準東煤摻燒鍋爐結焦分析及對策

【摘要】爐膛內結焦會使水冷壁輻射吸熱量下降，爐膛出口煙溫升高，使對流受熱面因熱負荷升高而造成超溫;通風阻力增大;體形較大的焦脫落會砸壞水冷壁或冷灰斗，甚至造成爐膛滅火。如何摻燒新疆準東煤，有效防止鍋爐結焦顯得尤為重要。

【關鍵詞】結焦;沾污;堿金屬;灰熔點;摻燒

1、摻燒準東煤存在的問題

1.1水冷壁結渣。水冷壁結渣嚴重、爐內吹灰器吹灰頻率增加，造成水冷壁減薄爆管。

1.2高溫腐蝕。高過、高再管壁腐蝕嚴重，部分電廠存在管束泄漏，大量換管問題。

1.3對流受熱面沾污積灰和管子磨損。

1.4爐膛垂直水冷壁壁溫偏差較大，大屏及水平煙道有結渣，尾部豎井煙道受熱面前后煙氣壓差明顯升高，再熱汽溫兩側偏差增大。

2、準東煤的結渣性能

2.1堿酸比B/A=（CaO+MgO+Fe2O3+K2O+Na2O）/（SiO2+Al2O3+TiO2）

2.2硅比Sp=SiO2/（SiO2+Fe2O3+CaO+MgO）

2.3 FKNA指數FKNA=（Fe2O3+K2O+ Na2O）/Al2O3

2.4鐵鋁比F/A= Fe2O3/Al2O3

2.5無論通過灰熔點、灰成分還是一維爐結渣指數分析，準東煤均屬于嚴重結渣煤。

3、鍋爐結焦原因分析

3.1結渣的內因特性?；业娜廴谔匦?管壁表面粗糙程度;爐內結渣有自動加劇特性。

3.2結渣的外部條件。燃燒時空氣量不足;燃料與空氣混合不充分;爐內火焰偏斜;爐膛出口煙溫增高;底漏風量大;吹灰、除渣不及時;爐設計、安裝或檢修不良;摻燒煤種灰熔點溫度偏低;準東煤堿金屬含量超標。

4、對灰渣特性的影響

4.1 SiO2 的影響。隨著 SiO2 含量的增加，其軟化溫度逐漸降低;當Si02質量分數逐步增加后，多余的Si02以單體存在于煤灰中，導致煤灰熔融性溫度升高。

4.2 Al2O3的影響。在煤灰中熔化過程中起“骨架”作用，其質量分數越高“骨架”成分越多，熔點越高。

4.3 Fe2O3的影響。隨著Fe2O3含量的增加，軟化溫度逐步降低。Fe2O3每增加1%，流動溫度FT平均降低6.4℃。

4.4 CaO 的影響。CaO 屬于堿性氧化物，本身熔點很高2610℃，隨著CaO含量的從無到有，樣品軟化溫度逐步降低，然后又有回升的趨勢。

4.5 Na2O 的影響

隨著Na2O含量的增加而增加，溫度從800℃～900℃開始就有霞石（NaO·A1203·2SiO2）和鉀長石（KaO·A1203·6SiO2）生成;在1100℃時，Na2O含量為8% 的樣品已經出現大量液相而彎曲變形， 1200℃時Na2O占3.12%的樣品也出現了同樣的情況。

5、防止結渣

5.1調整爐內燃燒。下擺噴燃器噴口;降低爐膛負壓;降低一次風率使著火提前;減小切圓避免氣流貼墻結渣;保持合適的空氣量。

5.2燃燃料管理。嚴防低灰熔點煤源進入煤場造成鍋爐結焦發生;調整原煤摻燒配比，降低準東煤摻配比例至70～75%左右;根據摻燒后混煤的堿金屬含量控制其參數在Na2O≤3.5、K2O≤1.5范圍內;

