淺談1000MW鍋爐結渣原因分析和處理措施

摘 要：近期，我廠鍋爐結焦、落渣現象時有發生，使機組安全穩定運行隱患增加，為幫助運行人員系統、全面、深入地理解和掌握1000MW鍋爐結渣方面的知識，并在運行工作中作出正確分析、操作，從而避免或減輕結渣現象的發生，本文重點分析鍋爐結渣的原因，并針對這些原因提出相應的處理措施。

關鍵詞：1000MW鍋爐 結焦 原因 分析 處理措施

中圖分類號：TK227.2文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2012）09（a）-0088-01

在熱力發電鍋爐燃燒調整中，鍋爐爐膛結焦是長期困擾電站鍋爐運行人員的主要問題之一。本文首先對鍋爐結焦的成因及結焦對鍋爐安全運行的危害做了詳細的分析。再從燃煤煤質、運行燃燒調整、運行氧量控制、爐內空氣動力場特性等方面深入熱電廠鍋爐結焦問題。結論認為鍋爐結焦主要是由煤炭煤質、運行調整不當、運行氧量偏低、爐膛煙溫偏高、空氣動力場不均等原因造成的，進而針對結焦原因采取合理的治理措施。

1 結渣對鍋爐運行的危害

（1）結渣會導致過熱汽溫、壁溫異常升高，嚴重的甚至會招致汽水管爆破。鍋爐結渣后，后部煙溫升高，高煙溫部分受熱面管子超過它的允許溫度引起爆管。水冷壁結渣后，各部位管子受熱不均，破壞了鍋爐的正常水循環也會引起爆管。（2）排煙損失增大，鍋爐熱效率降低。焦渣的導熱系數很小，當它粘附在受熱面上，會大幅減少受熱面的吸熱量，使排煙溫度升高，排煙損失增大。結渣后鍋爐蒸發能力降低，為維持機組額定出力，就要增加燃料量，因此機械未完全燃燒熱損失增大；空氣量不足時，化學未完全燃燒熱損失也將增大，導致鍋爐熱效率降低。（3）結渣會影響鍋爐設備的使用壽命。結渣后爐內溫度升高，耐火材料易脫落，造成爐墻松動和倒塌。當渣塊掉落時，水冷壁下部管子易被渣塊砸彎和損壞。（4）結渣會導致鍋爐出力降低，嚴重時造成被迫機組停運。（5）增加引風機電耗。對流管結渣時，煙氣阻力增加，從而導致引風機電耗增加。（6）水冷壁結渣還會對鍋爐水冷壁的熱偏差帶來不利的影響。

2 焦渣的形成

煤炭中灰的熔化分為軟化、變形和熔融（即流動）三個階段進行。由于爐膛火焰中心溫度可達1600℃以上，爐內煙氣中灰粒多呈熔化和軟化狀態，在燃燒過程中形成的熔融灰渣在凝固前接觸受熱面，便會黏結在上面，積聚生成一層硬結且難以清除的灰渣層，形成結渣。

表1給出了灰中各個成分的熔點溫度，從表中清楚看出，含有雜質不一樣的灰，其灰的熔點就會有很大差別。當灰粒通過1450～1650℃的火焰中心時，灰粒都會被熔化而形成膠態物質。當灰升至爐膛出口的時候，由于出口溫度比火焰中心溫度低，膠質狀態的灰粒將被冷卻凝固，從而也就不會產生結渣。但如果燃燒不完全時，會使灰熔點溫度降低300～350℃，這樣會使膠質狀態的灰粒得不到凝固而結渣。

