结合平海厂锅炉结焦情况浅析结焦的危害、原因及预防措施

李　贵（广东惠州平海发电厂有限公司，广州惠州　056363）

结合平海厂锅炉结焦情况浅析结焦的危害、原因及预防措施

李贵
（广东惠州平海发电厂有限公司，广州惠州056363）

锅炉结焦是目前电厂锅炉非常普遍的一种异常情况，它不但影响了锅炉的效率，和厂用电率，而且还有可能造成锅炉大面积爆管或者严重堵焦，造成被迫停炉事故。所以锅炉结焦给锅炉的安全稳定运行带来了极大的安全隐患。现结合平海电厂锅炉结焦的实际情况，对锅炉结焦的原因、危害以及需要采取的一些预防措施加以分析和说明。

锅炉结焦预防措施

1　平海厂锅炉概况

平海电厂锅炉型号为SG-3093/27.46-M533，型式：Π型布置、单炉膛、一次中间再热、尾部双烟道结构、八角双切圆燃烧方式、平衡通风、机械干式排渣、全钢构架、全悬吊结构露天布置、采用带BCP 泵的内置式启动分离系统、三分仓回转式空气预热器、采用正压冷一次风直吹式制粉系统、超超临界参数变压直流锅炉。燃烧方式采用低 NOx 同轴燃烧系统（LNCFS）。通过分析煤粉燃烧时NOx的生成机理，低NOx煤粉燃烧系统设计的主要任务是减少挥发份氮转化成NOx，其主要方法是建立早期着火和使用控制氧量的燃料/空气分段燃烧技术。锅炉设计煤种为内蒙准格尔煤与印尼煤的1：1混煤，校核煤种为印尼煤。

2　平海厂锅炉运行结焦情况

平海厂投产后的一段时间，一直燃用神华煤，灰熔点温度较低，约为1150℃左右，另外由于机组负荷较高，通过炉膛观火情况及排渣检查情况判断，锅炉已出现轻度结焦现象。近期平海厂一直燃用煤种为内蒙伊泰4，由于白天长时间高负荷运行，晚上机组调峰降负荷时，出现掉焦现象，而且焦块比较大，导致在干排渣上侧的挤压头处出现搭桥，所有的焦渣堵在挤压头出无法从干渣机排出。挤压头对炉焦进行挤压时，由于渣量过大，导致干排渣系统跳闸。最后只能通过检修人员人工将炉渣一点一点的从排渣系统的观察孔出排出。本次锅炉结焦并出现搭桥堵焦事件，险些造成锅炉被迫停运事故。

3　锅炉结焦特性分型

3.1锅炉结焦的危害

（1）锅炉结焦会影响受热面的换热效果，从而引起汽温升高甚至超限，导致减温水用量过大，甚至会导致受热面爆破；锅炉结焦还会引起锅炉排烟温度升高，排烟损失增大，锅炉效率降低。

（2）若结焦严重熔合成大的焦块，因重力从上部落下，低负荷时可能会使燃烧不稳定造成灭火，也可能会砸坏冷灰斗水冷壁，造成被迫停炉事故。

（3）锅炉结焦后，为保持锅炉的正常运行，在增加燃料量的同时必须相应的加大风量，这就使送、引风机负荷增加，从而增加厂用电。

（4）锅炉部分水冷壁结焦时，水冷壁受热不均匀，会使水冷壁产生热偏差，可能导致水冷壁破坏。

（5）结焦易成灰渣大块，使干渣机运输困难，还可能会导致过载跳闸，严重时会堵焦堵，被迫降负荷甚至停炉。

3.2影响锅炉结焦的因素

（1）锅炉燃用煤种的煤质特性是影响锅炉结焦的一个很重要因素。煤在燃烧时，其灰分熔融特性分为变形、软化和熔化三个阶段，软化温度的高低是判断煤灰是否容易结焦的主要指标。灰的成分不同，其熔点也不同：煤中的硫化铁、氧化亚铁、氧化钾和氧化钠含量大时，灰熔点低，就容易结焦；煤中的氧化硅、氧化钾和氧化铝含量大时，灰熔点高，就不易结焦。煤的灰熔点一般在1250～1500℃（高于锅炉炉膛受热面的设计温度），而有些煤的灰熔点低于1100℃，燃用这种低灰熔点的煤则非常容易结焦。

