锅炉结焦原因分析及对策

张贤忠 王琰清

（海勃湾发电厂，内蒙古 乌海 016040）

1 机组存在的问题

机组投产后，运行良好，但到2010年6月以后，锅炉结焦越来越严重，仅2010年10月份一个月内，大的跨焦次数达9次，其中1次导致锅炉熄火，8次导致捞渣机卡死，需投助燃的小的垮焦几乎每天都有。10月份1个月的助燃用油高达128t。

2 结焦原因分析

2.1 设计方面

(1)设计煤种与实际燃用煤种的特性参数相差较大。设计煤种的灰分为28.09%，而实际燃用煤种的灰分都在38%以上，有时高达42%。设计煤种的低位发热量为22.24MJ/kg，而实际燃用煤种的低位发热量仅为17MJ/kg左右，因此，造成炉膛容积设计过小，炉膛热负荷过高；辐射受热面布置较少，水冷壁管间距过大，吸热量小；炉膛出口烟气温度选得太高；炉膛出口流通截面狭窄，火焰中心位置太高。

2.2 燃烧调整方面

（1）燃烧中空气量不足。空气量不足，就不易达到完全燃烧，产生一氧化碳及氢等还原性气体，使灰中熔点较高的三氧化铁还原成熔点很低的氧化铁，大大降低了灰熔点，炉膛出口烟温虽然低于煤灰的软化温度，但仍会形成剧烈的结焦。

（2）燃料与空气混合不良。因为混合不良的时候，某些部分空气多一些，则燃烧就完全；有的地方空气少一些则燃烧就不完全，在烟气温度高的地方，管壁温度高，未燃烬的煤粉灰粒一旦粘结在上面继续燃烧，将形成灰粒的黏附，同时产生大量的CO，使灰熔点降低，导致结焦。

（3）燃料和空气散布不均，造成火焰偏斜。在正常运行中炉膛中心温度应该最高，由于火焰的偏斜将使最高火焰移到边侧，灰得不到足够的冷却，而灼热的灰粒与水冷壁受热面接触的时候，就很快粘上去形成焦。燃料与空气散布不均，往往是由于运行调整不及时或调整不当所致。

2.3 运行管理方面

（1）吹灰打焦不及时。在锅炉的某些受热面上积灰后，受热面变得粗糙，一有黏性的灰碰上去，就很容易附在上面。因为它是一个自动加剧的过程，若不及时清焦，结焦加剧将会使锅炉出力受到限制。

（2）煤粉细度不均匀。煤粉过细、过粗均可能引起结焦。对于直吹式制粉系统，当磨煤机出现故障时，煤粉颗粒变粗，进入锅炉的煤粉燃烧不完全，且燃烧后的灰粒容易产生离析，撞击炉膛受热面而产生结焦。由于垮焦，使燃烧不稳而投油助燃，火焰升高后可促进灰熔融软化。此外，由于煤油的燃烧速度不同，会造成煤粉和空气在炉膛中分布不均匀，导致火焰偏斜，最高焰层边移，燃烧后的水冷壁接触时，粘结在上面而形成结焦。

（3）磨煤机运行方式的影响。对于直吹式制粉系统，当投入上层磨组，火焰中心抬高，炉膛出口温度升高，会造成严重的结焦。

2.4 煤质方面

（1）燃料质量低劣。煤内杂质偏多、灰熔点低、灰分大，都容易产生结焦。灰的熔化温度在很大程度上是随着化学成分的改变而改变的，特别是灰中的含铁量和碱类的增加将使灰的熔点大大降低，当煤含有较多硫化铁的时候，结焦最为严重。

海电在投产初期，配套的大煤矿供应充足。但由于近年来煤碳市场供应紧张，卖方市场变为买方市场，煤源紧张，主要煤源为小窑煤，掺烧部分大矿煤，致使入厂煤的灰分极大。设计煤种的灰分为28.09%，而实际燃用煤种的灰分都在38%以上，有时高达42%，且煤中的石头、矸石极多，更加大了结焦的严重性。