5.3運行調整。根據爐膛出口煙判斷爐膛內燃燒過程的均勻性和煤粉到達爐膛出口的燃盡程度;對各段受熱面的換熱比例進行計算分析，判斷受熱面運行狀態。

5.4防止爐內結焦。適當降低一次風率;合適的煤粉細度;優化燃燒配風，減小火焰切圓;調整各層燃燒器的火焰切圓，防止其偏斜。加強爐膛吹灰頻率。

5.5防止水平煙道受熱面結焦。適當提高運行氧量;降低爐膛出口煙溫，減少堿金屬蒸汽在水平和尾部煙道受熱面上的凝結和沾附;通過各級受熱面進出口汽溫和溫升的變化趨勢，判斷結焦位置，針對性的吹灰。

5.6提高檢修質量。鍋爐檢修時應徹底清除爐內積存灰渣，并做好漏風試驗以堵塞漏風。進行冷態假想切圓測量及燃燒器擺角角度檢查和調平試驗。

5.7設計優化。增大爐膛容積及截面積，拉開燃燒器間距;針對性的設計燃燒器;選擇合理上一次風到屏底距離;采用合理的燃燒區域熱負荷;受熱面結構設計;優化吹灰器選型和布置方式。

5.8準東煤摻燒

5.8.1高嶺土摻燒。高嶺土成分以SiO2和A1203為主，SiO2單質熔點高達到1730℃;添加1O%高嶺土后，其爐膛結焦比純燒準東高堿煤要好一些，雖仍有流渣但其渣的致密程度要比純燒準東高堿煤要低。

5.8.2煤矸石摻燒。井煤煤質變化較大時爐內結焦較多，爐底排渣變化較大。質地較輕的紅渣在屏過受熱面上逐漸沾附、增厚。

5.8.3油頁巖摻燒。對油頁巖成份以及露天煤與油頁巖混合樣做全元素分析、熱值分析及灰熔點分析?；旌媳壤刂圃?.5：0.5～8.8：1.2。

5.8.4石灰石摻燒低灰熔點煤，而采用添加 CaCO3到一定量后，其灰熔點均可上升至>1250℃，它一種切實可行的提高灰熔點的方法。

5.8.5沙土摻燒。當摻燒到沙土的磨煤機電流偏大，電場輸灰壓力增大，易堵灰。撈渣機液壓驅動力變化大。

5.8.6摻燒除焦劑。液體除焦劑噴入爐內后即迅速汽化，并隨煙氣氣流通過爐膛、過熱器、再熱器、省煤器和空氣預熱器等，直至排出。

5.8.7爐內噴涂。針對電廠鍋爐實施防高溫腐蝕、磨損、飛灰堆聚、抑制結焦的熱噴涂技術，納米陶瓷冷噴涂技術。

結語：

影響鍋爐結焦的原因較多：爐型選擇，容積和截面熱負荷的設計、噴燃器的選擇、一次風壓的選擇、二次風的配比、入爐煤的低位發熱量、入爐煤的堿金屬含量、灰熔點溫度高低、撈渣系統及爐本體漏風情況等等。當前防止結焦方法有：低負荷掉焦法、爐外加藥法、爐內噴藥法、分倉上煤法、爐外摻燒上煤法、儀器調整法等;需要結合各電廠鍋爐實際結焦情況有針對性行的進行處理不建議盲目套用、照搬。

參考文獻：

[1]哈爾濱鍋爐廠空預器有限責任公司提供的安裝圖紙及廠家相關資料.

[2]白國亮主編《鍋爐設備運行》.

[3]張堃，黃鎮宇，修洪雨等人編寫.《煤灰中化學成分對熔融和結渣特性影響的探討》.

[4]烏曉江，張翔，陳楠編寫.《高嶺土對新疆高堿煤沾污結渣特性的影響研究》.

[5]趙東編寫《鍋爐結渣沾污控制策略》.

作者簡介：

郗來鵬（1978-），男，漢族，籍貫陜西，2006年畢業于華北電力大學電氣及工程及自動化專業，現任中煤能源新疆煤電化有限公司發電運行部鍋爐運行主管，工程師。