锅炉结焦的预防及对策

董武

摘要：针对四平热电#4炉型号为HG-1165/17.5-HM3型超高压中间再热自然循环汽包锅炉投产后结焦严重的现象进行原因分析，并针对性地提出预防措施和对策进行介绍。

关键词：结焦；危害；机理；因素分析；预防；对策

中图分类号：C93文献标识码： A

1、结焦的危害

炉膛结焦会导致水冷壁的传热热阻明显增加，炉膛的出口烟温逐步升高，造成主蒸汽温度及再热蒸汽温度升高，减温水量急剧增加，严重时迫于超温要降负荷而运行；燃烧器喷口结焦，火焰中心发生偏斜，同时还要使燃烧损失增大，甚至烧毁燃烧器；结焦严重时，大块焦掉落会冲灭煤粉火炬，引起MFT动作被迫停炉打焦。

2、影响炉膛结焦的因素分析

2.1煤质因素的影响

2.1.1煤灰成分的分析

在还原性气氛中，灰中的Fe2O3就会被还原成FeO，使灰熔点降低，结渣性增强，在氧化气氛中，灰中的FeO就会被氧化成Fe2O3，使灰熔点升高，结渣性减弱；煤灰中的钙可以显著降低硅酸盐玻璃体的粘度.

硅酸比= Fe2O3+CaO+MgO+Na2O+K2O

SiO2+Al2O3+TiO2

当硅酸比＞0.4时，该煤种的结渣倾向较大，我公司煤中的Fe2O3含量远超过了设计煤种，而且SiO2的含量也较设计煤中偏低，这样其碱酸比就大于0.4，结渣倾向较大。

硅酸比= SiO2

Al2O3

当硅铝比＞1.18时，该煤种就可能出现结渣，我公司目前煤中的硅铝之比都＞1.18，必然要出现结渣。

铁钙比= Fe2O3

CaO

当铁钙比＞3.0时，该煤种就是结渣煤，我公司目前煤中的铁钙比远大于3.0，因此是典型的结渣煤。综上所述，我公司燃用的珠斯花烟煤为典型的结渣煤。

2.1.2煤灰的熔融特性

美国常用结渣指标

Rs=Sd· B = Sd· Fe2O3+CaO+MgO+Na2O+K2O

A SiO2+Al2O3+TiO2

目前我公司煤化验报告表及分析如下：

珠斯花 金宝屯 扎哈 沙尔卡拉 霍林河 设计值

DT 1065 1055 1125 1065 1065 1075

ST 1085 1085 1205 1125 1315 1105

HT 1115 1085 1235 1165 1365 1155

FT 1185 1205 1335 1255 1405

综上所述：珠斯花烟煤结焦倾向非常严重。

3.2炉膛结构方面的影响

3.2.1炉膛结构着火稳定性参数，断面热强度和燃烧区域热强度的选择对结渣的影响

= B·Qar·net

A

值大，则炉膛温度高着火有利，但烟气中的灰粒靠近水冷壁时得不到充分冷却而引起结渣；值小，则炉膛温度低，有利于减轻结渣，但对着火不利，值一般在3～4.5MW/㎡范围内，对燃用低熔点且着火性能较好的煤，选择应小一些，我公司的为3.95MW/㎡。

3.3炉内空气动力场的特性影响

3.3.1切圆直径及火焰中心对结焦的影响

对于四角布置切圆燃烧的锅炉，切圆直径过大的切圆直径，会使一次风煤粉气流偏转贴墙，以致火焰冲刷水冷壁，引起结焦和燃烧损失，这是必须要避免的。燃烧切圆直径的大小主要取决于设计时确定的假想切圆及个气流的反切效果。我公司两台炉设计的切圆直径为Ф829㎜，顶部两层二次风为反切，其反切直径为Ф2886㎜，反切角13.5°。

