火力發電廠鍋爐結焦原因分析

閆云峰

摘 要：受當前嚴峻的煤炭市場形勢影響，特別是高熱值煤種價格長期處于高位，已無法作為主力煤種單獨入爐燃用，摻燒低價、低熱值煤種成為當前形勢下火力發電廠降低燃料成本的必要手段。有鑒于此，文章結合相關文獻研究以及工作實踐情況下就火力發電廠鍋爐結焦原因展開分析方案。

關鍵詞：火力發電廠;鍋爐;結焦原因;優化

1 火力發電廠鍋爐結焦原因分析

1.1 燃煤灰分的熔融特性

第一，入爐煤常規指標包含：熱值、全水分、灰分、揮發分、硫分、可磨系數、灰熔點（ST）。但是燃燒產生的灰中化學成分影響灰熔點的氧化物、堿類等一般不做指標分析。其中煤中微量元素硅、鋁、鈣、鎂等純氧化物熔點一般大于2000℃，而鐵的純氧化物及堿類物質熔點一般在1500℃以下，在特定氣氛環境（多指爐膛內燃燒情況）下會進一步降低入爐煤的灰熔點。

第二，低熔點焦產生的原因主要是在不同的煙氣溫度下，灰中的純氧化物之間發生反應形成共熔體后，熔點在1000-1200℃，堿土金屬熔點在800-1000℃，尤其是Fe2O3（氧化鐵）能與高熔點氧化物反應使灰熔點降低至1000-1200℃，依附在爐膛受熱面管屏形成大塊結焦。因此，根據《電站煤粉鍋爐摻燒技術導則》，當采用不同煤種進行混配時，混配后灰熔點將低于任意單一煤種的灰熔點。

1.2 爐內煙氣性質對鍋爐結焦影響

爐內煙氣是還原性還是氧化性氣體對結焦存在很大影響。例如：鐵的氧化物在還原性氣氛中與CO、H2產生反應，使灰熔點進一步降低，加劇結焦。因此，必須對鍋爐燃燒期間爐膛氧量、CO值進行實時監督控制，尤其當摻燒低易結焦煤種時，禁止出現缺氧燃燒。設有燃盡風層的鍋爐，通過關小燃盡風門，增大主燃燒區氧量，使煤粉快速燃盡，降低爐膛火焰中心，理論上可以達到減緩結焦目的，但燃盡風關小后，會導致燃燒器區域NOx生產量大幅增加，液氨耗量增大，氨逃逸率升高，SCR反應器、旁路省煤器、空預器存在硫酸氫氨板結風險。

1.3其他原因

燃料燃燒不充分。在火力發電廠鍋爐的運行過程中，如果燃煤的灰熔點比較低，把煤顆粒投入爐膛熔化后，煤顆粒變成液態或者軟化狀況，煤顆粒之間會發生黏結，煤燃燒的熱量就不能充分發揮出來，從而產生結焦。

第一，火力發電廠鍋爐運行參數的設置不當。使用火力發電廠鍋爐時，如果鍋爐一次風量過小或者將風量減小到低于流化極限，料層流化不理想，床溫會出現局部過高的狀況，從而出現局部結焦，隨著黏結狀況的加劇，結焦范圍會擴大。

第二，返料過程造成堵塞。如果在火力發電廠鍋爐運行過程中，返料風比較小，或者發生返料器造成堵塞以及料層差壓高等狀況，返料就不能按照正常程序返回到鍋爐之內，從而導致床溫過高而產生結焦現象。

第三，火力發電廠鍋爐的結構影響。火力發電廠鍋爐的結構組成中，布風板、風帽等結構組件如果設計或者布置不合理，風帽有損壞等狀況，布風板的布風就會不均勻，從而導致料層流化不均勻產生結焦。

