切向燃烧锅炉炉膛结渣问题的研究探讨

韩永亮

摘要：随着我国社会水平的提升，经济步伐的推进，我国的工业建设也在这个过程中得到了较大程度的发展。其中，大型切向燃煤锅炉是很多电力企业在实际运行过程中经常会用到的设备，但是由于各方面因素的影响，就使其经常在实际应用的过程中出现了结渣情况。在本文中，将就切向燃烧锅炉炉膛结渣问题进行一定的研究与探讨。

关键词：切向燃烧锅炉 炉膛结渣问题 研究探讨

1 概述

对于我国的电力锅炉来说，其因为所使用的煤质多变、且质量较差，就使得很多锅炉在应用的过程中产生一定的结渣情况。从我国目前锅炉机组的运行情况看来，有很多数量的机组都会因为结渣情况的存在对其运行效率以及运行质量产生了一定的影响：如果锅炉中出现了结渣情况，就会使锅炉的传热能力变差，并随之出现过热器超温、锅炉效率降低以及空气污染物增加等情况，而当结渣情况较为严重时，甚至会使机组的整体负荷降低、进而出现停炉的情况，对于锅炉的安全运行以及企业的经济发展都具有十分不好的影响。同时，由于我国大多数量的煤都是富藏灰熔融性、且温度较低的煤种，如果在未来继续以常规的方式在锅炉中燃烧，就有很大几率出现锅炉结渣的情况。面对这种情况，我国的专家学者也没有停止对其解决方式的研发，其中，切向燃烧式因其所具有的煤种适应性强以及燃烧稳定等特征，在我国目前的燃煤锅炉中得到了较大范围的应用。

2 切向燃烧锅炉炉膛结渣机理

对于锅炉的炉内结渣问题来说，其可以说是一种具有较为复杂特点的流体动力学过程。当我们将锅炉投入实际使用之后，在其受热面位置就会在不断地燃烧过程中形成一种白色的沉积层，而该沉积层的主要集成物就是硫酸钾、硫酸钠以及飞灰等等。在这个过程中，虽然不一定会使锅炉出现结渣的情况，但却会因为沉积层的出现使受热面温度逐渐升高，并在炉膛温度进一步提升之后使燃料中的一部分灰粒显现出半熔融或者熔融的状态，并在脱落之后形成结渣。

3 锅炉结渣出现的因素

3.1 煤质影响

由于我们所使用的煤类型、质量不同，就会对锅炉所具有的结渣性能产生影响。在锅炉结渣过程中，其主要是煤中丰富矿物成分互相发生作用而产生的结果，而如果煤中具有很多数量的黄铁矿以及碱性物质，就很容易在锅炉加热时产生具有较低熔点的共熔体。而为了能够帮助我们对因为煤种不同所造成的不同结渣情况进行把握，国际范围内的专家也对其进行了不断的研究，并获得了一定的成果。但是，由于这种结渣情况在对其判定方面往往不具有很好的准确性，就使得我们目前更多的还是以飞灰所具有的熔融特性进行判断，即如果所使用煤种的灰分成分越高，那么对于锅炉的实际运行来说就越是不利。对此，我们规模较大的电力企业就需要尽可能的配备具有完备性能的配煤措施，通常来说，如果我们对结渣性能较强的煤种混入一定比例的不易结渣煤种，也能够在一定程度上减轻锅炉出现结渣的情况。

3.2 切圆直径影响

对于切向燃烧这种方式来说，其会在锅炉中形成一种强烈旋转上升的气流，而这种气流所具有的最大切向速度则能够同锅炉共同形成一个实际切圆。在锅炉炉膛中心，其是一个具有较低速度微风的区域，而就在这个区域中，则具有着较为明显的空气动力特征。另外，实际切圆也是我们以切向燃烧方式运行锅炉的一项关键参数，其对于炉膛出口的烟温、烟速还是炉膛的燃烧、结渣都具有较大的影响。而在锅炉实际燃烧的过程中，从其燃烧器中所喷出的气流在一定程度上都会出现偏离设计方向的情况，而正是此特征的存在，就会使炉内气流切圆直径的大小要大于假想切圆直径。

