結合平海廠鍋爐結焦情況淺析結焦的危害、原因及預防措施

李　貴（廣東惠州平海發電廠有限公司，廣州惠州　056363）

結合平海廠鍋爐結焦情況淺析結焦的危害、原因及預防措施

李貴
（廣東惠州平海發電廠有限公司，廣州惠州056363）

鍋爐結焦是目前電廠鍋爐非常普遍的一種異常情況，它不但影響了鍋爐的效率，和廠用電率，而且還有可能造成鍋爐大面積爆管或者嚴重堵焦，造成被迫停爐事故。所以鍋爐結焦給鍋爐的安全穩定運行帶來了極大的安全隱患。現結合平海電廠鍋爐結焦的實際情況，對鍋爐結焦的原因、危害以及需要采取的一些預防措施加以分析和說明。

鍋爐結焦預防措施

1　平海廠鍋爐概況

平海電廠鍋爐型號為SG-3093/27.46-M533，型式：Π型布置、單爐膛、一次中間再熱、尾部雙煙道結構、八角雙切圓燃燒方式、平衡通風、機械干式排渣、全鋼構架、全懸吊結構露天布置、采用帶BCP 泵的內置式啟動分離系統、三分倉回轉式空氣預熱器、采用正壓冷一次風直吹式制粉系統、超超臨界參數變壓直流鍋爐。燃燒方式采用低 NOx 同軸燃燒系統（LNCFS）。通過分析煤粉燃燒時NOx的生成機理，低NOx煤粉燃燒系統設計的主要任務是減少揮發份氮轉化成NOx，其主要方法是建立早期著火和使用控制氧量的燃料/空氣分段燃燒技術。鍋爐設計煤種為內蒙準格爾煤與印尼煤的1：1混煤，校核煤種為印尼煤。

2　平海廠鍋爐運行結焦情況

平海廠投產后的一段時間，一直燃用神華煤，灰熔點溫度較低，約為1150℃左右，另外由于機組負荷較高，通過爐膛觀火情況及排渣檢查情況判斷，鍋爐已出現輕度結焦現象。近期平海廠一直燃用煤種為內蒙伊泰4，由于白天長時間高負荷運行，晚上機組調峰降負荷時，出現掉焦現象，而且焦塊比較大，導致在干排渣上側的擠壓頭處出現搭橋，所有的焦渣堵在擠壓頭出無法從干渣機排出。擠壓頭對爐焦進行擠壓時，由于渣量過大，導致干排渣系統跳閘。最后只能通過檢修人員人工將爐渣一點一點的從排渣系統的觀察孔出排出。本次鍋爐結焦并出現搭橋堵焦事件，險些造成鍋爐被迫停運事故。

3　鍋爐結焦特性分型

3.1鍋爐結焦的危害

（1）鍋爐結焦會影響受熱面的換熱效果，從而引起汽溫升高甚至超限，導致減溫水用量過大，甚至會導致受熱面爆破；鍋爐結焦還會引起鍋爐排煙溫度升高，排煙損失增大，鍋爐效率降低。

（2）若結焦嚴重熔合成大的焦塊，因重力從上部落下，低負荷時可能會使燃燒不穩定造成滅火，也可能會砸壞冷灰斗水冷壁，造成被迫停爐事故。

（3）鍋爐結焦后，為保持鍋爐的正常運行，在增加燃料量的同時必須相應的加大風量，這就使送、引風機負荷增加，從而增加廠用電。

（4）鍋爐部分水冷壁結焦時，水冷壁受熱不均勻，會使水冷壁產生熱偏差，可能導致水冷壁破壞。

（5）結焦易成灰渣大塊，使干渣機運輸困難，還可能會導致過載跳閘，嚴重時會堵焦堵，被迫降負荷甚至停爐。

3.2影響鍋爐結焦的因素

（1）鍋爐燃用煤種的煤質特性是影響鍋爐結焦的一個很重要因素。煤在燃燒時，其灰分熔融特性分為變形、軟化和熔化三個階段，軟化溫度的高低是判斷煤灰是否容易結焦的主要指標。灰的成分不同，其熔點也不同：煤中的硫化鐵、氧化亞鐵、氧化鉀和氧化鈉含量大時，灰熔點低，就容易結焦；煤中的氧化硅、氧化鉀和氧化鋁含量大時，灰熔點高，就不易結焦。煤的灰熔點一般在1250～1500℃（高于鍋爐爐膛受熱面的設計溫度），而有些煤的灰熔點低于1100℃，燃用這種低灰熔點的煤則非常容易結焦。

