火力发电厂 锅炉结焦 成因及防范
摘 要：火力发电厂锅炉结焦、积灰降低锅炉的热经济性，还将可能造成烟气通道的堵塞，影响了锅炉的安全运行，严重时会发生设备损坏、人身伤害事故。特别是火电机组长期低负荷运行，炉膛结焦、积灰较严重，吹灰安全性差，势必将投入燃油稳燃，加大机组运行成本。为排解困扰机组安全、经济运行的这一难题，通过具体分析锅炉结焦原因并采取有效对策加以防范，就可以抑制锅炉结焦，改善锅炉运行工况，提高锅炉效率。
关键词：火力发电厂锅炉；燃烧；煤；结焦；防范 一：火力发电厂锅炉结焦的危害
在现阶段，由于煤电供需矛盾的存在，火力发电厂锅炉燃煤不能长期保持稳定，煤质多变；另外我国火力发电厂锅炉燃用煤质较差,约有半数在不同程度上属于易结焦类型。火力发电厂锅炉主要以煤作为燃料，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的过程中有时会以各种形式沉积在受热面的表面，造成受热面的结焦和积灰。
锅炉结焦、积灰不但增加了锅炉受热面的传热阻力，使受热面传热恶化、煤耗增加、降低锅炉的热经济性，还可能造成烟气通道的堵塞，影响了锅炉的安全运行，严重时会发生设备损坏、人身伤害事故，结焦一旦发生,将严重影响锅炉运行的安全性和经济性。
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锅炉结焦、积灰原因分析 1：火力发电厂锅炉的结焦 1.1．锅炉的结焦
火力发电厂锅炉中煤粉在燃烧时，燃烧火焰中心温度在1500~1700℃之间。燃料中的灰在这样高的温度下大多熔化为液态或呈软化状态。由于水冷壁的吸热，从燃烧火焰中心向外，越接近水冷壁温度越低。在正常情况下，随着温度的降低，灰份将从液态变为软化状态进而变成固态，如果灰还保持着软化状态就碰到受热面时，由于受到冷却而粘结在受热面上，形成结焦。
1.2．锅炉的积灰
锅炉受热面上的积灰有粘结性和疏松性积灰两种。粘结性积灰是由于烟气中的硫酸蒸汽凝结在受热面管壁上而粘住灰粒，并与灰粒作用而形成水泥状的堵灰。随着燃料中含硫量的增加，粘结性积灰的可能性也增加。
疏松灰是各种锅炉中最常见的积灰方式，它发生在锅炉的所有受热面上，煤粉炉主要是这一类积灰。当烟气冲刷管束时，管子的背面形成涡流区，大的灰粒因其运动惯性动能大，不容易卷进涡流区；但小的灰粒则容易被卷近旋涡撞在管壁上，并通过静电引力及摩擦阻力等方式粘结在上面形成积灰。
2：火力发电厂锅炉的结焦原因分析 2.1煤质偏差过大
结焦和积灰不仅与煤灰性质有关，而且同锅炉设计参数密切相关，主要是炉膛热负荷（包括炉膛容积热负荷和断面热负荷）、煤粉在炉膛内逗留的时间、燃烧器结构形式以及受热面的布置等。在锅炉在燃用设计煤种时，一般不会发生结焦或严重积灰的情况。但在实际锅炉运行过程中，往往燃用的煤种接近或完全偏离设计煤种，这时就要产生一定程度的结焦或积灰。
2.2煤质的潜在结焦性
煤潜在的结焦性与煤灰的组分、存在形态、熔化特征温度和粘温特性等因素有关。根据实验和生产实际中发现，含铁、硫成分重的煤，其灰的熔点温度低，在火力发电厂锅炉运行中易结焦。
2.3 燃烧过程中空气供应量不足
煤的灰熔融特性常用变形温度(DT)、软化温度(ST)与流动温度(FT)来表示,并以ST来控制煤质。煤灰是多成分的复杂化合物,同一煤种的灰渣在不同的烟气或气体介质中,化学成分会发生变化,灰熔点也随着成分的改变而改变。同一煤种的灰渣,在弱还原性中,其灰熔点最低,在氧化性中则较高。因此在燃烧过程中,当空气量不足时,由于煤燃烧不完全,炉膛的还原性气体一氧化碳(CO)增多,使灰中的化学成分发生还原反应,从而使灰熔点降低。这时炉膛温度即使不高,也可能产生结焦。
2.4一次风门与二次风门调节不当
锅炉运行的配风方式也是影响结焦或积灰的主要因素。若一次风门与二次风门调节不当,则会使炉膛内煤粉与空气的混合不好,造成煤在炉内燃烧不良、烟气温度不均匀。在烟气温度高的地方,管壁温度高,未燃尽的煤粉颗粒一旦粘结在上面继续燃烧,将形成灰的粘附。在空气少的地方,容易产生燃烧不完全,产生大量的CO,使灰熔点降低,导致结焦。此外,由于炉膛内的烟气处于剧烈的运动中,烟气成分不断变化,同一煤种的煤灰在不同部位的灰熔点可能不同,也促进了结焦。 2.5磨煤机故障
