鍋爐結焦原因分析及對策

張賢忠 王琰清

（海勃灣發電廠，內蒙古 烏海 016040）

1 機組存在的問題

機組投產后，運行良好，但到2010年6月以后，鍋爐結焦越來越嚴重，僅2010年10月份一個月內，大的跨焦次數達9次，其中1次導致鍋爐熄火，8次導致撈渣機卡死，需投助燃的小的垮焦幾乎每天都有。10月份1個月的助燃用油高達128t。

2 結焦原因分析

2.1 設計方面

(1)設計煤種與實際燃用煤種的特性參數相差較大。設計煤種的灰分為28.09%，而實際燃用煤種的灰分都在38%以上，有時高達42%。設計煤種的低位發熱量為22.24MJ/kg，而實際燃用煤種的低位發熱量僅為17MJ/kg左右，因此，造成爐膛容積設計過小，爐膛熱負荷過高；輻射受熱面布置較少，水冷壁管間距過大，吸熱量小；爐膛出口煙氣溫度選得太高；爐膛出口流通截面狹窄，火焰中心位置太高。

2.2 燃燒調整方面

（1）燃燒中空氣量不足。空氣量不足，就不易達到完全燃燒，產生一氧化碳及氫等還原性氣體，使灰中熔點較高的三氧化鐵還原成熔點很低的氧化鐵，大大降低了灰熔點，爐膛出口煙溫雖然低于煤灰的軟化溫度，但仍會形成劇烈的結焦。

（2）燃料與空氣混合不良。因為混合不良的時候，某些部分空氣多一些，則燃燒就完全；有的地方空氣少一些則燃燒就不完全，在煙氣溫度高的地方，管壁溫度高，未燃燼的煤粉灰粒一旦粘結在上面繼續燃燒，將形成灰粒的黏附，同時產生大量的CO，使灰熔點降低，導致結焦。

（3）燃料和空氣散布不均，造成火焰偏斜。在正常運行中爐膛中心溫度應該最高，由于火焰的偏斜將使最高火焰移到邊側，灰得不到足夠的冷卻，而灼熱的灰粒與水冷壁受熱面接觸的時候，就很快粘上去形成焦。燃料與空氣散布不均，往往是由于運行調整不及時或調整不當所致。

2.3 運行管理方面

（1）吹灰打焦不及時。在鍋爐的某些受熱面上積灰后，受熱面變得粗糙，一有黏性的灰碰上去，就很容易附在上面。因為它是一個自動加劇的過程，若不及時清焦，結焦加劇將會使鍋爐出力受到限制。

（2）煤粉細度不均勻。煤粉過細、過粗均可能引起結焦。對于直吹式制粉系統，當磨煤機出現故障時，煤粉顆粒變粗，進入鍋爐的煤粉燃燒不完全，且燃燒后的灰粒容易產生離析，撞擊爐膛受熱面而產生結焦。由于垮焦，使燃燒不穩而投油助燃，火焰升高后可促進灰熔融軟化。此外，由于煤油的燃燒速度不同，會造成煤粉和空氣在爐膛中分布不均勻，導致火焰偏斜，最高焰層邊移，燃燒后的水冷壁接觸時，粘結在上面而形成結焦。

（3）磨煤機運行方式的影響。對于直吹式制粉系統，當投入上層磨組，火焰中心抬高，爐膛出口溫度升高，會造成嚴重的結焦。

2.4 煤質方面

（1）燃料質量低劣。煤內雜質偏多、灰熔點低、灰分大，都容易產生結焦。灰的熔化溫度在很大程度上是隨著化學成分的改變而改變的，特別是灰中的含鐵量和堿類的增加將使灰的熔點大大降低，當煤含有較多硫化鐵的時候，結焦最為嚴重。

海電在投產初期，配套的大煤礦供應充足。但由于近年來煤碳市場供應緊張，賣方市場變為買方市場，煤源緊張，主要煤源為小窯煤，摻燒部分大礦煤，致使入廠煤的灰分極大。設計煤種的灰分為28.09%，而實際燃用煤種的灰分都在38%以上，有時高達42%，且煤中的石頭、矸石極多，更加大了結焦的嚴重性。

