锅炉结焦的原因分类分析（一）

摘要：电厂锅炉主要是以煤炭为燃料的，其在燃烧过程中会产生大量含有灰粒、硫和氮的氧化物等物质，这些物质主要是在锅炉运行的过程中，会以各种形式的沉积在受热面的表面所造成的受热面的结焦。而锅炉结焦，不仅会降低锅炉运行的热经济性，甚至还会影响锅炉的安全运行，严重的还会导致设备损坏以及造成人身伤害事故的发生。因此，电厂锅炉工作人员一直研究和想要解决的问题就是如何防治锅炉的结焦问题。

关键词：电厂 锅炉结焦 热经济性 研究分析

1 概述

煤粉锅炉在进行燃烧的过程中，我们可以将炉内灰的沉积物分为两类，即结渣和沾污。其中，结渣主要是指炉内软化或融化的灰粒碰撞并粘附在水冷壁和主要受热面上所生成的渣层；沾污主要是指煤灰中挥发物质在受热面表面所凝结并黏结灰粒所形成的沉积灰层。结渣和沾污虽然形成的机理不同，但是它们之间却是相互影响的。当沾污层的厚度达到一定程度时，灰污层的外表面温度上升，就会逐步转化为液态渣层。由于炉内受热面的吸热量下降，炉膛出口的烟气会随着温度上升，使过热器和再热器的沾污加重。

在锅炉炉膛中心，一般燃烧的火焰中心温度在1500～1700℃之间。而燃料中的灰在这样高的温度下大多溶化为液态或呈现软化的状态。由于水冷壁的吸热，从燃烧的火焰中心向外，越接近水冷壁温度就会越低。在正常的情况下，随着温度的降低，灰分将会从液体变为软化状态进而变成固态。如果灰分还保持着软化的状态，就会碰到受热面，造成灰分遇冷而粘结在受热面上，以此形成结焦。

2 炉膛结焦的原因

2.1 灰的成分

燃料中最不可燃的杂质就是灰分，无论是固体燃料还是液体燃料，或多或少地含有不能燃烧的矿物杂质。固体燃料中的矿物杂质分别为瓷土（Al2O3·SiO2·2H2O）、氧化硅（SiO2）、其他金属氧化物（FeO、Fe2O3和Fe3O4）、钙镁氧化物（CaO、MgO）及碱金属氧化物（K2O、Na2O）等。其中主要成分为四种：SiO2、Al2O3、FeO和CaO，其他成分的含量甚微。其中，煤中灰分是有害的，当煤燃烧的时候，煤中的不可燃矿物质转化成灰分，并会融化，吸收热量，这不仅使燃料的发热量减少，也会使得理论燃烧温度降低，严重的还会影响燃料的着火与燃烧。灰分多，往往使得煤粒表面形成灰分外壳，妨碍煤中可燃物与氧气接触，使煤不易燃尽。当灰分过多，灰粒会随着烟气流过受热面，如果烟速高会磨损受热面，反之烟速降低，会形成受热面积灰而降低传热效果，使烟气温度升高，炉内产生结渣。

2.2 灰渣的熔融性

煤灰的熔融性是发电厂用煤的一个重要指标。各种煤的灰熔点一般保持在1000～1600℃之间。通常认为灰的软化温度T2>1350℃的煤称难熔煤，结渣的可能性较小；T2=1200～1350℃的煤称中熔灰分煤；T2<1200℃的煤称易熔灰分煤，该煤种易结渣，对锅炉燃烧不利。例如渭化集团煤粉锅炉设计煤种黄陵煤T2-1250～1300℃，2011年5月因燃运上煤时将部分供该公司气化炉用的化工用煤华亭煤T2-1180～1250℃供进了锅炉煤仓，运行一段时间后，2#锅炉（160t/h）发生了炉底渣井严重结焦现象，最终被迫停炉处理。

2.3 炉膛热负荷

锅炉结构设计特征对结渣影响很大，炉膛容积的热负荷qV、截面热负荷qF是根据设计煤种及额定参数设计的。qV如果过高，就表示炉膛容积过小，水冷壁受热面布置得小，炉内火焰温度较高，反而容易结渣。反之，当qV过低，就表示炉膛内容积较大，虽然不容易造成结渣现象，但是因为炉膛火焰温度的偏低容易造成灭火，严重威胁生命安全。因此，正确选取qV值，需要我们按照燃烧和传热的要求，同时还要考虑煤种燃烧特性和灰渣的熔融特性，这就需要我们根据锅炉容量等因素进行确定。为了避免炉膛受热面结焦，当煤灰的软化温度T2<1350℃时，需限制qV<140kW/m3。

2.4 缺氧运行产生还原性气体

我们在操作中，如果方法不准确，就会造成燃烧调整的不合理，燃烧器一次、二次风混合不良，都会造成氧气供应不足以及炉内气流充满度不佳的现象出现，也会使得炉膛内或局部区域产生还原性气氛，使灰中的熔点较高的Fe2O3被还原成熔点较低的FeO，而FeO又易与CaO、MgO等高熔点灰分生成熔点仅为1000～1200°C的低熔点共晶体，则灰熔点大大降低。另一方面，一氧化碳在锅炉燃烧的过程中，要比煤粉颗粒活跃。因此一氧化碳在高温的化合反应中消耗掉大量的氧气，不但浪费了大量的燃料，而且还使得煤粉颗粒燃烧不完全，这也是锅炉燃烧室因缺氧造成结渣的内在原因。

参考文献：

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作者简介：

曹文涛（1975-），男，工程师，研究方向：锅炉燃烧、锅炉节能、锅炉运行、锅炉脱硝运行、锅炉防爆、空预器密封等。