淺談如何防止鍋爐受熱面結焦

電站鍋爐主要以煤作為燃料，其燃燒產物中含有大量的灰粒、硫和氮的氧化物等物質，這些物質在鍋爐運行的過程中有時會以各種形式沉積在受熱面的表面，造成受熱面的結渣和積灰。鍋爐結渣、積灰不但增加了鍋爐受熱面的傳熱阻力，使受熱面傳熱惡化、煤耗增加、降低鍋爐的熱經濟性，還可能造成煙氣通道的堵塞，影響了鍋爐的安全運行，嚴重時會發生設備損壞、人身傷害事故。

一、結焦的現象

1.水冷壁結焦，分離器入口溫度在相同負荷下偏低，但是過、再熱器減溫水量偏大，就地看火孔能看到水冷壁上有明顯的焦塊，水冷壁局部結焦時，將導致分離器入口溫度有較大偏差（如鍋爐燃燒存在偏斜時，當水冷壁出現結焦時，各分離器入口溫度會逐漸趨于一致，等水冷壁所結焦發生脫落后，分離器入口溫度又重新出現偏差），過熱器或再熱器左右側減溫水量差別較大，水冷壁發生掉焦后，結焦部位水冷壁出口溫度有明顯的上升。

2.屏式過熱器結焦，屏過進、出口蒸汽溫升減少，屏式過熱器后各受熱面煙氣出現較為明顯的溫度偏差，過熱器左右側二級減溫水量有明顯偏差，屏式過熱器發生掉焦后，屏過出口溫度上升明顯。

3.發生結焦時，鍋爐排煙溫度明顯上升，熱損失增加，供電煤耗增加，經濟性下降，同時，風機電耗增加，廠用電率增加。

二、結焦的原理

在煤粉爐和燃油爐中，燃燒火焰中心溫度在1500～1700℃之間。燃料中的灰在這樣高的溫度下大多熔化為液態或呈軟化狀態，由于水冷壁的吸熱，從燃燒火焰中心向外，越接近水冷壁溫度越低。在正常情況下，隨著溫度的降低，灰份將從液態變為軟化狀態進而變成固態。如果灰還保持著軟化狀態，碰到受熱面時，由于受到冷卻而粘結在受熱面上，形成結焦。

三、結焦的原因

當溫度高于灰熔點的煙氣沖刷受熱面時，煙氣中呈熔融狀態的灰渣粘附到受熱面上形成結焦，鍋爐結焦主要有以下幾種原因。

1.煤質原因。煤的發熱量過低，對鍋爐的安全運行危害極大。但是對于按設計煤種設計的鍋爐來說，不是煤的發熱量越高越好。這是因為當燃煤的發熱量高于設計值太多時，爐膛溫度及出口煙溫驟升，即使燃用煤的ST（軟化溫度）值大于設計煤種的ST（軟化溫度）值，仍可能造成灰的熔融軟化，而導致鍋爐結渣，甚至被迫停爐。在這種情況下，鍋爐結渣不是因為灰熔點低，而是因為所燃用的煤的發熱量太高造成的。

2.空氣供應量不足。煤的灰熔融特性常用變形溫度（DT）、軟化溫度（ST）、流動溫度（FT）來表示，并以ST來控制煤質。煤灰是多成分的復雜化合物，同一煤種的灰渣在不同的煙氣或氣體介質中，化學成分會發生變化，灰熔點也隨著成分的改變而改變。同一煤種的灰渣，在弱還原性中，其灰熔點最低，在氧化性中則較高。因此在燃燒過程中，當空氣量不足時，由于煤燃燒不完全，爐膛的還原性氣體一氧化碳（CO）增多，使灰中的化學成分發生還原反應，從而使灰熔點降低。這時爐膛溫度即使不高，也可能產生結渣。

3.磨煤機及給粉機故障。煤粉細度和粒度分布對鍋爐結渣有一定影響，煤粉過細、過粗均可能引起結渣。煤粉細度視煤種與具體的鍋爐的結構而定，應通過試驗來確定。當磨煤機出現故障時，煤粉顆粒變粗，進入鍋爐的煤粉燃燒不完全，且燃燒后的灰粒容易產生離析，撞擊爐膛受熱面而產生結渣。當給粉機運行不正常時，如給粉機堵塞，也會導致燃燒調節系統動作，使得磨煤機超負荷運行或投油助燃使火焰升高，并促進灰熔融軟化造成結焦。

4.一次風門與二次風門調節不當。鍋爐運行的配風方式也是影響結渣或積灰的主要因素。若一次風門與二次風門調節不當，則會使爐膛內煤粉與空氣的混合不好，造成煤在爐內燃燒不良、煙氣溫度不均勻。在煙氣溫度高的地方，管壁溫度高，未燃盡的煤粉顆粒一旦粘結在上面繼續燃燒，將形成灰渣的粘附。在空氣少的地方，容易產生燃燒不完全，產生大量的CO氣體，使灰熔點降低導致結渣。此外由于爐膛內的煙氣處于劇烈的運動中，煙氣成分不斷變化，同一煤種的煤灰在不同部位的灰熔點可能不同，也促進了結渣。

5.鍋爐高負荷連續運行。鍋爐結渣、積灰隨鍋爐負荷及煙氣溫度的增加而增加。當鍋爐高負荷連續運行，特別是超負荷運行，爐膛熱負荷增加，溫度升高，灰粒得不到冷卻，在吹灰器吹不到的地方易形成積灰，如不及時吹灰清渣，當熔融軟化的灰粘結在上面時會形成大面積結渣。

6.鍋爐吹灰系統原因造成鍋爐結焦。吹灰器布置不合理，導致部分受熱面不能進行有效吹灰，引起鍋爐結焦。如某廠#1、2爐垂直水冷壁部分和分隔屏下部未設置吹灰器，導致該區域長期結焦，只能靠降低火焰高度的方法來控制結焦?；蛘咭驗榇祷蚁到y出現故障，不能立即處理好，導致鍋爐在長時間未進行有效吹灰，造成大量結焦。

四、防止鍋爐結焦措施

1.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。

2.進行鍋爐的熱態燃燒調整，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，避免火焰偏斜直接沖刷水冷壁等，保證恰當的爐內煤粉細度。

3.確定煤粉的經濟細度，保證各只燃燒器的熱負荷盡量相同，且煤粉濃度盡量均勻，同時加強運行燃料的管理，盡可能使運行燃料接近設計煤種。

4.加強鍋爐吹灰，確保正常有效吹灰。機組長時間低負荷運行時，在保證主、再熱汽溫達到額定參數時，合理進行吹灰，并做好鍋爐掉焦滅火的事故預想。機組長時間高負荷運行時，應增加吹灰次數，合理分配吹灰區域，保證受熱面清潔。

5.加強鍋爐各相關蒸汽、煙氣參數監視，發現分離器出口溫度、各受熱面煙氣溫度出現異常變化（如原來溫度高的分離器出口溫度出現異常下降），應做好掉焦的事故預想，同時加強結焦部位吹灰，必要時通過有目的升降負荷來進行輔助除焦。

6.合理控制磨煤機出口溫度，對于易結焦煤種，應適當降低磨出口溫度，以防止著火提前導致燃燒器區域結焦。著火推遲、火焰中心上移、排煙溫度上升，造成鍋爐經濟性下降。因此，在磨煤機運行中，應保證磨煤機出口溫度適中。

7.當燃用易結焦煤種時應采取合理的摻配煤措施，避免鍋爐結焦。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。