某熱電鍋爐結焦原因分析和對策

周同彥

摘要：隨著電力科技的不斷發展，在火電機組中大容量的鍋爐越來越受到親睞，目前運行的超臨界機組也逐漸增多，相應而來的鍋爐結焦也成為安全運行的重要問題，本文針對熱電鍋爐投產后出現了嚴重結焦現象， 從設備設計、調試、煤質變化和運行調整等方面進行了原因分析， 并提出了通過保持煤質穩定、設備運行，合理燃燒，運行方式調整等措施解決鍋爐結焦的技術措施。通過運行調整，明顯改善鍋爐結焦問題， 證明了處理措施能夠取得良好效果， 保證了鍋爐安全、經濟、穩定運行。

關鍵詞：鍋爐;結焦;燃燒器;對策

鍋爐作為火力發電機組的重要組成部分，鍋爐安全至關重要，鍋爐運行中結焦是比較普遍存在的現象，輕微結焦會降低鍋爐出力，影響鍋爐效率。嚴重結渣會導致鍋爐被迫停爐，極大地影響鍋爐的安全性和經濟性。鍋爐結渣的原因是多方面的，在這里拋開鍋爐的設計及燃燒器的設計布置等因素，僅從煤質情況、設備運行，合理燃燒，運行方式調整等方面加以分析，從而達到減緩或防止鍋爐結焦目的。

1 鍋爐結焦原因分析

1.1爐膛結構因素

爐膛容積熱負荷、爐膛斷面熱負荷、燃燒器區域熱負荷、爐膛幾何尺寸對鍋爐結焦有直接關系。爐膛容積熱負荷設計值的選取不但影響煤的燃盡，而且會影響爐膛出口溫度和爐膛溫度，特別對于灰熔點低的煤種，必然將選取較大的爐膛容積和截面積，否則爐膛上部及爐膛受熱面將結焦。

1.2煤質嚴重偏離設計值

鍋爐結焦不完全都是運行調整因素或設計不合理造成的。鍋爐能夠在原有設計的煤種條件下運行，是保證鍋爐不結焦和安全經濟運行的前提。但是，在現階段煤源緊缺，鍋爐燃煤不能長期保持穩定，煤質多變，偏離設計煤種在客觀上加劇了電廠鍋爐的結焦現狀。當燃煤的發熱量遠遠高于最初設計值時，爐膛溫度及出口煙溫驟升，即使燃用煤的ST值大于設計煤種的ST值，可能造成灰的熔融軟化，而導致鍋爐結焦，甚至被迫停爐。

1.3配風不合理

鍋爐配風不合理則會導致爐膛過量空氣系數過大。當一次風門和二次風門調節合理時，會導致鍋爐出現爐膛過量空氣系數過大則會使鍋爐煙氣量增加， 火焰中心上移，排煙溫度上升、鍋爐效率下降，嚴重時可導致爐膛出口屏過處結焦。鍋爐配風不合理造成爐膛過量空氣系數過小，爐膛過量空氣系數過小會造成爐膛內煤粉與空氣混合不均勻、煤粉在爐內燃燒不良。這時爐膛溫度即使不高，也可能產生結焦。鍋爐配風不合理造成鍋爐煙氣溫度不均勻，當二次風配風不均勻時， 會造成鍋爐煙氣流量不均，在煙氣溫度高的地方，管壁溫度高，未燃盡的煤粉顆粒易粘結在上面繼續燃燒，將形成灰的粘附。在空氣少的地方，容易產生燃燒不完全，產生大量的CO，使灰熔點降低，導致結焦。在煤粉細度和一次風率方面，磨煤機磨出的煤粉過粗或一次風率過大會延遲燃燒過程，使爐膛出口煙溫升高，或煤粉顆粒穿投力增強，此時容易出現燃盡期發生在爐膛出口或水冷壁附近，同時煙氣中會出現未完全燃燒的煤粒，會粘附在爐墻上繼續燃燒，造成爐墻附近溫度升高，加速結焦的形成。

