發電廠鍋爐運行中爐內結渣產生過程及防止措施的探討

鮑勇

(貴州華電大龍發電有限公司，貴州 玉屏 554001)

1 爐內結渣過程及結渣的危害

運行中鍋爐爐膛內燃燒中心的溫度可高達1500～1600%:以上，在此溫度下，煤粉灰多處于熔化狀態。設計合理的爐膛具有必要的冷卻能力，使爐煙在接近爐膛出口或水冷壁附近時降到灰的軟化溫度以下。這時燃燒中心的熔灰在接近水冷壁或爐膛出口時已凝結為固態灰，不會粘附在受熱面上形成渣，但是，如果爐膛設計的冷卻能力不夠，或者運行操作不當，使燃燒中心偏斜，以及超負荷運行等，則會使水冷壁附近的煙溫過高。在此過高的溫度下，熔灰凝固不了，碰到水冷壁上就會粘結成渣。水冷壁上一旦形成渣膜，進一步降低了水冷壁對煙氣的冷卻能力，使后來的熔渣更容易粘結其上，如此惡性循環的結果，使渣層迅速加厚。同時渣層外的煙溫迅速升高，當此煙溫升高到灰熔化溫度及以上時，再來的熔渣不再在渣層上凝結而會沿渣層表面向下流動。使結渣面積迅速向下擴大，結渣過程是一個自動加劇的惡性循環過程，爐膛結渣對鍋爐的安全經濟運行有許多危害:

1.1 爐膛結渣會增大水冷壁的傳熱阻力。減少水冷壁的吸熱量，造成爐膛出口溫度升高。嚴重時，由于超溫，要降負荷運行。

1.2 被渣塊覆蓋的水冷壁管，受熱強度減弱，使水循環速度降低。正常的水循環被破壞，有可能造成水冷壁爆管事故。

1.3 當在燃燒器噴口結渣時，一、二次風氣流常常不能按設計流速正常噴射，致使爐內粉、風、煙不能均勻分布混合，使燃燒切圓不能完善的形成。一次風噴口結渣，造成一次風阻力增大，易引起一次風管堵塞。

1.4 爐膛受熱面大面積發生結渣，大渣塊一旦脫落，容易打壞冷灰斗的水冷壁管。我國曾發生過600MW機組鍋爐爐膛焦渣脫落引發爐膛爆炸事故。

2 防止結渣的原則

影響爐膛結渣主要有3點關鍵的因素:①燃料的灰熔點；②煙氣的溫度高于灰熔點。灰渣呈熔融狀態；③這樣的氣流只有沖刷受熱面時。才會造成結渣。因此，防止爐膛結渣的措施原則上可從以下幾方面著手:

2.1 燃料的灰熔點主要取決于燃料中灰分的成分組成。灰熔點低、灰分高或發熱量高的煤容易發生爐內結渣，運行時必須充分注意。

2.2 燃料的灰熔點還會由于爐內的還原性氣氛而下降，而爐內還原性氣氛是不可避免的，這可以通過設法在受熱面附近人為制造氧化氣氛以減輕灰熔點降低傾向。

2.3 當爐膛中煙氣的溫度很高時，例如燃燒器區域，一定要避免火焰直接沖刷受熱面。

2.4 對易受到煙氣沖刷的受熱面部位，例如爐膛上部分隔屏式過熱器區域，要適當控制該處的煙氣溫度；當煙氣沖刷受熱面不可避免，例如煙氣離開爐膛進入對流煙道時。應保證爐膛出口煙溫低于燃料的灰熔點。

2.5 運行中要經常、及時地吹灰打渣，清潔水冷壁受熱面。防止結渣現象積累加重。

3 運行中防止爐膛結渣的方法

3.1 加強燃料管理

保證按設計煤種運行是電廠鍋爐保持良好運行性能的關鍵因素，由于每臺鍋爐及其輔助設備都是依據一定煤質特性設計的。所以只有燃用與設計煤質相近的煤，才能保證其安全經濟運行。但是由于當前煤炭供應市場的緊張，很多電站入廠煤質不符合設計要求，且煤炭種類復雜多樣。因此，要加強煤場存煤管理，應設法將不同煤質進行分堆存放。當煤質不符合要求時，應根據不同煤質特性和數量進行配煤。以保證鍋爐在燃用與設計煤質相近。燃料化驗部門除了及時準確地提供入爐煤的工業分析外，還應提供混煤的灰熔點。由于各種煤所含的礦物質不同，在高溫下發生復雜的化學反應而形成新的共熔體，使混煤煤灰的熔融性發生變化。因此，必須通過試驗對不同配比混煤煤灰的熔融特性進行測定。建立合理的配煤方案，提供入爐煤的灰熔點，供運行人員參考。

