电厂锅炉结焦原因及防治措施

摘要：电厂锅炉主要以煤为燃料，其燃烧产物中含有大量的灰粒、硫和氮的氧化物等物质，这些物质在锅炉运行过程中，有时会以各种形式沉积在受热面的表面，造成受热面的结焦。本文探讨了电厂锅炉结焦原因及防治措施。

关键词：电厂；锅炉结焦；原因；措施

中图分类号：TM6文献标识码： A 文章编号：

我国电厂燃煤锅炉存在不同程度的结焦现象，部分电厂因结焦严重而迫使锅炉出力降低10% ～20% ，热效率降低1%～2.5%，甚至因掉大焦块引起负压保护动作造成锅炉灭火，给电网的安全运行埋下了隐患，更严重的炉膛严重结渣引起爆炸，导致设备损坏和人身伤亡事故。故如何有效地防止结焦，提高锅炉运行的经济性和安全性，已成为技术人员普遍关心的问题。

一、锅炉结焦的危害性

1、锅炉结焦也会影响锅炉的正常运行。结焦后锅炉的过热器、再热器处的烟气温度会升高，管内介质流量不变的情况下，就会导致管壁的温度超过设计温度，严重时甚至造成爆管事故，导致锅炉停炉。炉膛产生局部结焦后，使结焦部位水冷壁吸热量减少，对锅炉的水循环安全性和热偏差产生影响，严重时会造成水循环停滞导致水冷壁爆管。炉膛大面掉焦时，可能会砸坏水冷壁以及除渣设备，大焦块掉落到捞渣机以后，会瞬间产生大量的蒸汽，破坏捞渣机的水封，同时使炉底漏入大量冷风，造成燃烧器区域火焰着火状况严重恶化，使炉膛负压产生剧烈波动而引起锅炉灭火。

2、 锅炉结焦就会导致锅炉的出力降低，主要的原因是：水冷壁结焦后，蒸发量就会随之降低，锅炉的出口的烟的温度也会升到很高，这样过热器、再热器的出口温度也就会增高，对应的减温水用量不断增大，使锅炉有效蒸发量降低；同时，出口烟温升高造成锅炉排烟损失增大、结焦造成的引风机电耗增加，也会降低锅炉效率。

二、锅炉结焦的原因

锅炉结焦是一个十分复杂的过程，煤灰是产生结焦的根源，炉墙的温度是使得结渣的外部因素，炉内的空气动力场组织对于结渣有着极其重要的作用。

1、 煤质因素

燃用的煤的煤质对于电厂锅炉结焦有着很大的影响，结焦的内因受到灰质的成分和熔化温度的影响。一般来说，煤灰对受热面的沾污结焦的倾向，可以用灰熔点温度及其灰的主要成分来判断煤灰的结渣程度。但是仅仅用熔点来判断煤灰的结渣是很不准确的，可能会有不同程度的偏差，因此，也应该选用其他的指标来进行评价。依据灰的结焦指标可以得到所用煤灰使用的哪种类型，并且是通过煤灰组成计算公式来计算，依据煤灰常规结渣判别准则，可以基本上知道燃煤的结渣性能。

2、炉膛内温度

燃烧器区域的温度越高，灰就越容易达到软化或熔融状态，产生结焦的可能性就越大。有些灰熔点中等的煤，在一般炉膛温度下并不结焦，但在燃烧器区域壁面热负荷过分集中、火焰温度特别高的情况下，也可能结焦。因为炉膛内温度越高，煤中易挥发的物质气化也就越强烈，也就为结焦创造了条件。炉膛出口温度高，容易形成炉膛上部特别是屏式受热面或高温对流受热面结焦。所以应选用较低的炉膛出口温度，以适应低灰熔点的燃煤特点。但由于锅炉实际运行中的情况复杂，当出现火焰偏斜、贴壁时，此处的水冷壁附近烟气温度升高，仍会造成水冷壁局部结渣。其结果不同于预期状况。再如，由于炉膛出口烟气温度的不均（尤其对于切向燃烧方式的锅炉，且未采取消除或降低烟温偏差措施时），虽然其平均烟气温度已低于灰渣的软化温度，但局部的烟温偏高仍然造成了过热器的局部结渣

3、灰熔点因素影响

灰熔点是结焦的关键，煤在进行燃烧时，加入燃煤中含有的氧化钠、氧化亚铁、氧化钾较多时，灰熔点就会很低，从而容易结焦；加入燃煤中的氧化硅、氧化铝含量较大时，就不容易结焦。灰熔点与烟气中灰的化学成分、灰的浓度和炉内的环境有很大的关系：燃煤中含灰量不相同，那么灰熔点也会随之发生变化，因为灰中各种成分在加热的过程中，相互之间接触的比较多，产生分解、化合的机会也比较多，灰熔点就会容易降低。

4、机组运行状态因素

锅炉运行的含氧量是炉内的氧气，它对于锅炉结焦有很大的影响，如果锅炉运行的氧量比较低，那么炉内的还原性气氛就比较强，灰熔点就会下降，很容易产生结焦。因为在铁量增加的同时灰熔点会随之降低，而炉内气体的某些性质也会影响灰熔点。例如铁在炉内的氧化性气体作用下能够以Fe2O3 的形式存在，再增加铁量的时候铁的熔点就会缓慢地降低。如果炉内的还原性气体的影响下，Fe2O3会被还原成FeO，同时灰熔点也会很快地降低。FeO 与炉内灰渣中的SiO2 很容易反应生成化合物2FeO・SiO2，这种化合物的熔点为1 065℃。因此，我们了解到如果对炉内输送气体的氧气量受空气预热器或者说吸风机影响而含量降低则必然会在炉膛出口的位置有大量的还原性气体的存在，进而增加煤灰的结焦。

