象則是加速老化的一大因素[2]。鍋爐的大焦塊掉下后，瞬間產生大量的水蒸氣使爐底漏入大量冷風，造成燃燒器區域煤粉火焰著火狀況的嚴重惡化，使爐膛負壓產生劇烈波動而引起鍋爐滅火。

3 防范鍋爐結焦問題的綜合策略

從電力生產系統分析，鍋爐設備是燃料燃燒的主要設備，處理爐膛結焦問題是減小鍋爐故障發生率的必備措施，從而增強鍋爐燃燒的性能；從經濟收益角度考慮，防范鍋爐結焦可提升火電廠生產電能的效率，在提高燃燒效率的同時創造更多的實際經濟收益。因此，新時期火電廠工程建設階段，應注重鍋爐結焦的防范處理，創建穩定可靠的鍋爐操控環境，細分只要有以下幾個方面：

（1）燃料篩選。目前，火電廠多數采用煤炭作為主要的燃燒原料，煤料質量對鍋爐結焦的影響很大。火電廠選用煤燃料時應進行嚴格的篩選，選出更加符合鍋爐燃燒標準的煤塊，使其在爐膛內充分燃燒以減小結焦的可能性。如：配備自動選煤機對原始煤料反復篩選；投入高質量的煤塊完成熱能生產任務。

（2）溫度調控。爐膛內溫必須加以嚴格地控制，值班人員需參照實際情況調整溫度，避免高低溫轉換不均衡造成的結焦問題。一般情況下，可安裝電子測溫儀實施溫控作業，24 h對爐膛內溫全面監控[3]。值班人員掌握結焦特性之后，根據測溫儀上的數據調節溫差，避免煤灰顆粒聚集過多產生的結焦。

（3）及時清焦。當鍋爐處于停止作業狀態下，安排清理人員對爐膛內的淺薄層結焦及時清理，保持爐膛內壁不會形成初始結焦層。此外，可把吹灰器安裝在鍋爐設備的適當位置，如圖2所示，定時吹掃爐膛內壁的炭灰顆粒層。設置自動化控制系統，自動監測并清理爐膛內的結焦層程度，超出爐膛承受范圍后要及時處理。

圖2 聲波吹灰器的應用

（4）分時作業。分時段作業是防范鍋爐因長時間燃燒作業造成的結焦現象，同時也降低了設備正常生產環境下面臨的荷載大小。如：用電高峰期，鍋爐處于24 h持續燃燒產熱，此時要注意結焦問題的監測與處理以避免類似問題的出現；在用電低峰期，應適當地減短鍋爐燃燒的時間，定期對爐膛內壁清掃焦層。

（5）控制中心。對鍋爐燃燒中心的距離進行適當控制，能夠防止灰渣撞擊爐膛內壁造成的結焦現象。這是因為，煤燃燒產生的灰渣撞擊爐壁后易粘附在壁上，若清除不及時便會出現結焦且越積越多，因此，使鍋爐燃燒中心處于有效位置，降低了火焰中心偏斜、貼邊、粘附等問題的發生，改善了鍋爐設備的運轉效率[4]。

（6）人員培訓。制定科學的人員培訓計劃，提高參與鍋爐設備生產控制人員的專業技能，使其深刻認識到鍋爐結焦的危害性，并及時采取處理方案解決問題。企業可引入虛擬現實與仿真技術，建立虛擬化鍋爐操控環境，引導生產人員科學地控制鍋爐燃燒過程中的狀態，提前防范結焦現象的發生。

4 結束語

總之，伴隨著社會用電量的大幅度增加，企業及個人用戶每年用電的需求量也呈持續上升的趨勢，火電廠鍋爐設備的運行荷載也明顯增大。鍋爐是整個火電廠發電系統的核心設備，也決定著煤炭燃燒效率，鍋爐爐膛發生結焦對發電是極為不利的，盡快解決火電廠鍋爐結焦問題是發電廠需要重點研究處理的問題。

[1]張孝禮.大型火電廠鍋爐“四管”爆漏原因分析及防治對策[J].寧夏電力，2009，15（12）：43-44.

[2]王 剛，王洪星，譚衛東.鍋爐結焦的原因分析及防范措施[J].黑龍江科技信息，2010，25（6）：82-84.

[3]朱紹才，宋 暢，王月明.四角切圓鍋爐燃用神華煤防結渣技術[J].熱力發電，2011，20（13）：15-17.

[4]劉先榮.廣州發電廠220t/h鍋爐結渣原因分析及對策[J].湖北電力，2011，22（5）：10-12.