（2）煤質發熱量過低。海電設計煤種的低位發熱量為22.24MJ/kg，而實際燃用煤種的低位發熱量僅有17MJ/kg左右，這就使燃料消耗量大大增加，相應的灰分也會大大增加，從而使結焦更為嚴重。

3 處理措施

3.1 加強燃料管理

（1）加強對入廠煤和入爐煤的檢驗。要求燃料部試驗室對入廠煤、化學實驗室對入爐煤的煤質及時進行檢驗，嚴把質量關，使其不至偏離設計煤種太多。

（2）制訂《關于燃煤摻燒的有關規定》，要求對入爐煤進行搭配摻燒，以降低入爐煤的平均灰分；根據入爐煤情況，及時聯系輸煤進行配煤，保護入爐煤質量要求。

3.2 加強運行管理

(1)制訂《關于吹灰的管理規定》并嚴格執行，增加了吹灰次數，尤其是爐膛，從每天吹灰1次增加到每天吹灰4次。

（2）制訂了《防止結焦的措施》并嚴格執行。

3.3 加強運行調整

（1）降低爐膛出口煙溫。通過調整爐內燃燒和減少爐內熱強度，將爐膛出口的煙溫控制在比灰分的軟化溫度低50～100℃規定范圍內。

1）合理使用一、二次風。風粉混合均勻，燃燒既快又完全，爐膛出口煙氣溫度就會下降。二次風小，燃燒就不容易完全，同時火焰中心會偏高；一次風量太大，火焰中心上移，而有的火嘴還直射后墻，引起嚴重的結焦。在爐膛內一、二次風風速相同或相似時候，風粉能得到良好的攪拌、燃燒。

2）減少爐膛熱負荷。盡一切可能來提高鍋爐效率，在同樣的負荷下燃用的燃料就少，停留的時間就長一些，燃燒就比較完全。別外，將給水維持在較高的溫度下，減少從鍋爐抽出較多的飽和蒸汽量；不允許鍋爐有較大的過負荷現象，避免劇烈地增加和減少負荷。

3）加速燃煤在爐膛入口處著火。如果著火提前了，燃料在爐膛內燃燒的時間就相應的延長，這樣就能降低爐膛出口的煙氣溫度。

（2）保持適當的過剩空氣量。揮發分大于20%的煤其過剩空氣系數保持1.20～1.25%，揮發分小于20%的煤保持1.25～1.30.折合成氣量大約為3～4%。

（3）保持爐膛內火焰的均勻分布和磨煤機運行方式合理。兩側吸、送風機出力應均勻，不使煙風偏斜；盡可能運行下層四臺磨組，使得火焰中心降低。

（4）保持合適的煤粉細度和均勻度。現煤粉細度一般保持在R90=16～17%,而依照設計要求為R90=18～22%，但煤種發生變化，煤粉細度應做出相應調整，以保證完全燃燒。

（5）加強運行監視。運行中，可根據儀表指示和實際觀察來判斷是否結焦。爐膛結焦后，煤粉消耗量增加，爐膛出口煙溫升高，過熱氣溫升高且減溫水量增大，鍋爐排煙溫度升高。爐膛出口結焦時，爐膛的負壓值還會減小，嚴重時甚至出現正壓。此時應及時除焦，防止結焦的加劇。另外，運行中要保證能及時吹灰。

（6）利用降負荷的方法。保持最低負荷20～30min，可使爐膛溫度降低，焦塊冷卻而自行掉下來。但此法對鍋爐運行狀態影響較大，盡量不采用。

4 結論

從根本上解決鍋爐結焦問題，關鍵是要適應煤種變化，對爐內燃燒進行合理調整，嚴格控制燃煤煤種，防止偏離設計煤種過多，改善爐膛吹灰，跟蹤爐內結焦情況，讓結焦消失在萌芽狀態。經過一段時間的運行觀察，結焦嚴重的問題基本解決，2010年12月份全月垮焦只有3次，均未投油助燃，撈渣機未被卡死過。

[1]岑可法.大型電站鍋爐安全及優化運行技術[M].北京:中國電力出版社，2003.

[2]范從振.鍋爐原理[M].北京.中國電力出版社.1986.