3.2 建立完善的燃燒調整試驗制度

通過燃燒調整試驗建立在不同工況下合理的燃燒工況，并制定成相應的運行調整措施，提供合理的運行方案。燃燒調整試驗的目的是使鍋爐在最佳工況下運行。其內容應包括:

3.2.1 制定鍋爐在不同負荷下最佳工況運行的操作卡。確定不同負荷下燃燒器及磨煤機的投運方式，防止燃燒器區域熱負荷過于集中；確定鍋爐不投油穩燃的最低負荷。

3.2.2 確定煤粉經濟細度；保證各支燃燒器熱功率盡量相等，且煤粉濃度盡量均勻。

3.2.3 確定擺動式燃燒器允許擺動的范圍，避免火焰中心上移造成屏區結渣，或火焰中心下移導致爐膛底部熱負荷升高和火焰直接沖刷冷灰斗。

3.2.4 確定不同負荷下的最佳過剩空氣系數，調整一、二次風率、風速和風煤配比，以及燃料風、輔助風的配比等，使煤粉燃燒良好而不在爐壁附近產生還原性氣氛，避免火焰偏斜直接沖刷爐壁等等。鍋爐的運行和操作，必須嚴格按運行規程的規定和燃燒調整試驗結果進行。

3.3 加強日常生產運行中的檢查、維護與調整

由于入爐煤煤質的多變和不穩定，以及鍋爐燃燒的復雜性，爐膛結渣也存在眾多不可預見的因素。因此，要通過加強日常生產運行中的檢查、維護和調整，對爐膛結渣做到早發現，早處理。

3.3.1 鍋爐運行中要經常進行檢查。通過爐膛看火孔，觀察爐膛內火焰的著火情況，火焰的著火顏色，火焰的充滿度，著火氣流是否有沖刷爐墻現象，爐墻表面和噴燃器出口是否有大面積結渣情況出現。發現有結渣，應及時予以清除。

3.3.2 運行中應嚴格控制爐膛出口煙溫，保證爐膛出口煙溫不超過設計值，如經過多方調整，煙溫仍高于設計值，應進行降負荷處理。

3.3.3 運行中應密切監視過熱器和再熱器汽溫的變化，總結變化規律。與近期情況進行對比。如發現過熱汽溫和再熱汽溫異常升高，減溫水用量明顯增大，燃燒器擺角向下發展，過熱器和再熱器管壁溫度有超溫現象，應進行分析，加強爐膛吹灰，降低爐膛熱負荷。如調整無效，應實施停爐處理。

3.3.4 加強運行中的吹灰和除渣。鍋爐受熱面吹灰器必須完善投用。運行時必須嚴格按運行規程對各受熱面進行吹灰。運行人員要加強吹灰器的現場檢查，發現吹灰器因泄漏或卡澀故障或程控失靈，應立即手工操作退出，避免吹壞爐管和燒壞吹灰器。爐除值班人員應加強對渣斗情況的監視和分析，保證及時進行放渣，避免灰渣堆積，引起灰斗結渣。保證及時進行放渣，避免灰渣堆積，引起灰斗結渣。

3.3.5 爐渣值班人員要注意傾聽是否有渣塊碰撞渣斗異音，注意觀察渣斗水封水是否有突然的外溢現象，發現情況應進行及時匯報。

3.3.6 對于帶基本負荷的鍋爐，應定期利用用電低谷時間，進行降負荷掉渣。此過程中應控制好降負荷速率，并及時投油穩燃，防止因掉焦擾動引起爐膛滅火事故。

3.3.7 鍋爐停爐期間，檢修人員應進爐進行檢查水冷壁受熱面結渣情況，記錄結渣情況，并進行清渣。同時，要利用停爐時間，對受熱面進行全面的沖洗，保證受熱面管材表面的光潔度。降低爐灰粘附系數，減少結渣現象的發生。

3.3.8 應定期利用鍋爐大、小修時間，進行爐膛空氣動力場試驗。保證爐內氣流充滿度好。渦流停滯區小，火炬不直接和爐墻沖刷。

4 結束語

通過做好運行中的技術指導工作。利用燃燒調整試驗建立合理的燃燒工況，并制訂相應的運行調整措施。鍋爐的運行和操作必須嚴格按運行規程的規定行，加強運行分析工作，加強日常運行和維修管理、監督，提高運行人員與管理人員的技術和素質水平

[1]程顯峰，賁騰.大型電站鍋爐設計與運行中防止爐內結渣的措施 [J].應用能源技術，2003-10-25.