在对气流造成偏流的情况方面，在气流进入炉内之后，也会出现偏流的情况。究其原因，主要有下述两种：首先，是因为锅炉中持续旋转的气流会对刚刚进入炉内的气流产生一种冲击作用，从而使这部分气流失去了原有运行轨道而出现了一定的偏转；其次，在燃烧器喷口轴线与侧墙之间，也具有一定的角度，并会由该角度的影响使射流两侧补气条件会出现一定的静压差。另外，实际切圆也是我们实际锅炉燃烧过程中需要重点考虑的一个问题，如果实际切圆偏小，就会对锅炉燃烧的稳定性产生影响，而如果实际切圆偏大，那么又很容易使锅炉出现结渣的情况，对此，就需要我们能够对锅炉所具有的切圆直径进行适当的制定。通常来说，实际切圆同炉膛截面的直径比应当在0.4至0.8之间，并在這个基础上能够根据我们所使用煤质的特点对其进行适当的优化：如果煤质特性较易出现结渣，那么我们就可以将切圆值设定的小一些，而如果所使用煤质为不易出现结渣的类型，我们则可以将切圆值设定的大一些。此外，在锅炉的四角我们也应当以平衡的方式对其进行供风，因为由于燃烧器摆动机构易断销，造成四角燃烧器摆动不同步，使炉内空气动力场紊乱，气流刷墙，也容易造成水冷壁结焦。

3.3 炉膛热负荷影响

在我们对煤粉停留时间进行衡量时，炉膛容积热负荷是需要我们重点考虑的一项因素，其能够以非常全面的方式对锅炉的燃烧强度以及吸热强度进行反映。如果其数值出现了增大的情况，就代表锅炉出口位置的温度较高，并可能因此而引发结渣情况。而对于炉膛截面热负荷来说，其则是燃烧器区水冷壁热负荷的一项重要指标，如果其数值较高，就说明燃烧器核心温度较高，而会使炉膛下部可能出现结渣的情况，但是其所具有的燃烧稳定性却能够处于一个较为稳定的状态。

3.4 运行因素的影响

对于炉膛结渣情况来说，其除了上述我们所提到的影响因素之外，同煤粉过细、空气量过剩、锅炉负荷、烟气温度以及吹灰器投入率都存在较为密切的联系：首先，炉膛结渣情况会随着烟气温度以及锅炉负荷的增加而增加；其次，我们所使用炉型的不同、煤种的不同也会对其产生较大的影响，对于煤粉来说其不能过粗、也不能过细，才能够获得最好的燃烧效果；再次，吹灰器投入率的合理性以及高低也会对结渣情况产生较大的影响；最后，炉膛的结渣情况也会随着炉膛中空气系数的增加而减轻。

4 炉内结渣情况的防治

4.1 加强燃煤管理

上文中我们已经提到过，煤质对于锅炉炉膛的结渣具有非常大的影响，对此，作为企业来说就应当能够对入厂的煤质进行严格的控制把关，并根据相关规定以及锅炉型号的参数需求对其进行检验，如果没有符合规定标准，则应当立即拒绝接收。

4.2 改进吹灰系统

吹灰系统也是企业可以着力改造的一个方面：可以先在吹灰系统的8个蒸汽入口支管上以及8个热力疏水阀前各加装一手动隔离阀，并以这种方式避免蒸汽通过吹灰蒸汽母管及定排扩容器进入故障点，进而保障锅炉的吹灰系统检测工作能够以我们预先制定的方式及时运行，从而以此使吹灰器的可用率得到了大大的提升。

4.3 改善吹灰制度

在锅炉实际运行的过程中，工作人员可以及时地对锅炉不同区域的结渣情况进行了解，在此基础上对锅炉目前的吹灰工作情况制定科学、合理的制度，比如每一个班就需要对燃烧器以及水平烟道的水冷壁进行一次吹灰，并在一次吹灰中需要对锅炉的尾部竖井、燃烧器水冷壁等都进行吹灰。另外，当我们对锅炉进行日常维护时，也可以根据锅炉运行的实际情况选择适当的方式开展吹灰工作。

5 结束语

在上文中，我们对于切向燃烧锅炉炉膛结渣问题进行了一定的研究与探讨，而在实际工作的过程中，也需要我们能够充分地联系实际，以针对性的方式做好锅炉的防渣工作。

参考文献：

[1]齐晓娟，李凤瑞，李剑，丁历威，毛林芳，毛玲辉.300MW机组四角切圆燃烧锅炉NOx排放数值模拟[J].热力发电，2013（02）：55-56.

[2]白涛，孙保民，郭永红，康志忠，肖海平，刘建全.提高炉内燃烧稳定性的数值模拟[J].中国电力，2012（05）：57-62.

[3]郭永红，白涛，孙保民，康志忠，刘建全.降低锅炉炉渣含碳量问题的研究[J].动力工程学报，2012（02）：106-111.

[4]葛健，王正阳.水平燃料分级对煤粉炉燃烧特性影响的数值模拟研究[J].电站系统工程，2012（01）：101-102.