锅炉结焦原因分析

秦庆平 邰学菊

（通标标准技术服务有限公司青岛分公司 266101）

锅炉结焦原因分析

秦庆平 邰学菊

（通标标准技术服务有限公司青岛分公司 266101）

1 锅炉设备情况

国电第一热电厂锅炉为川锅生产的CG-220/9.81-M9型高温、高压，自然循环，固态排渣煤粉炉，采用角置煤粉燃烧器，正四角切圆布置，每组燃烧器由三个二次风喷嘴，两个一次风喷嘴，一次风假想切圆直径准400mm，二次风假想切圆直径准800mm，炉膛断面尺寸7570mm×7570mm，在炉膛出口水平烟道布置有二级过热器，尾部竖直布置有二级省煤器和预热器。

2 锅炉结焦过程

结焦是锅炉运行中比较普遍的问题，一般情况下，随着烟气一起运动的灰渣颗粒，由于炉膛水冷壁受热面的吸热而同烟气一起被冷却，如果液态的渣粒在接近水冷壁或炉墙前，已经因为温度降低而凝固，当附着在受热面管壁上时，将形成一层疏松的灰层，运行中通过吹灰很容易除掉。当炉膛内温度较高时，一部分灰颗粒已经达到熔融或半熔融状态，若这部分灰颗粒在达到受热面前未得到足够冷却达到凝固状态，具有较高的粘结能力，就容易粘附在受烟气冲刷受热面或炉墙上，甚至达到熔化状态，粘附熔融或半熔融状态的灰颗粒和未燃尽的焦炭使结焦不断发展。在燃烧过程中，煤粉颗粒中所含的易熔或易气化的物质迅速挥发，成气态进入烟气中，当温度降低时凝结，或者粘附在烟气冲刷的受热面或炉墙上。或者凝结在飞灰颗粒表面，成为熔融的碱化物膜，然后粘附在受热面上形成初始结焦层，成为结焦发展的条件。

3 影响结焦因素

3.1 煤质特性

在影响结焦的因素中，煤质特性起这主要的作用。煤粉在燃烧时，其灰份熔融特性用变形温度t1，软化温度t2和熔化温度t3来表示，软化温度t2的高低是评价煤灰是否容易结焦的主要指标。飞灰的成分决定着其熔点，当煤粉中碱性氧化物含量大时，灰熔点低，容易结焦；当煤粉中氧化硅，氧化铝含量大时，灰熔点高，就不容易结焦。

3.2 钢球质量不合格

因为钢球质量不合格，使得大量铁屑混入煤粉中，从而增加了煤粉中的碱性氧化物含量，碱金属氧化物是组成低熔点共熔体的重要成分。

3.3 炉膛内温度

燃烧器区域的温度越高，飞灰就越容易达到软化状态或熔融状态，产生结焦的可能性就越大，另外煤粉中易挥发的物质气化也越强烈，也为结焦创造了条件。我厂锅炉火咀，两个一次风之间仅隔一个中排二次风，而且中排二次风在运行中开度很小，这就使得燃烧器区域壁面热负荷增高，在燃烧低熔点煤粉的时候就很容易结焦。

3.4 风煤配比不当

运行中操作不当，燃烧调整不合理，一、二次风混合不好，氧量表计不准确等都可能造成氧气供应不足，使炉膛内部局部处于还原性气氛，使灰中熔点较高的氧化铁还原成氧化亚铁，氧化亚铁易与其他氧化物，如氧化钙或氧化镁生成低熔点的共晶体，使灰粒熔点大大降低。在燃烧挥发份大的煤质时，需要消耗大量的氧气，如果二次风混入较晚，使燃烧缺氧，生成还原气氛，容易产生结焦。

3.5 空气动力场特性影响

由于火咀安装角度不正及配风的不合理，导致炉内空气动力工况不良而造成燃烧切圆过大火燃烧中心偏离，使高温烟气冲刷水冷壁面，熔渣在未凝固前接触壁面而结焦。

切向燃烧必然造成气流的偏离，气流在适当程度上的偏离是组织切向燃烧所需要的，气流旋转直径增大，使上邻角过来的火焰更靠近射流根部，对着火有利，对混合也有利。实际切圆直径总是大于假想切圆直径，切圆直径越大，一次风射流受上游邻角横扫过来的惯性力发生偏转越大，越容易发生贴边结焦。

我厂目前使用的风粉监测系统，煤粉浓度是由一次风温在混合前后的温差通过计算而得出下粉量，一、二次风挡板开度与实际开度也有误差，再加上实际管道走向和喷嘴安装的误差最后多个误差相叠加，使得运行人员很难根据表盘监视维持每组燃烧器的均衡出力。

3.6 煤粉浓度与细度的影响

浓度高的煤粉，增加燃烧器出口处热负荷，如果靠近炉墙，就会在炉墙附近形成还原性气氛，易引起在炉墙上结焦；粗煤粒从燃烧器出来后，容易脱离主流，导致燃烧的粉粒和灰粒撞击水冷壁管，形成结焦。煤粉细度对燃烧有很大影响，煤粉细，使着火点提前，易在喷口处结焦；煤粉粗，着火推迟，火焰中心上移，炉膛出口温度提高，易在炉膛出口处结焦。

4 防止结焦的措施

结焦的因素很复杂，防止结焦的最基本原则是消除产生结焦的基本条件。如果炉膛内的高温烟气不冲刷水冷壁，或者当气流接触管子前，熔融的灰粒已冷却呈凝固态或无粘结性，在水冷壁附近创造氧性气氛以提高灰熔点温度，结焦便不会产生，因此防止炉膛中下部结焦，主要改善空气动力条件入手，防止炉膛上部结焦主要靠降低烟气温度。

（1）燃料上煤尽量保证稳定的煤质，当煤质发生变化，应加强配煤，使煤质达到锅炉设计允许变化范围内。司炉应根据煤质的化验分析报告调整燃烧。

（2）司炉人员认真操作，加强运行监视与调整，使四角喷燃负荷均匀，火焰充满度好，避免火焰中心偏移，气粉贴墙；运行中保持合适的氧量，特别是当燃料或负荷发生变化时，避免锅炉因缺氧而结焦，鉴于我厂锅炉氧量测量装置安装在竖直烟道，系统负压较大，漏风较大，测量结果与实际氧量误差大，建议在负压较小的水平烟道加装氧量测点，提高烟气含氧量的测量准确度，加装一氧化碳和飞灰含碳量微波测量在线监测装置，进行锅炉最佳的燃烧调整，减少结焦。

（3）通过对粗粉分离器及制粉系统的调整，保证合适的煤分细度，同时选用优质钢球，减少煤粉含铁量。

（4）在燃烧挥发份高、热量高的煤粉时，应提高一次风速，推进着火点，减少烟气回流降低喷口附近的热负荷，减少结焦。

（5）锅炉受热面应定期吹灰，防止受热面积灰后影响传热，运行人员发现结焦及时清除，防止继续恶化。

通过燃烧监视，锅炉的热负荷，燃烧工况，氧量等数据通过仪表可以监测到，发现有不良情况，及时调整，有结焦及时清除，是防止结焦的有效手段。

TM621.2

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1004-7344（2016）08-0241-01

2016-2-20