華能福州電廠鍋爐結焦原因分析及預防措施

（華能福州電廠，福建福州市，350200）

1 引言

華能福州電廠幾臺鍋爐設計煤種低位熱值均為22 410kJ/kg晉煤。隨著煤碳市場的供需變化，煤炭價格居高不下，為確保電廠利潤最大化；燒用非設計的經濟煤種是電廠生存的必要條件。但隨著華能福州電廠燃燒煤種多樣性、復雜化，也帶來了鍋爐嚴重結焦，甚至多次出現需要停爐除焦的情況。因此，防止鍋爐結焦是確保鍋爐安全運行的重要任務。

2 鍋爐結焦的原因分析

2.1 爐膛內部溫度的影響

爐膛內燃料燃燒時的燃燒溫度越高，飛灰就越容易燃燒達到完全處于軟化的燃燒狀態或完全處于熔融的燃燒狀態，就越容易導致出現結焦。

2.2 氧量控制的影響

由于氧量控制操作不當，造成送風、引風量太大。較大的氧量會強化燃燒，爐溫超過煤灰粘結的溫度時，可能會形成鍋爐高溫結焦。

2.3 煤質的影響

鍋爐結焦的主要內因受燃煤灰質的組成成分和熔化溫度的影響。煤在鍋爐燃燒時，其灰分的熔融變形特性溫度用變形溫度、軟化溫度和熔化溫度數值來表示，軟化溫度的高低是作為判斷電廠鍋爐是否容易結焦的主要依據和指標。

2.4 鍋爐爐膛容積熱負荷溫度的影響

鍋爐爐膛容積熱負荷、燃燒器出口區域熱負荷、爐膛幾何尺寸對于鍋爐的結焦程度都有直接的影響。鍋爐爐膛容積熱負荷溫度設計值的正確選取直接影響鍋爐燃燒器出口的溫度和爐膛內溫度，特別是對于熔點較低的燃料和煤種，選取較大的爐膛容積和截面積是優先選擇的方案。否則，爐膛上部及爐膛的受熱面就容易結焦。

2.5 爐膛內空氣動力場影響

爐膛內空氣動力場組織是否得當，對于控制結焦具有重要作用。

2.6 燃煤成份中鉀、鈉等堿金屬含量的影響

在燃煤中鉀、鈉鹽是易熱揮發物質，高溫下（大約800～1 000℃）鈉鹽揮發后，容易凝結在受熱面形成具有粘結性的沉積。鍋爐負荷越大、爐膛出口溫度越高、堿金屬氧化物的含量也就越大，積灰就越嚴重。

2.7 煤粉顆粒的影響

在離心力的強大作用下，煤粉中的粗顆粒在爐內切圓燃燒時從煤粉氣流中分離出來，與爐內水冷壁發生劇烈沖撞，由于煤粉顆粒相對較粗，燃燒的持續時間增長，沒有完全燃燒的粗顆粒煤粉在爐內水冷壁衛燃燒帶上繼續燃燒，造成爐內結焦。

3 鍋爐結焦的危害

3.1 結焦影響鍋爐安全和正常運行

結焦會使鍋爐出力降低；嚴重時可能會造成被迫停爐；結焦還會縮短鍋爐的正常使用壽命；由于鍋爐的結焦基本都是不均勻的，因此鍋爐水冷壁的結渣可能會對自然循環鍋爐水循環安全性以及強制循環鍋爐水冷壁的熱偏差均勻性帶來不利的影響。

3.2 結焦影響機組鍋爐的經濟運行

鍋爐的結焦通常會引起鍋爐過熱蒸汽溫度的升高，造成鍋爐過熱器、再熱器減溫水量的增大。會使鍋爐受熱面的換熱能力大大減弱（鍋爐傳熱系數的降低）；鍋爐排煙溫度上升，排煙熱損失增大，鍋爐的效率降低；引風機電流增大，風機耗電率增加。

3.3 結焦容易形成大塊灰渣

由于大塊灰渣掉落后容易使撈渣機、鋼帶排渣機、碎渣機發生運輸困難，有時會造成過載而跳閘，嚴重時還會使得渣溝、渣管發生堵塞，損壞排渣設備，被迫降低機組負荷，甚至停爐。

3.4 結焦可能導致水冷壁冷灰斗被砸壞

大塊渣由于重力作用從上部落下，可能導致水冷壁冷灰斗被砸壞。大塊渣在機組低負荷掉落時會造成燃燒不穩，甚至鍋爐滅火。

3.5 結焦會引起鍋爐滅火

由于鍋爐的大焦塊掉在了撈渣機后，瞬間使撈渣機產生大量的水蒸汽，破壞了撈渣機的水封，使爐底漏入大量的冷風，造成爐內燃燒嚴重惡化，使得爐膛負壓產生大幅度劇烈波動而引起鍋爐滅火。