（2）鍋爐燃燒時的含氧量。鍋爐運行氧量即爐內的氧化或還原性氣氛，它對鍋爐的結焦有非常大的影響，如果鍋爐運行氧量偏低，爐內就會產生像CO這樣的還原性氣體，而這樣的還原性氣體會使煤的灰熔點降低，鍋爐就容易結焦。這是因為灰熔點隨著鐵量的增加而下降，鐵對灰熔點的影響還與爐內氣體性質有關，在爐內氧化性氣氛中，鐵可能以Fe2O3形態存在，這時隨著含鐵量的增加，其熔點的降低比較緩慢；在爐內還原性氣氛中（氧量不足），Fe2O3會還原成FeO，灰熔點隨之迅速降低，而且FeO最容易與灰渣中的SiO2形成熔點很低的2FeO·SiO2，其灰熔點約為1060℃。

（3）鍋爐負荷及爐膛的出口溫度。鍋爐過負荷運行也會容易引起結焦，對于裕量較大的風組來說，鍋爐過負荷運行時就會相應提高總風量，提高二次風速及煙氣流速，增加過剩空氣量，這種強化燃燒的狀況就會使火焰中心繼續上移，爐膛溫度繼續上升并很快高于煤粉的灰熔點，形成結焦。

（4）燃燒器故障或配風不合理，燃燒器火焰偏斜。隨著煤粉在燃燒器口被點燃，同時也會被一次風以很高的風速帶到爐膛中去。如果火焰發生偏斜，燃燒的煤粉顆粒將會對附近水冷壁形成沖刷，使部分處于燃燒中的粉煤顆粒附著到水冷壁上，在高溫環境下長時間地沖刷及附著從而造成水冷壁結焦。

（5）制粉系統的調整不當。煤粉的細度和一次風速也是影響鍋爐結焦的一大因素。煤粉越粗，火炬拖長，粗粉因慣性作用會直接沖刷受熱面。粗煤粉燃燒溫度比煙溫高許多，熔化比例高，沖墻后容易引起結焦。一次風速如果控制較低時，一次風剛性不足，著火點離燃燒器會很近且溫度較高，可能會使燃燒器噴口處形成結焦。

3.3防止鍋爐結焦的措施

（1）根據燃料上煤情況，保證煤質穩定，當煤質發生變化，應加強配煤，進行煤質分析，避免燃燒低熔點煤，盡量使然煤接近或達到鍋爐設計允許變化范圍。

（2）優化制粉系統運行方式，合理控制煤粉細度和一次風速。通過調整磨煤機旋轉分離器，保證煤粉細度在合理控制范圍。避免煤粉過粗，形成結焦，但又考慮到制粉系統的經濟運行不能使煤粉過細。適當提高一次風速可推遲煤粉的著火，可使著火點離燃燒器更遠，火焰高溫區也相應推移到爐膛中心，可以避免噴口附加結焦。提高一次風速還可以增加一次風射流的剛性，減少由于射流兩側靜壓作用而產生的偏轉，避免一次風直接沖刷壁面而產生結焦。

（3）避免鍋爐過負荷運行，控制爐膛出口溫度。嚴格控制鍋爐負荷在額定負荷范圍內，避免過負荷運行。如鍋爐長期高負荷運行或短時過負荷運行，注意監視鍋爐的結焦情況，及時發現及時進行相應調整。

（4）鍋爐高負荷運行時，調整二次風量，保證鍋爐富氧燃燒，避免生成還原性氣體，導致鍋爐結焦。

（5）合理控制二次風，適當開大燃燒器周界風，保證燃燒器配風合理，均勻。避免火焰發生偏斜，同時也避免燃燒區域局部出現過多的還原性氣體或燃燒器火嘴燒壞。高負荷時適當減小燃燒器上部燃盡風風量，同時適當增加燃燒器的周界風和上下層二次風，為避免二次風剛性不足導致著火提前。

（6）吹灰是鍋爐除焦的有效手段，在鍋爐高負荷運行時，根據鍋爐運行情況和結焦情況，對鍋爐各個受熱面進行吹灰，并且保證吹灰壓力和吹灰溫度在正常范圍內。

總之，鍋爐結焦是煤粉鍋爐非常常見的一種情況，它給鍋爐的安全運行帶來了很大的隱患。我們只有在鍋爐不過負荷運行，保證煤質的前提下，不斷優化調整，并且加強監視，才能從根本上避免結焦給鍋爐帶來的安全隱患。