火電廠鍋爐結焦的原因及防范措施

王英石

摘要：燃煤電廠由于鍋爐結焦而發生事故的案例不勝枚舉。本文就近幾年對鍋爐結焦的突出問題進行了分析，提出了具有一定針對性的有效治理預防措施，從而提高鍋爐連續運行的安全性、可靠性以及經濟性。

關鍵詞：火力發電廠;鍋爐;結焦;原因分析;預防措施

1鍋爐結焦原因分析

鍋爐結焦機理是一個非常復雜的物理化學過程，關系到煤質、鍋爐結構設計和鍋爐燃燒調整。煤灰的成分和組成是煉焦的來源。爐內環境溫度是影響結渣的主要外部因素。爐內空氣動力場的組織對結渣起著重要的作用。爐膛出口結焦的主要原因是鍋爐出口煙氣溫度高于煤灰熔點。一般要求爐膛出口煙氣溫度100～150℃低于煤灰熔點，防止爐膛出口結焦。通過分析研究，鍋爐結焦主要與以下因素有關。

1.1鍋爐爐膛結構設計問題

爐膛容積熱負荷、爐膛截面熱負荷、燃燒器面積熱負荷和爐膛幾何結構與鍋爐結焦直接相關。爐膛容積熱負荷設計值的選擇不僅影響煤的燃盡，而且影響爐膛出口溫度和爐膛溫度。特別是對于灰熔點較低的煤，必須選擇較大的爐膛容積和截面積，否則會造成爐膛上部和爐膛受熱面結焦。

1.2煤質問題

燃煤質量對電廠鍋爐結焦有著根本性的影響。灰質成分和熔化溫度是影響結焦的內因。煤灰在高溫受熱面上結垢結焦的趨勢可以通過煤灰熔點溫度和主要成分來判斷破碎煤灰的結渣指數。一般用Ca2+/Ca2+/al2+/Fe2+/Ca2+/SiO2比值和Si值來判斷灰的結焦傾向，用Na2O的質量分數來判斷灰的污染程度。我公司煤（對照煤）的灰熔點普遍較低。當軟化溫度T2>1500時℃，爐內結焦可能性小;T2<1500時℃，爐內可能發生結焦。根據煤灰組分質量分數的計算和煤灰的常規結渣準則，可以基本判斷煤的結渣特性。

1.3運行狀態問題

1.3.1運行氧量問題

鍋爐運行中的含氧量是鍋爐內的氧化或還原性氣氛，對鍋爐結焦有很大影響。如果鍋爐運行中氧含量低，爐內還原氣氛強，煤的灰熔點就會下降，鍋爐容易結焦。機組滿負荷或接近額定負荷時，鍋爐（省煤器出口）控制含氧量為4～7%。如果氧氣控制較低，爐膛出口必須有一個強還原氣氛區，這使得煤灰結焦非常強烈。

1.3.2爐膛出口煙溫問題

有時鍋爐主蒸汽溫度偏高，只能在三層燃燒器的下兩層使用。如果爐膛高度不高，很容易使爐膛出口煙氣溫度偏高。除燃燒器各噴嘴配風方式的特點（燃燒器兩側均為腰風）外，主要控制依據是以下負荷和風箱與爐膛的壓差。當煤質波動時，運行人員不能根據實際情況進行調整，導致鍋爐燃燒配風方式不處于優化狀態，特別是上噴嘴煤粉顆粒燃盡不良，爐膛出口部分大顆粒煤粉未燃盡，導致爐膛出口煙氣溫度高，結焦嚴重;當煤質變差時，煤粉燃盡性能的適應性不強。根據一般經驗，爐膛出口煙氣溫度宜為100～150℃℃ 低于煤灰熔點T2，保證不結焦。根據目前的運行情況，爐膛出口煙氣溫度超過此值，容易在管道表面形成結焦。

1.3.3主蒸汽流量偏大與運行狀態問題

目前同負荷機組的蒸汽流量遠高于機組性能驗收時的蒸汽流量。在相同的負荷下，如果主蒸汽流量過大，則意味著給水流量也會增加，所需的風和煤也會增加，所以風機的出力會很緊。如果引風機裕度不足，則運行中的含氧量低，運行中的含氧量低會造成爐膛出口的還原氣氛，降低灰熔點溫度，引起爐膛結焦。

2鍋爐結焦的危害

2.1結焦影響鍋爐安全和正常運行

結焦會降低鍋爐出力;情節嚴重的，可能造成強制停爐;結焦還會縮短鍋爐的正常使用壽命;由于鍋爐結焦基本不均勻，鍋爐水冷壁結渣會對自然循環鍋爐水循環的安全性和強制循環鍋爐水冷壁熱偏差的均勻性產生不利影響。

