探索四角切向燃燒鍋爐結焦原因及防治結焦方法

鞏少龍

（河北華電石家莊裕華熱電有限公司 河北省石家莊 050031）

探索四角切向燃燒鍋爐結焦原因及防治結焦方法

鞏少龍

（河北華電石家莊裕華熱電有限公司 河北省石家莊 050031）

本文通過分析四角切向燃燒鍋爐結焦的原因，找出影響四角切向燃燒鍋爐結焦的因素，并采取相應的措施，防止四角切向燃燒鍋爐結焦，并簡單分析了防止鍋爐結焦方法的效果。

四角切向燃燒；結焦原因；防治措施

1 前言

影響四角切向燃燒鍋爐安全經濟運行的主要原因是結焦，當受熱面結焦后，傳熱的功能將減退，工質的吸熱量也將減少，為了維持鍋爐的出力，只能選擇輸送更多的空氣和燃料，這樣就降低了鍋爐運行的經濟性。除了影響到鍋爐的經濟運行外，還會使爐膛口的過熱蒸汽超溫和煙溫升高等，結焦的地方往往是不均勻的，所以水冷壁的結焦將會影響到強制循環和自然水循環鍋爐的水冷壁的受熱偏差，如果結焦情況嚴重的，結焦的落渣還會砸壞水冷壁等，甚至會被迫停機進行處理。

2 四角切向燃燒鍋爐結焦的原因

燃燒鍋爐結焦是一個復雜的物理化學過程，在爐膛內的溫度比較高的情況下，一部分的灰會呈現出半熔融或者是熔融的狀態，在到達受熱面之前，如果這部分灰沒有足夠的冷卻，此時這部分灰具有比較高的粘結力，這樣就很容易粘結到爐墻或者受熱面上，從而形成一層結渣。外表面的溫度高，而這層渣層的熱阻又比較高，當外表面的溫度達到灰的熔化狀態時，就會很容易的粘結沒有燃盡的焦炭或者是半熔融或熔融狀態下的灰粒，從而使結焦進一步的發展。從四角切向燃燒鍋爐結焦的機理分析，影響四角切向燃燒鍋爐結焦的原因有四個方面：

（1）是燃燒器的結構形式布置的不合理，爐內的空氣動力場效果差，爐內中氣流旋轉的中心距離爐膛的幾何中心比較大，其實際的切圓直徑比較大，最后導致沒有燃盡和熔融狀態下的煤灰的煤粉氣流沖刷到爐膛的壁面上。

（2）爐膛設計的參數和結構設計不合理，燃燒器壁面和爐膛截面的熱負荷比較高，導致鍋爐運行的內部溫度偏高，當灰粒沖刷爐膛的壁面時，仍然呈現熔融的狀態。

（3）當燃用的煤種是易結渣的煤質時，軟化的溫度低于1350℃時，鍋爐中的煤粉將會很容易結渣，大容量的鍋爐，這種現象更加明顯。

（4）在進行分級燃燒時，如果爐內的空氣動力場組織的不合理的話，將會使爐膛的壁面附近呈現出還原性的氣氛，灰熔點在氧化性的氣氛下要比還原性氣氛細高出很多，所以就很容易造成爐膛的壁面結渣。

3 四角切向燃燒鍋爐結焦的影響因素

結合四角切向燃燒鍋爐結焦的原因進行分析可知，影響四角切向燃燒鍋爐結焦的因素主要有五個方面，即煤質、爐膛內的溫度、爐膛內的空氣動力場、氣氛條件和燃燒器的布置方式。煤質熔化溫度和成分是鍋爐結焦的內在原因，灰的成分比較復雜，一般是有堿性氧化物、酸性氧化物、堿金屬氧化物和鈣鎂氧化物組成的，不同成分其熔點也不同，研究可知，當灰中的酸性氧化物較多時，灰的熔點會越高，在燃燒時就越不會結焦，反之，當存在較多的堿性氧化物時，灰的熔點越低就會越容易結焦。爐膛內的溫度越高，灰就會越容易呈現熔化或半軟化的狀態，這樣結焦的可能性就會越大。雖然一些中等熔點的煤在一般爐膛溫度下不會結焦，但是在燃燒器區域內，火焰的溫度比較高，并且避免的熱量比較集中，此時也會結焦，所以一般在確保燃燒經濟的條件下，應盡量選擇比較低的爐膛出口的溫度，這樣可以適應灰熔點低的特點。影響水冷壁結焦的一個重要原因是熔渣粒子周圍的氣氛，在相同的爐膛溫度水平下，還原性氣氛下的灰粒更加容易沉積在水冷壁上，以熔融的狀態，從而造成結渣。在燃燒器進行布置時，其燃燒器相鄰兩側的平角大小和射流幾何軸線以及燃燒器的高寬比都會在一定程度上導致結渣。

4 防止四角切向燃燒鍋爐結焦的方法

防止四角切向燃燒鍋爐結焦的方法主要從三個方面進行討論：

（1）選用合適的灰粉

判斷燃煤是否結焦的一個重要依據是灰的熔融性質，如果選用灰的熔點高，那么煙氣的溫度一般不會超過灰的軟化溫度，最后就不會結焦，所以防止鍋爐結焦的一個方法是選用合適的煤種。

（2）組織合理的空氣動力場

對四角切向燃燒鍋爐來說，保持爐內良好空氣動力場的基本條件是采用大切角和正方形的爐膛，防止結焦的必要條件是選用合適的煤粉細度和采用均勻的四角風粉。平均值與一次風管的風量偏差越小，其越不易結焦。爐膛尺寸一定的條件下，采用合適的切圓燃燒，組織好空氣動力場，選用均勻的四角風粉和合適的煤粉細度是防止鍋爐結焦的有效措施。

（3）合理的布置燃燒器的位置

解決結焦煤種最好的辦法是選用合適的燃燒器，采用分組布置式的燃燒器，并使每組燃燒器之間留一定的間隙，這樣可以減輕射流的偏斜，在采用反吹式的水平濃淡燃燒器時，它的噴嘴具有三個通道，這三個通道的目的是在爐膛水平的截面可以形成風包粉的氣氛。從而防止結焦的產生。

5 實施防止鍋爐結焦方法的效果分析

火電廠的燃燒鍋爐在選用合適的煤種后，選用的煤質比較均勻，從現場配煤摻燒情況來看，鍋爐跌落的大焦塊和撈渣卡條的情況有了明顯的好轉。可以為火電廠創造更大的經濟效益和社會效益。在選用合適的煤粉和選用均勻的四角風粉，在保證恰當的一次風俗，調整二次風的配風方式，可以使爐膛的溫度場的均勻性得到一定的改善，一定程度上可以緩解結焦的情況。在進行燃燒器改造后，燃燒器區周圍的水冷壁基本可以保持清潔，可以消除大塊結焦的現象。在進行燃燒器改造后，在滿負荷運行的條件下，其氮氧化物的排放量可以實現遠遠低于國家環保規定的標準值，增加了電廠運行的經濟效益和社會效益。

6 結語

對于四角切向燃燒鍋爐結焦的問題，應結合負荷的變化和煤質的變化及時的調節燃燒的方式，并結合鍋爐運行的工況和參數，及時尋找切實可行的防止結焦的措施，另外還有隨時觀察結焦的情況，發現時要及時打焦，保證鍋爐機組安全經濟的運行，減輕鍋爐結焦的危害，從而提高鍋爐的效率。

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