（2）锅炉燃烧时的含氧量。锅炉运行氧量即炉内的氧化或还原性气氛，它对锅炉的结焦有非常大的影响，如果锅炉运行氧量偏低，炉内就会产生像CO这样的还原性气体，而这样的还原性气体会使煤的灰熔点降低，锅炉就容易结焦。这是因为灰熔点随着铁量的增加而下降，铁对灰熔点的影响还与炉内气体性质有关，在炉内氧化性气氛中，铁可能以Fe2O3形态存在，这时随着含铁量的增加，其熔点的降低比较缓慢；在炉内还原性气氛中（氧量不足），Fe2O3会还原成FeO，灰熔点随之迅速降低，而且FeO最容易与灰渣中的SiO2形成熔点很低的2FeO·SiO2，其灰熔点约为1060℃。

（3）锅炉负荷及炉膛的出口温度。锅炉过负荷运行也会容易引起结焦，对于裕量较大的风组来说，锅炉过负荷运行时就会相应提高总风量，提高二次风速及烟气流速，增加过剩空气量，这种强化燃烧的状况就会使火焰中心继续上移，炉膛温度继续上升并很快高于煤粉的灰熔点，形成结焦。

（4）燃烧器故障或配风不合理，燃烧器火焰偏斜。随着煤粉在燃烧器口被点燃，同时也会被一次风以很高的风速带到炉膛中去。如果火焰发生偏斜，燃烧的煤粉颗粒将会对附近水冷壁形成冲刷，使部分处于燃烧中的粉煤颗粒附着到水冷壁上，在高温环境下长时间地冲刷及附着从而造成水冷壁结焦。

（5）制粉系统的调整不当。煤粉的细度和一次风速也是影响锅炉结焦的一大因素。煤粉越粗，火炬拖长，粗粉因惯性作用会直接冲刷受热面。粗煤粉燃烧温度比烟温高许多，熔化比例高，冲墙后容易引起结焦。一次风速如果控制较低时，一次风刚性不足，着火点离燃烧器会很近且温度较高，可能会使燃烧器喷口处形成结焦。

3.3防止锅炉结焦的措施

（1）根据燃料上煤情况，保证煤质稳定，当煤质发生变化，应加强配煤，进行煤质分析，避免燃烧低熔点煤，尽量使然煤接近或达到锅炉设计允许变化范围。

（2）优化制粉系统运行方式，合理控制煤粉细度和一次风速。通过调整磨煤机旋转分离器，保证煤粉细度在合理控制范围。避免煤粉过粗，形成结焦，但又考虑到制粉系统的经济运行不能使煤粉过细。适当提高一次风速可推迟煤粉的着火，可使着火点离燃烧器更远，火焰高温区也相应推移到炉膛中心，可以避免喷口附加结焦。提高一次风速还可以增加一次风射流的刚性，减少由于射流两侧静压作用而产生的偏转，避免一次风直接冲刷壁面而产生结焦。

（3）避免锅炉过负荷运行，控制炉膛出口温度。严格控制锅炉负荷在额定负荷范围内，避免过负荷运行。如锅炉长期高负荷运行或短时过负荷运行，注意监视锅炉的结焦情况，及时发现及时进行相应调整。

（4）锅炉高负荷运行时，调整二次风量，保证锅炉富氧燃烧，避免生成还原性气体，导致锅炉结焦。

（5）合理控制二次风，适当开大燃烧器周界风，保证燃烧器配风合理，均匀。避免火焰发生偏斜，同时也避免燃烧区域局部出现过多的还原性气体或燃烧器火嘴烧坏。高负荷时适当减小燃烧器上部燃尽风风量，同时适当增加燃烧器的周界风和上下层二次风，为避免二次风刚性不足导致着火提前。

（6）吹灰是锅炉除焦的有效手段，在锅炉高负荷运行时，根据锅炉运行情况和结焦情况，对锅炉各个受热面进行吹灰，并且保证吹灰压力和吹灰温度在正常范围内。

总之，锅炉结焦是煤粉锅炉非常常见的一种情况，它给锅炉的安全运行带来了很大的隐患。我们只有在锅炉不过负荷运行，保证煤质的前提下，不断优化调整，并且加强监视，才能从根本上避免结焦给锅炉带来的安全隐患。