管壁上粘結一層焦渣之后，焦渣之間粘附性很強，所以灰渣粒更容易被粘附住，結渣一個自動加劇的惡性循環過程。

3 結渣的原因

影響受熱面結渣的因素多樣而復雜，無論是何種原因的結渣都有兩個基本條件構成，一是火焰貼近爐墻時，煙氣中的灰仍呈熔化狀態，二是火焰直接沖刷受熱面。

3.1 煤質的影響

判斷不同煤種在燃燒時的結渣性能，目前運行中普遍使用的是測定飛灰的熔融特性。易結渣煤種的灰分含量越高，對鍋爐運行越不利，就越容易結渣。

3.2 燃燒過程中空氣量不足

燃燒過程中空氣量不足，燃燒條件不夠良好，煤粉不易達到完全燃燒，不完全燃燒易產生較多的還原性氣體，例如一氧化碳，灰熔點就會顯著降低，這時雖然爐膛出口溫度并不高，但因有一氧化碳等半還原性氣體存在，結渣就會加劇。

3.3 煤粉與空氣混合不良

由于燃料與空氣混合攪拌不好，即使供給了正常燃燒所需的空氣量，也會出現局部空氣不足的問題，導致局部燃燒不完全。燃燒器布置不當和結構上有缺陷，往往會使結渣加劇。

3.4 燃料分配和空氣動力場不均造成火焰偏斜

正常運行中爐膛中心溫度應該最高，粉管出粉不均和空氣動力場偏斜將導致火焰中心偏斜，使火焰中心向邊側移動，當火焰中心與某側水冷壁靠近時，就會導致該部位熔融狀灰分很快粘附上去而形成焦渣。

4 處理措施

4.1 降低爐膛出口煙氣溫度

當空氣量充足時，鍋爐受熱面結渣與否的決定性因素便是爐膛出口煙氣溫度，因此，需要把爐膛出口煙氣溫度保持在規定的數值之下，—般應比灰軟化溫度低50～100℃。為使爐膛出口煙溫不致過高，應采取調節燃燒火焰中心和減少爐膛熱強度等措施。

（1）合理調整一、二次風，使風、粉混合充分、均勻，使煤粉燃燒的迅速而又完全，盡量讓燃燒靠前，火焰中心靠下。這樣，爐膛出口煙溫就會降低。在運行中要適當調整一、二次風的風速風量和比例，防止一次風量過大使火焰中心上移。（2）合理調整磨煤機運行方式，減負荷先停運上層磨煤機，帶負荷后啟動上層磨煤機，達到降低火焰中心的目的。滿出力運行的時候還可以采取適當加大下層磨煤機出力，減小上層磨煤機出力的方式降低火焰中心。（3）減少爐膛熱強度，合理調整燃料、風量的配比，保證各磨煤機出力正常，煤粉細度良好，達到使燃料完全燃燒的目的。鍋爐效率提高，燃料消耗就減少，爐膛熱負荷強度就較低，從而降低爐膛溫度，減少結渣的形成。（4）改善煤粉著火條件，保證煤粉細度，適當提高磨煤機出口溫度，使煤粉進入爐膛時著火更加迅速，燃燒更加完全。著火提前，燃料在爐內燃燒的時間會相應的延長，這樣就能有效降低爐膛出口煙溫。（5）保持適當的過剩空氣量，如果過剩空氣量不足，在爐內易出現還原性氣氛，導致灰熔點大大降低，增加了結渣的可能性。如果過剩空氣量過大，煙氣量也要增加，爐膛出口煙溫反而會提高。

4.2 織良好的爐內空氣動力場

在煤粉爐中，如果熔融狀態的灰渣撞擊爐壁，易粘附于爐壁上形成結渣，尤其是在有衛燃帶的爐膛內壁，表面溫度很高，又很粗糙，更容易結渣，且易成為大片焦渣的發源地。因此必須保證良好的空氣動力場。

4.3 保證合適的煤粉細度和均勻度

煤粉過粗會延遲燃燒過程使爐膛出口煙溫升高，同時煙氣中會出現未完全燃燒的煤粒，這樣也會造成結渣。煤粉過細易于粘附壁面，影響受熱面的傳熱效果。

參考文獻

[1]岑可法，樊建人，池作和，等.鍋爐和熱交換器的積灰、結渣、磨損和腐蝕的防止原理與計算[M].北京：科學出版社，1994.