2 防止鍋爐結焦措施

剖析鍋爐結焦的內外因素，我們應加強調整，從根本上解決鍋爐結焦的問題。

2.1保持燃料煤質穩定

燃料上煤盡量保證穩定的煤質，當煤質發生變化，應加強配煤，使煤質達到鍋爐設計允許變化范圍內。司爐應根據煤質的化驗分析報告調整燃燒。某廠由于煤質化驗報告及時，司爐未仔細分析查看化驗報告，也未到檢查口觀察結焦情況，而及時更換煤種，導致該廠爐水冷壁大面積結焦，被迫停爐清焦的非計劃停爐事故。

2.2保持燃燒設備處于良好狀態

利用機組檢修的機會，調整更換磨損嚴重或脫落的一次風噴口，對燒損變形、發生偏斜的燃燒器噴口及時進行修整和校正，以防止燃燒器一次風噴口處煤粉分布不均和煤粉火焰發生偏斜而引起爐膛局部結焦。

2.3 組織合理的燃煤狀況

由于機組設備的不斷改造或長時間的運行，設備特性有所改變，針對現有的燃用煤種，尤其是在實際煤質與設計煤質偏差很大，燃煤質量急劇下降的特殊時期，進行優化燃燒試驗，為合理、準確進行運行分析提供有利依據。并通過燃料管理部門加強混配煤技術，盡量減少燃煤中低熔點礦物質，隨時了解和掌握灰熔點，采取措施控制燃煤中堿性、酸性氧化物的含量，從根本上提高灰份熔點，避免鍋爐結焦的發生。

2.4 采用合理的運行方式

（1） 設置在線監控系統。對爐膛出口煙溫及高溫受熱面管壁溫度進行在線監視，在保證主參數合格的前提下，建立在線的優化運行指導系統;保證主參數合格和爐膛出口煙溫低于燃煤灰熔點，從而防止爐膛出口結焦;通過對爐膛出口煙溫、過熱汽溫、鍋爐負荷、燃燒氧量、排煙溫度等各種運行參數的在線監測，也可以評價鍋爐爐膛出口是否會產生結焦，從而防止在燃用不同煤種時鍋爐結焦，并能獲得最大的鍋爐效率。

（2） 控制合理的爐內過剩空氣系數。隨著爐內過剩空氣系數的增加，爐膛壁面處的煙溫降低，同時爐膛上的沉積物減少，減輕了爐膛結渣。爐內過剩空氣系數過低容易造成氧量不足使爐內出現還原性氣氛，從而大幅降低使灰熔點，大大增加了結焦的可能。因此，保持合理的爐內過剩空氣系數是防止結渣的重要途徑。

（3）適當提高一次風速。適當提高一次風速，一方面可推遲煤粉著火，使著火點離燃燒器噴口更遠，火焰高溫區相應推移到爐膛中心，避免燃燒器噴口附近結渣;另一方面，可以增加氣流的剛性，減少由射流兩側靜壓作用而產生的氣流偏斜，避免一次風直接沖刷爐膛壁面而產生結焦。

（4）確定合理的煤粉細度。煤粉過細時著火提前，易使燃燒器區域熱負荷偏高，造成燃燒器附近結渣并燒壞噴口。煤粉過粗時著火推遲，火焰中心上移，使爐膛溫度升高，灰粒容易脫離主流直接沖刷爐墻而導致爐膛結焦。故應保持煤粉細度在合理范圍內。

3結語

綜上所述，鍋爐的結焦機理是十分復雜的物理化學過程，與煤質、鍋爐結構及鍋爐燃燒調整等因素有密切關系，通過具體分析鍋爐結焦原因并采取有效對策，可以抑制鍋爐結焦，改善鍋爐運行工況，提高鍋爐效率。總而言之，在設備運行過程中，通過保持煤質穩定、合理燃燒，監視鍋爐的負荷，燃燒情況，氧量等相關數據，發現有不良情況，及時調整，有結焦及時清除，是防止結焦的有效措施。

參考文獻：

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（作者單位：中國石油化工集團有限公司天津分公司熱電部）