火電廠鍋爐結焦的成因及防治研究

摘要：鍋爐結焦會加速鍋爐的老化，影響鍋爐的效率和壽命，因此，加強對鍋爐結焦的原因分析，做好相關防治工作，具有十分重要的現實意義。文章對鍋爐結焦的成因及防治措施進行了探討，旨在為鍋爐改造提供參考意見。

關鍵詞：火電廠；鍋爐結焦；發電量；防治措施；鍋爐老化；鍋爐改造 文獻標識碼：A

中圖分類號：TK223 文章編號：1009-2374（2015）08- DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.

火力發電是重要的發電方式之一，火電廠的運作情況直接影響著社會用電，而鍋爐結焦問題嚴重影響著火電廠的發電量及其運行的安全與效率，因此，我們應該高度重視火電廠鍋爐結焦問題。

1 原因分析

火電廠主要借助燃燒燃料來獲取熱能，通過熱能轉化為機械能，再通過機械能轉化為電能，最終將電能輸送給廣大電力用戶使用。而鍋爐作為整個熱力發電系統的主要設備，其運行中受熱面結焦是一個主要問題，最終導致發電廠的發電效率降低。因而為了確保其高效的生產，就必須對火電廠鍋爐結焦的成因進行分析，主要有以下三點：

1.1 煤質差

當前，煤是我國火電廠選用最為廣泛的燃料。在鍋爐運行中，煤質是決定鍋爐是否結焦的主要因素，因為其在燃燒過程中，軟化溫度、熔化溫度和灰份熔融特性的變形溫度經常出現異常，而這主要是因為煤質不同，當煤中含有較多堿性氧化物時，其灰熔點較低，容易導致鍋爐結焦，而若煤種的氧化鋁和氧化硅的含量較大，其灰熔點較高，一般不會導致鍋爐結焦。因此，當前很多發電廠在選煤時，往往由于所選煤質較差，容易導致鍋爐結焦。

1.2 爐膛溫度異常

在鍋爐燃燒過程中，由于操作人員難以有效的控制爐膛溫度，從而導致鍋爐結焦。究其根源，首先是因為爐膛溫度越高，飛灰就會處于軟化甚至熔融狀態，固體顆粒容易附著其表面，導致其結焦的概率較大；其次在燃燒過程中，若鍋爐內的氧氣不充足，結焦概率將增大，主要原因之一是含氧量較低時，部分燃燒區域形成還原性氣氛，導致灰熔點降低而結焦，原因之二為氧氣不足，意味著鍋爐送風量不夠，而送風對于爐膛相當于冷源，所以將導致爐膛局部溫度偏高。此外，當煤灰中鐵含量較大時，容易產生灰熔點較低的物質，例如氧化環境下的鐵能生成Fe2O3，此時Fe2O3就會與氧化硅發生化學反應，并生成2FeO-SiO2，但是其熔點較低，導致鍋爐結焦加劇。

1.3 難以及時高效地監測

鍋爐運行中，有效的實時監測能更好地確保其燃燒效率，但就實際來看，往往由于缺乏在線監測系統，而只能通過人為的方式進行監測（生產中往往只能通過肉眼觀察受熱面對結焦情況進行監測），很多鍋爐出現結焦后無法發現，導致鍋爐結焦程度越來越高，最終對鍋爐效率帶來影響。

2 火電廠鍋爐結焦帶來的不利影響

火電廠的鍋爐一旦結焦，就會導致其生產效率的降低，燃煤資源也得不到有效的利用，在日常工作中發現不同的鍋爐在不同時段，其結焦的程度也不相同，如圖1就是最為常見的鍋爐積灰等級示意圖：

鍋爐結焦對于火電廠生產效率的提升帶來的不利影響，具體表現在以下三個方面：一是鍋爐的性能降低，由于結焦后的鍋爐受熱面被焦塊覆蓋，導致結焦受熱面吸熱減少，后方受熱面吸熱增加（例如一般水冷壁結焦會導致過熱汽溫升高），甚至導致受熱面管壁超溫而爆管；二是鍋爐的使用壽命降低，尤其是大塊焦塊附著在受熱面上時，不僅會增加受熱面的負重，而且當焦塊掉落時可能導致冷灰斗水冷壁被砸壞；三是鍋爐滅火，對于濕式排渣鍋爐，當較大的焦塊從受熱面掉落時，由于焦塊溫度較高，導致水封槽內瞬間產生大量水蒸汽，這大量的水蒸汽將向上噴涌，遮擋大部分火焰檢測探頭，導致鍋爐保護動作滅火，同時隨著水封槽內水被蒸發，水封槽液位下降，將會導致爐底漏入大量冷風，最終導致燃燒區內煤粉火焰的著火狀況嚴重惡化，爐膛內負壓劇烈波動，也會導致鍋爐保護動作滅火。