除此之外，如果返料閥的設計不科學，返料風有可能會引起閥體內的燃燒，返料器中將會發生結焦現象。

2 針對火力發電廠鍋爐結焦優化措施

第一，優化干渣系統擠渣門行程邏輯時間，由原30S修改為10S降低擠渣門操作時間，做到及時擠、排渣。

第二，加強爐底撈渣機巡檢工作，通過觀察打清水情況及灰斗開孔處火光情況，做到蓬焦及時發現、及時處理。

第三，會同檢修部鍋爐專業，完成鍋爐打焦安全技術措施討論完善工作，保證作業期間人身安全。

第四，優化鍋爐水平煙道吹灰方式，根據鍋爐蓬焦情況將白班吹灰改為白班、中班分批進行，降低大量掉焦幾率。

第五，根據廠存煤結構，進行配煤摻燒調整，控制入爐煤灰熔點及灰分。

第六，針對鍋爐結焦、打焦頻繁，做好鍋爐爐渣、飛灰監視工作，跟蹤飛灰含碳量變化及電除塵灰樣、脫硫石膏情況，做好評估工作。

第七，當鍋爐結焦嚴重時，應控制入爐煤硫分，雖然硫份對鍋爐結焦無直接影響，但因煤質化驗報告不對鐵、鋁、硅等微量元素進行檢測，硫分過大時，燃燒生成的硫化物導致煙氣還原氣氛增加，間接降低灰熔點加重結焦情況發生，因此建議摻燒高灰份、低灰熔點褐煤時，應控制混配后硫分不超0.8%。

第八，建議優化廠存煤結構、根據鍋爐設計結構特性，把控然單一采購煤種各項指標，滿足混配后各項指標要求，避免發生兩種及以上易結焦煤種同時混燒，加重結焦程度。當機組出現異常情況時，可以靈活進行配煤方式調整，避免遇到問題時捉襟見肘。

第九，對于火力發電廠鍋爐的燃煤進行焦結特性的調整，調整燃煤的顆粒度等，讓入爐的燃煤的品質更加穩定。

第十，每次在火力發電廠鍋爐啟動運行之前，對于鍋爐的風帽、風室等結構部位進行認真仔細的檢查，將其中的雜物、灰塵進行打掃和清除。起動程序之前，首先做冷態流化的相關實驗，檢查分析鍋爐的布風是否均勻，確保火力發電廠鍋爐運行時保持良好的流化狀態。

第十一，火力發電廠鍋爐起動過程中，應當盡可能地加快速度，這樣做的目的是為了將油煤混合燃燒的時間盡量減少。在對火力發電廠鍋爐進行點火時，當鍋爐的溫度升高到投煤標準時，要立即進行投煤，保持鍋爐的燃燒狀態。當鍋爐燃燒穩定后進行斷油。當發生事故時，為了減少油煤混合燃燒的時間應當及時斷油，從而防止結焦現象的發生。

第十二，在火力發電廠鍋爐在起動的過程中，為了防風反竄，相關工作人員應當保證鍋爐的返料裝置充滿灰，此時才能進行投入。在點火的初始階段，不能投返料風，當返料裝置充滿底料細灰時方可開啟返料風。對于返料風的時間把握一般在點火后的三十分鐘，保證床內物料充足。

第十三，在火力發電廠鍋爐的點火過程中，當鍋爐的溫度升高到500℃以上時，為了使鍋爐溫度繼續升高，可以投入少量的燃煤。投煤時不能過快、過猛，應當保持少量間斷的投入。如果在加煤過程中，加入燃煤的量過多，燃煤不能充分燃燒，床料中的含碳量會急劇上升，此時如果再進行加大風量，使得鍋爐中的燃煤劇烈燃燒，鍋爐的溫度將會快速上升，反而有可能超過灰軟化所需要的溫度，從而導致火力發電廠鍋爐超溫結焦。根據經驗，當點火投煤的過程中底料發生局部發亮或者溫度猛然上升的狀況，基本可以判定底料有結焦的可能性，此時應當盡快減少投煤量，然后增加風量，防止底料結焦。

第十四，對于火力發電廠鍋爐的爐膛控制，應當保持在850℃到950℃的范圍內，最高溫度不能超過1000℃。對于爐膛的控制可以采用調整風量和煤量的比例。由于燃煤的顆粒變粗或者質量不過關，爐膛會受到影響而產生波動，此種情況下應當適當提高風量，對煤量進行流化，控制爐膛溫度。這樣能夠有效防止大顆粒的沉積而造成的超溫結焦。當爐膛出現不平衡時，運行工作人員應當按照就高不就低來進行相應的處理。根據國內外的火力發電廠鍋爐使用的先進技術和經驗，一般情況下鍋爐發生結焦現象的溫度遠遠低于煤粉爐溫度。因此應當控制爐膛最高不能超過1000℃。

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