依据以往经验，为了保证煤灰在炉膛口不结焦，炉膛口的温度要比煤灰的熔点温度低出至少100°。如若炉膛口温度没有达到这个条件则管子表面会有很多的结焦。固定了炉型后，要是改变喷燃器或者一二次风喷口的角度则还要控制人员进行粗略的调动，粗调很难把握尺度，使得锅炉内的燃烧状况达不到最优，同时上层的燃烧器里的煤粉颗粒燃烧不完全不能充分利用。遇到质量较次的煤时，燃烧性能会进一步的降低，更会导致炉膛口的高温，引起结焦。

假如锅炉结焦频繁发生，水封槽被煤灰填积而没有充足的水，则水封槽的应用效果会大打折扣，还会有炉膛下部出现漏风状况，下排燃烧器就会有较低的稳定性。在炉膛火焰中心温度持续升高的时候，上排的燃烧器会提前着火，促进该区域温度的再升高，导致上排燃烧器及中排燃烧器结焦的发生。

三、结焦的防治措施

1、做好燃煤管理

（1） 燃煤采购

燃煤采购是保证燃煤质量、预防锅炉结焦的第一关。因此，电厂应严格根据锅炉设计煤种的主要特性(灰分、灰熔点、水分、挥发分)来组织燃料采购。在无法满足要求时, 应尽可能选用成分比较稳定、含灰量、含石量少的煤。

（2）入场煤管理

在当前煤炭卖方市场条件下，以及电厂从综合经济效益方面考虑，按照锅炉设计煤种采购燃煤存在很多困难，所采购的煤种、煤质各有不同，甚至差异很大，因此必须切实做好入场煤的管理，根据来煤矿点、煤种不同，对采购的优质煤、劣质煤、标准燃煤分类堆放，并做好入场煤的化验工作。严格入场煤的检质，坚决杜绝严重不符合电厂锅炉燃烧要求的燃煤进场，否则将造成锅炉严重结焦、燃烧恶化等影响锅炉安全稳定运行的后果。

（3）合理掺烧

根据入场煤化验数据，掌握各种煤的主要特性，包括挥发份、灰分、水分等，了解各煤种特性，按照锅炉燃烧要求将不同煤种进行科学搭配、合理掺烧。同时，每天及时准确地做好入炉煤的化验分析，为运行人员提供参考，以便针对性地调整入炉煤配比和上煤方式，建立起适合掺烧煤种的运行工况, 以达到充分燃烧并防止结焦的目的。

2、合理调整燃烧

（1）组织炉内空气动力场试验

确保冷态动力场良好，是保证燃烧稳定、预防结焦的基础。利用锅炉检修后、启动前的机会，组织进行炉内空气动力场试验，通过反复的检查、调整，实现炉内各角风量基本平衡、充满程度良好、不出现切圆偏斜现象；各喷燃器出口风速(风压)适当，其出口气流有足够刚度、没有刷墙现象。通过试验，要找出燃烧器合理的配风方式和最佳的调节挡板位置，使炉内建立起良好的空气动力工况，确保锅炉的安全、稳定、经济运行。

（2）做好热态运行的燃烧调整

锅炉运行过程中，要加强对炉内燃烧工况的观察和调整,保持合理的送、引风配合，维持适当的炉膛负压，火焰中心高度适中；要保持合理的一、二次风速配比，避免火焰偏斜直接冲刷炉壁，保证着火迅速、燃烧良好；要保持合理的风粉配比，保证炉内适当的过剩空气量，使氧量供应充足、燃烧完全，避免在炉壁附近产生还原性气氛。

3、确定煤粉细度

根据煤种情况, 可以通过对分离器及系统通风量的调整, 保持合适的煤粉细度和均匀度，使煤粉适时着火、燃烧，避免造成结焦。实际生产中,煤粉细度的选择, 应兼顾稳燃、炉膛及炉膛出口受热面是否结焦、机械不完全燃烧损失、制粉电耗等多种因素综合考虑确定。

4、降低炉膛热负荷

积极提高锅炉运行热效率，在效率提高的情况下，同样的负荷燃用的燃料量减少，炉膛热负荷降低，在炉膛容积一定的条件下，燃料在炉内的停留时间就会延长一些，燃烧比较完全，有利于减少结焦现象；要维持给水在较高温度下运行，以减少送入炉内的燃料量。此外,还要避免长期或较大的超负荷运行。

5、及时清焦吹灰

严格按照要求进行锅炉吹灰，保证受热面清洁，如有积灰和结焦现象，时间短时清除起来比较容易，所以应该及时清除，以防结焦加剧。要定期分析锅炉运行工况，对易结焦的燃煤要重点分析减温水量的变化和炉膛出口温度的变化规律，以及过热器、再热器管壁温度变化的情况。发现锅炉结焦严重时应申请适当降低负荷运行，并加强吹灰。

锅炉结焦对发电厂锅炉的安全经济运行有非常重要意义。高效、低耗、安全是锅炉运行中追求的目标。因此，维持锅炉受热面清洁、防止锅炉结焦是锅炉运行调整的一项重要任务，应该受到广大工作人员和技术人员的重视。

参考文献：

[1]顾杰.炉内结焦治理[J].四川电力技术，2005.

[2].李奇.燃烧器机构及运行参数对水冷壁结渣的影响[J].山东电力技术，2004.

[3]王青峰.300MW燃煤锅炉一次风优化研究[D].华南理工大学（广州）2010.