2.2結焦影響機組鍋爐的經濟運行

鍋爐結焦通常引起過熱蒸汽溫度升高，鍋爐過熱器、再熱器減溫水量增加，將大大削弱鍋爐受熱面的傳熱能力（鍋爐傳熱系數降低）;當鍋爐排煙溫度升高時，排煙熱損失增大，鍋爐效率降低;引風機電流增大，風機耗電率增大。

2.3結焦容易形成大塊灰渣

由于落灰量大，容易使排渣機、鋼帶排渣機、碎渣機運輸困難，有時會造成超載跳閘，嚴重時會使渣溝、渣管堵塞，損壞排渣設備，被迫降低機組負荷，甚至關閉鍋爐。

2.4結焦可能導致水冷壁冷灰斗被砸壞

由于重力作用，大渣從頂部落下，可能造成水冷壁灰斗損壞。大的爐渣在低負荷下會引起燃燒不穩定，甚至引起鍋爐滅火。

2.5結焦會引起鍋爐滅火

由于鍋爐大焦塊落在排渣機后面，排渣機瞬間產生大量水蒸氣，破壞排渣機水封，造成大量冷空氣漏入爐底，造成爐內燃燒嚴重惡化，爐內負壓劇烈波動，導致鍋爐滅火。

2.6結焦造成停爐

當結焦嚴重時，只能被迫停爐進行人工清焦，甚至采用爆破等手段進行清焦。

2.7結焦導致鍋爐爆管

結焦容易導致鍋爐受熱面受熱不均，造成熱偏差和鍋爐過熱爆管。同時，煤中的鉀、鈉等堿金屬與二氧化硫、三氧化硫反應，形成硫酸鹽等堿金屬絡合物。熔融或半熔融堿金屬絡合物與鍋爐受熱面發生強烈的氧化反應，使鍋爐受熱面壁厚逐漸減小，導致鍋爐爆管。

3防止鍋爐結焦的辦法

3.1選擇合理的運行氧量。鍋爐運行氧量即爐內的氧化或還原性氣體，它對鍋爐的結焦有非常大的影響，如果鍋爐運行氧量偏低，爐內還原性氣體較強，煤的灰熔點就會下降，鍋爐就容易結焦。

3.2加強爐內吹灰，除焦工作，特別是重點區域要增加吹灰次數。如果運行氧量還偏低，必要時適當降低負荷。由于結焦的主要區域在爐膛出口處，此處容易堵塞煙道，增加煙氣阻力，引風機出力更顯不足，所以要防止結焦與還原性氣氛惡性循環的趨勢。

3.3保證空氣和燃料的良好混合，避免在水冷壁附近形成還原性氣體，防止局部嚴重積灰、結焦。當一、二次風的位置、風速、風量設計不合理時，盡管爐內總空氣量大，但仍會出現局部區域的熾熱焦碳和揮發分得不到氧量而出現局部還原性氣體。當煤粉爐煙氣含氧量低于3%時，由于局部缺氧，將會使CO含量急劇增加。加大運行中過量空氣系數，增加配風的均勻性，防止局部熱負荷過高和產生局部還原性氣體，調整四角風粉分配的均勻性，防止一次風氣流直接沖刷壁面，必要時采取降負荷運行。

3.4要有合適的煤粉細度（R90）和均勻度（R200）。煤粉粗，火炬拖長，粗粉因慣性作用會直接沖刷受熱面。再則，粗煤粉燃燒溫度比煙溫高許多，熔化比例高，若仍保持軟化或熔化狀態，易黏結附于水冷壁上引起結焦。

3.5適當提高一次風速可以減輕燃燒器附近的結焦。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。注意一次風速的提高受煤粉著火條件的限制。

3.6摻燒不同煤種。煤種摻燒能在一定程度上綜合所摻煤種的灰焦特性。低灰熔點煤灰分仍在受熱面上沉積，但高熔點固態灰對受熱面有一定的沖刷作用，使沉積量降低。

3.7減少鍋爐底部漏風。防止抬高火焰和著火點遲后，減少空氣預熱器漏風，防止因引風機出力不足而影響氧量;減少二次風箱漏風，確保四角風量均勻進入爐膛，防止火焰偏斜引起結焦。

4結束語

鍋爐結焦的原因很多，危害也很嚴重。應加強鍋爐結焦原因分析，采取有針對性的措施。通過不斷總結和改進預防措施，大大減少了鍋爐結焦事件，杜絕因鍋爐結焦引起的機組“非停”和“降負荷”事件，確保機組能夠安全高效運行。

參考文獻：

[1]張新才，董海恩淺談電廠鍋爐結焦原因及防止措施.

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