3.3.2风粉气流的配比对炉膛结渣的影响。

风粉气流的配比直接影响到炉内燃烧组织的合理性，一次风速为28m/s，而推荐值一次风率为25～45%，一次风速22～35m/s，一次风率有些保守，一次风量的大小又决定着一次风速的大小，一般来讲，一次风速低，则一次风气流刚性减弱，煤粉气流的卷吸能力减弱，气流速度小于火焰传播速度，可能发生“回火”现象，还可能产生煤粉气流分布不均的现象，这些都会对稳燃和防结焦不利。除二次风总风量控制之外，对各层二次风的调节对燃烧也有影响，一般讲上层燃层风能压住火焰，控制火焰中心位置和煤粉燃尽；下部二次风可以防煤粉离折，能托住火焰不下冲，从经验上讲，一、二次风的合理配比对缓减结渣有一定作用，与炉内整体气流偏转过大，刷墙，结渣较严重时，采用缩腰型配风方式可以改善结渣情况，一方向可以减轻中部二次风对一次风气流偏转的影响，另一方面可以改善燃烧器射流补气条件，相当于在高宽比大的直流射流中，开了一个大的平衡孔。

3.3.3过剩空气系数对炉膛结焦的影响。

当炉内局部区域过量空气过小且煤粉与空气混合不均匀时，可能会产生还原性气氛，而煤粉在还原性气氛中不能充分氧化，灰份中的Fe3O2被还原成FeO，FeO与SiO2等形成共晶体，其熔点温度会降低，有时会使熔点温度下降150—200℃，因而结渣倾向随之增加；如果采用高煤粉浓度燃烧方式时，由于燃烧放热过于集中，使局部区域温度升高且处于还原气氛，结渣倾向也会很严重，我公司设计的五层燃烧器全部为水平浓淡燃烧器就是一种高煤粉浓度燃烧方式，现全部拆除改为带周界风的直流燃烧器比以前的结渣情况有所改善。

3.4运行调整方面的影响

3.4.1在煤粉细度的选择上要经过试验确定，通常随着磨煤机出力的增大，煤粉变粗，在给煤量一定的情况下增大风量（即风煤比），煤粉变粗，各角一次风气流是否均匀，煤粉浓度是否成比例，直接影响炉内火焰中心的位置及炉膛结渣情况，这样空气少地方就会出现还原气氛，使灰熔点降低，造成局部结渣。因此，对于直吹式制粉系统对一次风的风粉均匀性监督和调整尤为重要，只有通过热态风量调平及煤粉浓度的调平才能保证各角一次风的均匀性，组织合理的燃烧动力场。

3.4.2对于结渣严重的锅炉，应采用分散投运燃烧器的方法，此时由于燃烧不集中，传热分散，使炉膛温度降低，结渣缓解，在高负荷时有备用层的直流燃烧器，停用层应在中间而不是在两边，停用中间层用压力平衡孔的作用，对减少切圆直径和气流偏斜也是非常有利的，此外限制单只燃烧器的热功率也是为了防止热负荷过于集中的有效方法，对减轻燃烧器区域的结渣十分有效。

4、结渣的预防和对策

4.1加强燃煤供应管理和配煤管理，随时掌握煤种的变化

4.2适当提高一次风速可以推迟着火点的位置，有利于切圆的形成和防止煤粉气流贴墙，对防止燃烧器喷口和水冷壁结焦有利。目前的一次风量为32～36KNm3/h（额定负荷下）较设计26～28KNm3/h有所提高，一次风速自然提高，对防止结焦非常有利，将磨煤机出口温度由设计的75℃降为65～70℃运行，可以降低着火热推迟着火，对减轻燃烧器喷口结焦是有利。

4.3控制炉内氧量值不低于4%，会使理论燃烧温度降低，炉膛平均温度会降低，对防止结焦有利。

4.4应该重新核实锅炉的最大出力，避免锅炉长期超负荷运行，尤其对于直接空冷机组在低真空运行时，锅炉负荷的限制上要进行技术标定，长期超负荷运行会加剧锅炉的结焦程度，对于单台磨煤机的最大出力，同样要进行技术标定。

4.5根据电网要求，用变负荷控制掉焦

利用夜间低谷调峰之机，安排一台炉进行深度调峰，在保证总负荷不变的情况下，让#1机或#2机带120ＭＷ～130ＭＷ运行2～3h，然后再恢复正常负荷运行，这样会造成炉膛温度的变化而掉焦，不致于产生大面积结焦。

4.6严格吹灰操作，保持水冷壁每班吹灰一次，过热器再热器每天吹灰一次，保证受热面的干净，减少结焦的机会。

4.7合理的进行风粉配比

采用“缩腰”配风方式，即两头大中间小的二次风配比对于防止炉内结渣是有利的。

参考文献

[1]电站锅炉运行与燃烧调整中国电力出版社

[2]火电厂锅炉设备及运行中国电力出版社