（2）煤质发热量过低。海电设计煤种的低位发热量为22.24MJ/kg，而实际燃用煤种的低位发热量仅有17MJ/kg左右，这就使燃料消耗量大大增加，相应的灰分也会大大增加，从而使结焦更为严重。

3 处理措施

3.1 加强燃料管理

（1）加强对入厂煤和入炉煤的检验。要求燃料部试验室对入厂煤、化学实验室对入炉煤的煤质及时进行检验，严把质量关，使其不至偏离设计煤种太多。

（2）制订《关于燃煤掺烧的有关规定》，要求对入炉煤进行搭配掺烧，以降低入炉煤的平均灰分；根据入炉煤情况，及时联系输煤进行配煤，保护入炉煤质量要求。

3.2 加强运行管理

(1)制订《关于吹灰的管理规定》并严格执行，增加了吹灰次数，尤其是炉膛，从每天吹灰1次增加到每天吹灰4次。

（2）制订了《防止结焦的措施》并严格执行。

3.3 加强运行调整

（1）降低炉膛出口烟温。通过调整炉内燃烧和减少炉内热强度，将炉膛出口的烟温控制在比灰分的软化温度低50～100℃规定范围内。

1）合理使用一、二次风。风粉混合均匀，燃烧既快又完全，炉膛出口烟气温度就会下降。二次风小，燃烧就不容易完全，同时火焰中心会偏高；一次风量太大，火焰中心上移，而有的火嘴还直射后墙，引起严重的结焦。在炉膛内一、二次风风速相同或相似时候，风粉能得到良好的搅拌、燃烧。

2）减少炉膛热负荷。尽一切可能来提高锅炉效率，在同样的负荷下燃用的燃料就少，停留的时间就长一些，燃烧就比较完全。别外，将给水维持在较高的温度下，减少从锅炉抽出较多的饱和蒸汽量；不允许锅炉有较大的过负荷现象，避免剧烈地增加和减少负荷。

3）加速燃煤在炉膛入口处着火。如果着火提前了，燃料在炉膛内燃烧的时间就相应的延长，这样就能降低炉膛出口的烟气温度。

（2）保持适当的过剩空气量。挥发分大于20%的煤其过剩空气系数保持1.20～1.25%，挥发分小于20%的煤保持1.25～1.30.折合成气量大约为3～4%。

（3）保持炉膛内火焰的均匀分布和磨煤机运行方式合理。两侧吸、送风机出力应均匀，不使烟风偏斜；尽可能运行下层四台磨组，使得火焰中心降低。

（4）保持合适的煤粉细度和均匀度。现煤粉细度一般保持在R90=16～17%,而依照设计要求为R90=18～22%，但煤种发生变化，煤粉细度应做出相应调整，以保证完全燃烧。

（5）加强运行监视。运行中，可根据仪表指示和实际观察来判断是否结焦。炉膛结焦后，煤粉消耗量增加，炉膛出口烟温升高，过热气温升高且减温水量增大，锅炉排烟温度升高。炉膛出口结焦时，炉膛的负压值还会减小，严重时甚至出现正压。此时应及时除焦，防止结焦的加剧。另外，运行中要保证能及时吹灰。

（6）利用降负荷的方法。保持最低负荷20～30min，可使炉膛温度降低，焦块冷却而自行掉下来。但此法对锅炉运行状态影响较大，尽量不采用。

4 结论

从根本上解决锅炉结焦问题，关键是要适应煤种变化，对炉内燃烧进行合理调整，严格控制燃煤煤种，防止偏离设计煤种过多，改善炉膛吹灰，跟踪炉内结焦情况，让结焦消失在萌芽状态。经过一段时间的运行观察，结焦严重的问题基本解决，2010年12月份全月垮焦只有3次，均未投油助燃，捞渣机未被卡死过。

[1]岑可法.大型电站锅炉安全及优化运行技术[M].北京:中国电力出版社，2003.

[2]范从振.锅炉原理[M].北京.中国电力出版社.1986.