3.6 結焦造成停爐

結焦嚴重時，只有被迫停爐進行人工清焦，甚至要運用爆破等手段進行炸焦。

3.7 結焦導致鍋爐爆管

結焦容易導致鍋爐受熱面受熱不均，產生熱偏差而容易發生鍋爐過熱爆管。同時煤中鉀、鈉這些堿金屬與二氧化硫、三氧化硫化學作用，生成堿金屬的硫酸鹽等堿金屬復合物，融化或半融化的這些堿金屬硫酸鹽等復合物會與鍋爐受熱面發生強烈的氧化反應，使鍋爐受熱面壁厚逐漸減薄，導致鍋爐爆管。

4 防范措施

4.1 加強配煤工作

精細化配煤，運行人員熟知加倉情況，化驗新煤種成分，試燒新煤種，合理摻燒堿金屬氧化物含量高煤種。

4.2 磨煤機定期切換

如果機組連續滿負荷運行，定期進行磨煤機切換，對爐膛進行較大擾動，改變火焰中心。

4.3 負荷擾動

利用系統負荷低谷時間，對各臺機組輪流進行升降負荷的擾動。將機組負荷降至80%額定出力以下再升上去。并做好詳細的擾動情況記錄（包括時間、負荷量），以便給下一班做參考。負荷擾動期間，應注意監視爐膛負壓，檢查爐底的排渣情況。

4.4 適當提高吹灰頻度

鍋爐吹灰時，運行人員加強對爐底渣的監視，觀查爐底渣情況，發現爐底有黑色"乳焦"出現，加強鍋爐看火孔處的觀察，同時進行燃燒調整，適當提高氧量加強吹灰，并做好機組負荷擾動工作，同時匯報相關人員做好加倉調整工作。

4.5 保持鍋爐出口氧量不低于優化氧量控制值運行

通過提高爐膛-風箱差壓、層二次風母管風壓、調整層二次風檔板開度以及適當開大燃盡風檔板開度等，使得運行氧量不低于對應負荷下的優化氧量，避免缺氧燃燒，否則，應降低機組負荷，防止爐膛缺氧燃燒。

4.6 一氧化碳（CO）的控制

嚴密監視控制一氧化碳（CO）的值。正常運行中，爐內CO目標值一般按均值在200mg/Nm3以內控制。

4.7 調整煤粉細度R90

煤粉細度R90 的主要調節方法是調整磨煤機的一次風量、一次風壓和調節分離器轉速。一次風量越小，分離器轉速越大，煤粉細度就大，煤粉就越細。

4.8 加強對爐底灰渣系統的運行監視

運行中發現撈渣機（鋼帶機）的渣量偏少或沒有渣時，加強吹灰和看火孔檢查，立即匯報，組織人員查找原因并采取措施。對于撈渣機（鋼帶機）不正常停運1 小時以上再次重新起動運行時，要加強對看火孔的檢查確認，觀察冷灰斗渣口的情況以防止渣口搭橋堵塞。

4.9 定期觀察檢查爐膛看火孔

一旦發現撈渣機（鋼帶機）的渣量變少、大塊渣增多、掉下的渣塊成圓形、爐底的渣塊很黑、空預器入口煙溫或減溫水量變化較大時，認真全面地分析，通過鍋爐本體的各層看火孔，對前屏處結渣、冷灰斗渣口的焦量情況進行觀察檢查，及時采取各種燃燒調整措施進行處理。

4.10 采用鍋爐除焦劑

采用加入鍋爐除焦劑，一方面阻止結焦的形成，另一方面，能附吸在爐壁上并滲入焦層，使結焦逐漸疏松脫落，保證了鍋爐的安全經濟運行。

4.11 定期進行爐膛結焦情況檢查

停爐時，組織人員進行爐膛結焦情況進行專項檢查，做到“逢停必檢”，針對受熱面、燃燒器結焦情況，制定針對性的措施。

5 結束語

鍋爐結焦的原因很多，帶來的危害也很嚴重。我們要加強鍋爐結焦原因的分析，并采取針對性的措施。華能福州電廠通過不斷總結完善預防措施，極大減少了鍋爐結焦事件，消除了鍋爐結焦造成的機組“非停”、“降出力”事件，取得了喜人的成績，保證了機組安全高效運行。