煤粉细度和粒度分布对锅炉结焦有一定影响，煤粉过细、过粗均可能引起结焦，煤粉细度视煤种与具体的锅炉的结构而定。当磨煤机出现故障或制粉系统分选出现问题时,煤粉颗粒变粗,进入锅炉的煤粉燃烧不完全,且燃烧后的灰粒容易产生离析,撞击炉膛受热面而产生结焦。
2.6吹灰器和除渣设备的维修不当
吹灰器因泄漏或卡涩故障或程控失灵，不能完善投用，将造成受热面结焦，若出现大面积的吹灰器故障且恢复时间较长，将直接危及机组安全。除渣设备（如捞渣机），故障时间较长，将造成冷灰斗积灰、结焦较多乃至下部水冷壁结焦严重，若出现灰斗大焦“搭桥”，机组只能被迫停运进行人力清焦。
三、防止炉内结焦的措施 1. 加强燃料管理
保证按设计煤种运行是电厂保持良好运行性能的关键因素。电厂燃料供应应符合锅炉设计煤质或接近设计煤质的主要特性(灰分、灰熔点、水分、挥发分)。 煤场存煤要按不同煤质进行分堆,根据实际煤质情况配制入炉煤。有条件时,可掺烧其它不易结焦的煤种。每天及时准确地提供入炉煤的工业分析，以利锅炉燃烧调整。
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加强燃烧管理
（1） 确定不同负荷下磨煤机的投运方式,防止燃烧器区域热负荷过于集中；确定锅炉不投油稳燃的最低负荷,尽量避免在高负荷时油煤混烧,造成燃烧器区域局部缺氧和热负荷过高。
（2） 确定煤粉经济细度；保证各支燃烧器热功率尽量相等,且煤粉浓度尽量均匀。
（3） 确定不同负荷下的最佳过剩空气系数,调整一、二次风率、风速和风煤配比,以及燃尽风、贴壁风等,使煤粉燃烧良好而不在炉壁附近产生还原性气氛。避免火焰偏斜直接冲刷炉壁等等。
3. 加强锅炉运行工况的检查与分析
运行值班人员每班必须对锅炉结焦情况进行就地检查一次,发现有严重结焦情况,应及时汇报、处理。专业上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。锅炉在额定工况运行时,若发现减温水量异常增大和过热器、再热器管壁超温,应适当降低负荷运行和加强吹灰,如已采取降负荷运行等措施仍无效时,应立即停炉处理。
利用夜间低谷运行周期性地改变锅炉负荷是控制大量结焦、掉渣的一种有效手段。但要防止负荷骤然大幅度变化,以免有可能造成大块渣从上部掉下打坏承压部件。
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加强吹灰器和除渣设备的运行和维修管理
锅炉受热面吹灰器必须完善投用,运行各值必须严格按运行规程对各受热面进行吹灰，发现吹灰器因泄漏或卡涩故障或程控失灵,应立即手操退出,避免吹坏炉管和烧坏吹灰器。要加强吹灰器的缺陷管理和维修管理,出现问题及时消缺。经常安排少量吹灰器轮流大修,保持吹灰器高的可用率。
四、锅炉受热面结焦、积灰的预测方法
1．根据煤灰物理特性对受热面结焦、积灰进行预测
可以根据煤灰的熔融特性及焦结特性，对每天锅炉所用燃煤进行试验，同时将试验结果与锅炉运行时的燃烧温度进行比较，初步判断炉内的结焦情况，并提供运行人员加以参考，以便进行重点检查。
2．根据锅炉运行参数的变化对受热面积灰、结焦进行预测
主要是锅炉排烟温度、蒸汽压力、蒸汽温度、受热面管壁温度等参数的变化来判断是否有结焦或积灰。
结论：
1．电站锅炉炉膛结焦、积灰与煤灰性质、锅炉设计及锅炉运行状况等因素有关；
2．锅炉结焦、积灰有多种预测方式；
3．锅炉结焦、积灰应以预防为主。锅炉运行时，一旦发现有结焦、积灰就应及时清除；定期定时清除渣（灰），力争保持水冷壁管受热面的光滑；
4. 机组长期低负荷（长期固定负荷）运行或吹灰器故障时，采用定期“变工况运行”炉内清除结焦效果明显。
参考文献 1.
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