3 關于如何防治鍋爐結焦的探究

通過上述分析，我們對火電廠鍋爐結焦的成因、不利影響和加強其防治的必要性有了一定的認識，在日常生產過程中要有效的防治鍋爐結焦主要應做好以下六方面的工作：

3.1 及時高效地摻配燃料，確保燃煤質量

由于燃煤是火電廠的主要燃料，為了最大化地預防鍋爐結焦，首先應對煤質進行嚴格的控制。當燃用易結焦煤種時應采取合理的摻配煤措施，即加強鍋爐入爐煤摻配工作，對于低灰熔點、易結焦煤種，應盡量和高灰熔點、不易結焦煤種進行合理摻配，以避免鍋爐單燒低灰熔點、易結焦煤種時造成嚴重結焦，并根據鍋爐水冷壁結焦情況適當加入除焦劑進行輔助除焦。

3.2 嚴格控制鍋爐溫度

為了預防鍋爐結焦，必須嚴格地控制爐膛內部的溫度。通過對爐膛內溫度全天候24小時監控，并結合結焦特點對爐膛內的溫差進行調節，預防煤灰顆粒的聚集形成焦狀，同時在燃燒調整時應定期檢測各粉管的出粉量是否平均，粉量過大容易使燃燒器噴口形成還原性氣氛且燃燒區域溫度過高造成燃燒器噴口的結焦；在進行鍋爐的熱態燃燒調整時，組織合理的燃燒工況，使各個燃燒器的配風均勻，確定最佳的過量空氣系數，調整一、二次風率、風速和風煤配比，使煤粉燃燒良好而不在爐壁附近產生還原性氣氛。

3.3 高效及時地清除鍋爐結焦

若鍋爐停止運行，應安排人員及時清理爐膛之內的淺薄層結焦，確保爐膛的內壁沒有初始結焦層，并在鍋爐中安裝吹灰器，及時將爐膛內壁中的炭灰顆粒層清除。同時利用自動化控制系統，對爐膛結焦程度及時的監測和清理，確保其始終處于爐膛的承受范圍之內，具體工作流程如圖2所示：

3.4 合理優化鍋爐的作業時間

采取分時段進行作業的方式是預防鍋爐因長時間的燃燒而出現結焦的有效措施，即對鍋爐的作業時間進行合理的優化。例如在用電高峰期，由于此時鍋爐往往高負荷運行，容易出現結焦的情況，所以必須加強對其的監測和處理，而對于用電低峰期，則應降低其運行時間，采取定期和不定期的方式加強對鍋爐內壁的清掃。

3.5 有效控制鍋爐的火焰中心

對鍋爐的火焰中心進行適當控制，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爐壁上，若清除不及時便會出現結焦且越積越多。而鍋爐的火焰中心位置既取決于燃燒器的噴射角度（此角度由基建時的安裝工藝決定，鍋爐正常運行時無法調整），還取決于各燃燒器的運行情況，因此必須保證燃燒設備處于良好狀態，旋流燃燒器各旋流器、煤粉均流器完好以及各風門擋板開度一致且調整靈活，直流燃燒器各擺角同步且不發生卡澀，各層、角二次風門開度偏差不大，以此降低火焰中心偏斜、貼邊、粘附等問題的發生。

3.6 提高空氣對流的速率

將空氣對流速率提升，能有效減少鍋爐內結渣，從而更好地對煤的燃燒位置和燃燒器之間的角度進行控制，此時所形成的高溫點會集中在鍋爐的中心位置，從而達到降低燃燒器重要結構部位的污染、結渣。提高一次風速還可以增加一次風射流的剛性，減少由于射流兩側靜壓作用而產生的偏轉，避免一次風氣流直接沖刷壁面而產生結渣。

4 結語

綜上所述，對火電廠鍋爐結焦的成因及防治對策進行研究具有十分重要的意義，作為新時期背景下的火電廠，必須認真分析和總結火電廠鍋爐結焦的成因，結合其對鍋爐帶來的不利影響及防治的必要性，采取有效的措施，切實加強鍋爐結焦的防治，才能更好地確保企業生產任務的高效開展。

參考文獻

[1] 張海泉.火電廠鍋爐結焦的成因及防治[J].裝備制造技術，2013，（10）.

[2] 韓亞軍.循環流化床鍋爐結焦的成因及預防措施[J].中小企業管理與科技（上旬刊），2014，（3）.

作者簡介：徐東磊（1987-），男，廣東潮州人，廣東大唐國際潮州發電有限責任公司助理工程師。

（責任編輯：蔣建華）